СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ – БЛОК ВОДОРОДНОГО ОЧИЩЕНИЯ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА САЛОМАСА НА ДИСПЕРСНОМ КАТАЛИЗАТОРЕ

SYSTEM ANALYSIS OF THE AUTOMATION OBJECT – THE HYDROGEN PURIFICATION UNIT OF THE SALOMAS PRODUCTION PROCESS ON A DISPERSED CATALYST

Serminaz Sarykova

Master's student, Kazan National Research Technological University,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

Marat Safin

scientific supervisor, Associate Professor, Candidate of Technical Sciences, Kazan National Research Technological University,

Russia, Republic of Tatarstan, Kazan

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается системный анализ объекта автоматизации – блок водородного очищения процесса производства саломаса на дисперсном катализаторе, дается краткая характеристика оборудования блока водородного очищения. Блок водородной очистки представляет собой структурно – интегрированный комплекс устройств для очистки водорода от примесей саломаса. Основной частью блока водородного очистки являются водородные ловушки и скрубберы.

ABSTRACT

The article deals with the system analysis of the automation object – the hydrogen purification unit of the salomas production process on a dispersed catalyst, a brief description of the equipment of the hydrogen purification unit is given. The hydrogen purification unit is a structurally integrated complex of devices for purifying hydrogen from salomas impurities. The main part of the hydrogen purification unit are hydrogen traps and scrubbers.

Ключевые слова: автоматизация, водородный блок, дисперсный катализатор, саломас, скруббер, давление, температура.

Keywords: automation, hydrogen block, dispersed catalyst, salomas, scrubber, pressure, temperature.

Блок водородной очистки процесса производства саломаса на дисперсном катализаторе представляет собой блок, состоящий из водородных ловушек и скруббера. Блок водородной очистки предназначен для получения водорода при очистке от примесей саломаса [1].

Основные расчётные параметры блока водородной очистки:

• Производительность может варьироваться в зависимости от мощности блока, но составляет от нескольких до десятков тонн саломаса в час;
• Температура в блоке водородной очистки влияет на эффективность работы катализатора. Процесс проводится при температуре от 200 до 450 градусов Цельсия.
• Давление в блоке водородной очистки зависит от давления подаваемого сырья и требований технологического процесса. Процесс проводится при давлении от 50 до 150 атмосфер.
• Сырье для процесса водородной очистки – смесь замещённых канифольных кислот с низкой концентрацией метилового спирта. Расход этой смеси зависит от производительности блока и требований технологического процесса.
• КПД блока водородной очистки зависит от технологии процесса, качества катализатора и эффективности работы блока. КПД составляет от 70 до 90 процентов.

Одним из важных параметров блока водородной очистки является температура. Чем выше температура, тем быстрее протекают процессы реакции и более эффективно происходит очистка водорода от примесей. Кроме того, не менее важным параметром является давление, которое также влияет на скорость реакции и может быть оптимизировано для достижения наилучшей эффективности очистки. Другие параметры включают концентрацию катализатора, скорость потока газа и состав примесей в исходном газе. Все эти параметры должны быть настроены в соответствии с требованиями конкретного процесса очистки водорода.

Краткая характеристика оборудования блока водородной очистки представлена ниже.

Водородная ловушка. Водородная ловушка - это устройство, которое используется для сбора и очистки водорода от примесей или других газов. Ловушка состоит из двух камер - первая камера, где газовая смесь (обычно воздух с водородом) проходит через пропускную сетку и попадает на наполнитель, который поглощает частицы с меньшей массой, включая водород. Вторая камера является резервуаром для хранения очищенного водорода.

Скруббер. Скруббер для очистки водорода - это устройство, которое используется для удаления примесей и загрязнений из водородного потока. Водород может содержать различные газы, которые могут быть опасными в нефтехимических производственных процессах. Скруббер состоит из вентиляционной трубы, где водородный поток проходит через смесительные емкости с жидкими или сухими средствами очистки, которые улавливают примеси.

Каплеотделитель. Каплеотделитель - это компонент системы для очистки водорода, который используется для удаления жидких частиц из газового потока. Каплеотделитель устанавливается после электролизера для удаления водяного пара, который может присутствовать в водородном газе в результате процесса электролиза.

На рисунке 1 представлена функциональная схема блока водородной очистки процесса производства саломаса на дисперсном катализаторе.

Рисунок 1. Функциональная схема блока водородной очистки

Для качественной очистки водорода требуется определить параметры, которые подлежат контролю и регулированию с целью получения на выходе очищенный водород нужных качественных характеристик.

Типичные технологические параметры, подлежащие контролю и регулированию, включают давление, температура, уровень и расход.

В данном технологическом процессе параметрами, подлежащие контролю, являются, например, расход саломаса в сепаратор, давления в водородных ловушках, давление в скруббере, уровень в водородных ловушках, уровень в скруббере и др.

Параметрами, подлежащие регулированию, являются регулирование расхода саломаса, регулирование давления в водородных ловушках, регулирования уровня в водородных ловушках, регулирование давления и уровня в гидрозатвор и др.

Для контроля и регулирования данных параметров применяют такие датчики, как уровнемеры, датчики давления, датчики температуры и датчики расхода. Например, датчики уровня в водородных ловушках предназначения для регулирования уровня, чтобы не было переполнения емкости. Датчик уровня устанавливается снизу водородной ловушки и работает по гидростатическому принципу.

В заключение стоит отметить, что автоматизация блока водородного очищения процесса производства саломаса на дисперсном катализаторе необходима, в первую очередь, для получения очищенного водорода высокого качества для возможности рециркуляции в дальнейшем.

Список литературы:

1. Радченко, Р. В.  Водород в энергетике : учеб. пособие / Р.В. Радченко, А.С. Мокрушин, В.В. Тюльпа. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. — 229, [3] с.
2. Водородные энергетические технологии: Материалы семинара лаборатории ВЭТ ОИВТ РАН: сб. науч. тр. / редкол.: Д.О. Дуников (отв. ред.) [и др.]. — М.: ОИВТ РАН, 2017. – Вып. 1. - 190 с.
3. Гольцов В.А. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ // АЭЭ. 2014. №1 (141). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/fundamentalnye-osnovy-vodorodnoy-obrabotki-materialov-1 (дата обращения: 26.04.2023).