Системный подход при сокращении загрязнения ОС. Понятие и суть системы, иерархия в системе. Схема системного подхода.

Выявить вклад всех параметров (t, конц, рН, давление), зависимости, разработать матем модель процесса. Если есть модель, значит, можно оптимизировать процесс. Разделение сложных систем на подсистемы. Сущ иерархия на ур проц и на более сложных уровнях.

 

МО – массообмен;

ТОП – теплообменный процесс;

ГП – гидродинамический процесс;

ХП – химический процесс

АСР – автоматическая система регулирования

АСУТП – автоматич сист упр технол проц.

АСУП – автоматизир сист упр производством.

Системный подход:

 

ТМ – технологические методы;

БР – блок рекуперации

БСО – блок санитарной очистки газов, сточных вод

БОО – блок обращения с отходами.

Технологические методы:

1. регулирование температуры

2. регулирование конц сырьевых матер

3. сокращение числа стадий

СН₄+Н₂О→(k1)СО+Н₂,

СО+Н₂→(k2)CН₃ОН

СН₃ОН+О₂→(k3)Н₂СО

СН₄+Н₂О→(k4)Н₂СО.

4. селективность процесса

D←A→(k1)B

k – константы.

S=w_B/w_D=k₁C_Aⁿ/k₂C_A^m=kC_A^n-m.

5. применение рециркуляции

 

Для равновесных процессов, процессов с низким выходом.

6. нахождение оптимальных условий действующего технологическог о процесса.

22. Равновесные условия образования ЗВ. Их практическое значение.

Обеспечение селективности технологического процесса является важным мероприятием, позволяющим в идеальном случае достигнуть максимально возможного выхода целевого прод при мин кол-ве ЗВ.

D←A→B

Скорости образования в-в: U(B)=k_B·C_aⁿ, U(D)=k_D·C_a^m,

селективность: S=U_B/U_D=k₁C_Aⁿ/k₂C_A^m=kC_A^n-m.

если n>m, то для повышения селективности по целевому продукту необходимо поддерживать наибольшее значение конц в-ва А. в обратном случае нужно разбавить потоки, поступ в реактор.

 

23. Кинетические закономерности и селективность образования ЗВ.

сокращение числа стадий

СН₄+Н₂О→(k1)СО+Н₂,

СО+Н₂→(k2)CН₃ОН

СН₃ОН+О₂→(k3)Н₂СО

СН₄+Н₂О→(k4)Н₂СО.

селективность процесса

D←A→(k1)B

k – константы.

S=w_B/w_D=k₁C_Aⁿ/k₂C_A^m=kC_A^n-m.

 

24. Оптимизация условий образования ЗВ в технологических процессах.

dη/dτ=0 (первая производная по какому-то параметру)

d²η/dτ²≠0

 

η=b₀+b₁x₁+…+b_nx_n+b₁b₂x₁x₂+…+b_ijx_ix_j+b_ix_i²+…

b_i=∂η∕∂x_i, х – безразмерное значение параметров (темпер, конц, давл)

х_Т=(х^min-x_ср)/Δ=±1, b_i – коэффициент, по величине которого можно судить о влиянии его на параметр х.

25. Образование и сокращение выбросов NO_x в высокотемпературных процессах. Рециркуляционный способ сокращения их выхода.

Образование оксидов азота при сжигании твердого и жидкого топлива происходит вследствие окисления азота дутьевого воздуха и азота, содержащегося в топливе. Основным продуктом окисления является монооксид азота (NO).

Образование NO сопровождается поглощением тепла и поэтому требует высоких температур. При быстром охлаждении образующихся при сжигании газов может быть достигнуто равновесное состояние и NO сохраняется в отходящих газах, значительно превосходя по количеству диоксид азота, образование которого тем больше, чем ниже температура газов. Поэтому в общем количестве содержание NO₂ составляет обычно не более 5 – 10%.

Наиболее известным способом уменьшения выхода оксидов азота является рециркуляция продуктов сгорания в зону горения. Обычно дымовые газы с температурой 373 – 673 К отбираются перед воздухоподогревателем и специальным дымососом подаются в топочную камеру.

 

1 – топка; 2 – экономайзер; 3 – воздухоподогреватель; 4 – дымосос.

Уменьшение выхода оксидов азота за счет рециркуляции объясняется снижением теоретической и близкой к ней максимальной температуры в зоне горения из-за разбавления охлажденными продуктами сгорания, снижением концентрации реагирующих веществ.

Применение рециркуляции является одним из самых доступных средств снижения образования оксида азота в топочных камерах при сжигании природного газа, реже – мазута. В ряде случаев снижение выброса NO в эксплуатационных условиях на 30-35% можно осуществлять без какой-либо реконструкции.

26. Образование и сокращение выбросов NO_x в высокотемпературных процессах. Сокращение их выхода способом двухстадийного сжигания.

Образование оксидов азота при сжигании твердого и жидкого топлива происходит вследствие окисления азота дутьевого воздуха и азота, содержащегося в топливе. Основным продуктом окисления является монооксид азота (NO).

Образование NO сопровождается поглощением тепла и поэтому требует высоких температур. При быстром охлаждении образующихся при сжигании газов может быть достигнуто равновесное состояние и NO сохраняется в отходящих газах, значительно превосходя по количеству диоксид азота, образование которого тем больше, чем ниже температура газов. Поэтому в общем количестве содержание NO₂ составляет обычно не более 5 – 10%.

Двухстадийное сжигание топлива является одним из перспективных методов, позволяющих регулировать топочные режимы и одновременно снизить образование оксидов азота в топочных процессах. Сущность метода заключается в том, что в первичную зону горения подают меньше воздуха, чем теоретически необходимо (а=0,7 – 0,95), в результате чего снижается максимальная температура в зоне факела, содержание молекулярного и атомарного кислорода в ядре факела, следовательно, уменьшается скорость реакции образования монооксида азота. Теплоотвод в первичной зоне горения снижает температуру настолько, что заключительный этап процесса горения, когда имеется избыток кислорода (а=1,2 – 1,5%), протекает при более низкой температуре, поэтому во второй зоне горения оксиды азота практически не образуются.

При работе на мазуте и значении а=0,9 содержание оксидов азота снижается на 47%. За счет конструктивных усовершенствований эта величина может достигать и больших значений.