SCI Библиотека

В статье проведено сравнение технологий сжижения природного газа APCI C3MR/Split MR и «Арктический каскад», реализованных на заводе «Ямал СПГ». Предложена методика выбора оптимальной технологии сжижения природного газа для технологических линий на основаниях гравитационного типа с ограниченной площадью застройки. Методика сравнения учитывает также климатические условия и технические характеристики динамического оборудования. По результатам сравнения циклов сжижения природного газа, выполненного с помощью стандартного программного обеспечения, показано, что технология «Арктический каскад» обладает определенными преимуществами для Арктического региона.

Представлен автоматизированный алгоритм расчета времени полного цикла работы, стадий термостабилизации и охлаждения реакционной смеси в реакторе, предназначенном для реактора синтеза серосодержащего сорбента, производимого на основе отходов производств металлургии, нефтехимии (сера), эпихлоргидрина (1, 2, 4-трихлорпропан) и целлюлозно-бумажной промышленности (лигнин) для извлечения из сточных вод ионов тяжелых металлов. Использование алгоритмов и программы автоматизированного расчета реактора способствует снижению трудоемкости производственных затрат и себестоимости готового сорбента, повышает надежность расчетов и качество проектных решений. Разработанные алгоритмы и программа включают в себя следующие подпрограммы расчета: физико-химических свойств компонентов реакционной смеси и выбора перемешивающего устройства (пропеллерная трехлопастная мешалка) с учетом вязкости смеси; гидродинамического расчета перемешивающего устройства и теплообмена при нагреве смеси от 20 до 45 °С; теплообмена при термостабилизации и охлаждении рабочей смеси, а также времени полного цикла работы реактора. В основе предлагаемого алгоритма теплообмена при термостабилизации реакционной массы лежит определение температурного диапазона водяного подогрева, компенсирующего тепловые потери. Для этого сформулирована и решена обратная задача теплообмена с неизвестными температурами по горячему теплоносителю, такими, что среднее значение между ними составляет термостабилизируемую величину. Приведен алгоритм расчета процесса охлаждения реакционной смеси в реакторе синтеза серосодержащего сорбента, учитывающий тепловые потери в окружающую среду в объеме 5 %. Разработана программа, реализующая представленные алгоритмы на языке C#, предназначенная для автоматизации расчета реактора синтеза серосодержащего сорбента, предназначенного для извлечения из сточных вод ионов тяжелых металлов.

Исследована реакция кислородной конверсии метана в синтез газа с использованием высокоселективного катализатора на основе NdCaCoO4, определены кинетические константы. Для определения кинетических констант на узком слое катализатора массой 0.1 г реализована модель изотермического процесса получения синтез газа, выбраны варианты целевых функций и вычислительный алгоритм минимизации критерия рассогласования расчетных и экспериментальных данных. Проведено кинетическое моделирование процесса окислительной конверсии метана в изотермическом и автотермическом режимах, для изотермического режима установлено соответствие результатов расчетов экспериментальным данным.

Неблагоприятная экологическая обстановка в городе Усолье-Сибирском Иркутской области обуславливает актуальность исследования и применения нового лигниносерного сорбента для очистки грунтовых вод от соединений ртути.

Сорбент синтезирован на основе отходов производства эпихлоргидрина (1,2,3-трихлорпропана), серы и лигнина. В инфракрасном спектре использованного сорбента идентифицируется связь S–S в области 445–465 см-1. Наблюдается интенсивное поглощение ионов Hg2+ в области 2800–2950 см-1 (валентные колебания связей С–Н в группах СН и СН2) и 1460 см-1 (деформационные колебания в группе СН2). Поглощение ионов Hg2+ фрагментами лигнина сопровождается изменением полосы колебаний связей S–S, которая расщепляется на две полосы с более высокими частотами, чем полоса νS–S в исходном сорбенте. Оптимальное содержание серы, обеспечивающее максимальную сорбционную активность сорбента, составляет 53,25 %. Изотермы сорбции ртути при 20 и 60 °С описываются параболическими зависимостями с коэффициентами детерминации 98,9 и 98,6 % соответственно. Кинетическая кривая при 20 °С аппроксимируется гиперболой, при 40 °С – кубическим полиномом с коэффициентами детерминации 97,9 и 96,2 % соответственно. Определены порядок (при 20 °С – первый, при 40 °С – второй) и константа скорости реакции (при 20 °С – 0,0876 мин-1, при 40 °С – 0,00014 мин-1). Отмечено, что скорость сорбции Hg2+ при температуре 20 °С существенно выше, а время сорбции меньше, чем при температуре 40 °С, поэтому сорбцию ртути предлагаемым сорбентом следует проводить при 20 °С, что позволит снизить энергозатраты.

Рассмотрены различные способы определения минимального флегмового числа, основанные на графическом методе, использовании коэффициента относительной летучести, разделяемости смеси.

Новизна исследования заключается в том, что расчет минимального флегмового числа основывается на коэффициенте распределения, который отражает реальное относительное увеличение концентрации низкокипящего
компонента в паровой фазе.

Выведены формулы для расчета минимального флегмового числа при подаче исходной смеси разного энергетического потенциала в ректификационную колонну с возможным возникновением пинч-режимов при разделении реальных смесей.