Технология переработки газов при производстве и утилизации энергонасыщенных материалов
ВВЕДЕНИЕ
При производстве и утилизации взрывчатых веществ выделяются чрезвычайно токсичные вещества и газы: пары и аэрозоли тяжелых металлов свинца и ртути, оксида азота, серы, диоксида углерода и монооксида углерода, которые неблагоприятно влияют на окружающую среду и человека. Все более строгие требования к охране окружающей среды диктуют необходимость применения новых, эффективных и экономически целесообразных технологий очистки газовых выбросов, образующихся при производстве и утилизации взрывчатых веществ.
Одной из актуальных проблем экологии являются выбросы диоксида углерода в атмосферу. В течение последних десятилетий концентрация углекислого газа постоянно увеличивается со скоростью 2–3 миллионных доли в год, что в несколько раз превышает уровень доиндустриальной эпохи. Столь высокие темпы роста неизбежно повлекут за собой необратимые изменения климата. Из-за парникового эффекта возможно повышение глобальной температуры земного шара в результате изменения теплового балан
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИЗ ГАЗОВ И ВЕЩЕСТВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И УТИЛИЗАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ 7
2 МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ГАЗОВ 10
2.1 Утилизация углекислого газа с помощью СВЧ технологий 10
2.2 Поглощение диоксида углерода из дымовых газов в полых вихревых аппаратах 11
2.3 Утилизация кислых газов в абсорбере роторного типа 14
2.4 Абсорбционный метод очистки газов. 15
2.5 Способ утилизации взрывателей и бронепечь для его осуществления 17
2.6 Обоснование выбранного способа 19
3 ОБЗОР СПОСОБОВ УЛАВЛИВАНИЯ CO2 ИЗ ГАЗОВ 20
3.1 Абсорбция углекислого газа 20
3.2 Адсорбция углекислого газа 21
3.2.1 Химическая адсобция углекислого газа 21
3.2.2 Физическая адсорбция углекислого газа 21
3.3 Криогенная дистилляция углекислого газа 22
3.4 Мембранное разделение углекислого газа 23
3.4.1 Неорганические мембраны для улавливания углекислого газа 23
3.4.2 Мембраны со смешанной матрицей для улавливания углекислого газа 24
3.4.3 Мембрана из полых волокон для улавливания углекислого газа 24
3.5 Новые технологии улавливания углекислого газа 25
3.6 Обоснование и выбор способа улавливания углекислого газа 25
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ 27
4.1 Технологическая схема и её описание 27
4.2 Описание каталитического реактора 28
4.3 Описание мембраны используемая для улавливания углекислого газа 29
4.4 Выводы по технологической установки 30
5 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 31
5.1 Расчет затрат на сырье, материалы и полуфабрикаты 31
5.2 Расчет затрат по основным фондам (капитальным вложениям) 31
5.3 Расчет энергетических затрат 34
5.4 Расчет численности персонала 37
5.5 Расчет фонда оплаты труда 38
5.6 Расчет накладных расходов 41
5.7 Калькуляция себестоимости продукции 42
6 ОХРАНА ТРУДА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 44
6.1 Общая характеристика исследовательской работы 44
6.2 Общие требования при утилизации взрывчатых веществ 44
6.3 Общие требования безопасности при ведении взрывных работ 46
6.4 Свойства газов выделяющихся при утилизации взрывчатых веществ 52
6.5 Противопожарные системы и вентиляция 56
ВЫВОД 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Данилов Ю.Н., Илюшин М.А., Целинский И.В. Промышленные взрывчатые вещества. Часть1. Инициирующие взрывчатые вещества. Текст лекций. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2004. - C. 18.
2. Mansfeld D., Sintsov S., Chekmarev N., Vodopyanov A. Conversion of carbon dioxide in microwave plasma torch sustained by gyrotron radiation at frequency of 24 GHz at atmospheric pressure // Journal of CO2 Utilization. 2020. Vol. 40. P. 101 – 197.
3. Зиганшина Р.Р., Голубина Е.И., Харьков В.В., Николаев А.Н. Математическое моделирование процесса поглощения диоксида углерода из дымовых газов // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. – С. 85 – 88.
4. Резниченко С. О., Веригин А. Н., Ратасеп М. А., Целютина М. И. Утилизация кислых газов в абсорбере роторного типа // Альтернативная энергетика и экология: международный научный журнал. -2011. – С. 89 – 94.
5. Керженцев М.А., Хайрулин С.Р., Сальников А.В. Исследование экологических проблем утилизации боеприпасов и разработка каталитиче-ского метода очистки выбросов процесса их термической переработки // Химия в интересах устойчивого развития. – 2018. – Т.26. – С.671 – 678.
6. Патент № 2413174 C1 Российская Федерация, МПК F42B 33/06. Способ утилизации взрывателей и бронепечь для его осуществления № 2009138835/11 : заявл. 22.10.2009: опубл. 27.02.2021 / Б.В. Зефиров, В.М. Кудрявицкий, В.Н. Старченко, В.Н. Орлов, О.А. Трубников.
7. Olajire A. A. CO2 capture and separation technologies for endof-pipe applications—a review // Energy. – 2010. – Vol. 35. – P. 2610–2628.
8. Lv Y., Yu X., Jia J., Yan J., Dahlquist E. Fabrication and characterization of superhydrophobic polypropylene hollow fiber membranes for carbon dioxide absorption // Applied Energy. – 2012. – Vol. 90. – P. 167 – 174.
9. Granite E.J., Brien T.O. Review of novel methods for carbon dioxide separation from flue and fuel gases // Fuel Processing Technology. – 2005. – Vol. 86. – P. 1423 – 1434.
10. Nguyen T., Hilliard M., Rochelle G.T. Amine volatility in CO2 cap-ture // International Journal of Greenhouse Gas Control. – 2010. – Vol. 4. – P. 707 – 715.
11. Gupta M., Coyle I., Thambimuthu K. CO2 capture technologies and opportunities in Canada // CANMET Energy Technology Centre Natural Re-sources Canada. – 2003. – P. 18 – 19.
12. Herzog H. J. The economics of CO2 separation and capture // Journal of the Franklin Institute. – 2000. – Vol. 7. – P. 13 -24.
13. Pellegrini G., Strube R.,Manfrida G. Comparative study of chemical absorbents in postcombustion CO2 capture // Energy. – 2010. - Vol. 35. – P. 851 – 857.
14. MacDowell N., Florin N., Buchard A. An overview of CO2 capture technologies // Energy and Environmental Science. – 2010. – Vol. 3. – P. 1645 – 1669.
15. Li Gang X.P., Webley P.A., Jun Z., Singh R. Competition of CO2/H2O in adsorption based CO2 capture // Energy Procedia. – 2009. – Vol. 1. – P. 1123–1130.
16. Kotyczka-moranska M., Tomaszewicz G., Labojko G. Comparison of different methods for enhancing CO2 capture by CaO-based sorbents. Review // Physicochemical Problems of Mineral Processing. – 2012. – Vol. 4
Физическая адсорбция представляет собой процесс, при котором электронная структура атома или молекулы практически не изменяется при адсорбции. Если адсорбционная способность СО2 твердых адсорбентов достигает 3 моль/г, необходимая энергия для адсорбции будет меньше, чем 30-50%. Основные физические адсорбенты, предлагаемые для адсорбции CO2, включают активированные угли и неорганические пористые материалы, такие как цеолиты [18].
В однослойной установке для адсорбции CO2 были продемонстрированы пять различных стратегий регенерации: адсорбция с колебаниями давления, адсорбция с колебаниями температуры, адсорбция с колебаниями вакуума, адсорбция с электрическими колебаниями и комбинация адсорбции с колебаниями вакуума и температуры