|
3-amaliy mashgulot. Vodorod olishning muqobil turini ishlab chiqish
|
| bet | 3/6 | | Sana | 09.02.2024 | | Hajmi | 1,12 Mb. | | #153985 |
Bog'liq 3-amaliy m-t VE
4. Sanoat sohasida olinishi
2019-yilda dunyoda 75 mln. tonna vodorod isteʼmol qilindi, asosan neftni qayta ishlash va ammiak ishlab chiqarishda. Ularning ¾ dan koʻproq qismi tabiiy gazdan olinadi. Buning uchun 205 mlrd. m3 gaz sarflanadi. Deyarli qolgan ulushi hammasi koʻmirdan olinadi. Faqat 0,1% igina elektroliz yoʻli bilan olinadi. Vodorod ishlab chiqarilganda atmosferaga ≈830 mln. tonna CO2 ajralib chiqadi. Tabiiy gazdan ishlab chiqariladigan vodorod narxi 1 kg uchun 1,5-3 dollarga baholanmoqda. Bundan tashqari Litiyni yadroviy parchalash orqali tritiyni hosil qiladi.
62Li+ 10n=72H
4.1.Tabiiy yoqilgʻidan vodorod ishlab chiqarish
Hozirgi vaqtda tabiiy organik yoqilgʻilardan vodorod olish eng keng tarqalgan usul hisoblanadi. Asosiy texnologiya metanning bug ʼislohoti hisoblanadi. Shakldagi maʼlumotlardan koʻrinib turibdiki, yani 4.1-rasmda koʻrsatilganidek ushbu texnologiyaga koʻra, dunyoda ishlab chiqarilgan vodorodning taxminan 85% olinadi, bu jarayonning ancha yuqori (80% dan ortiq) samaradorligi, uni yirik ishlab chiqarish darajasida amalga oshirish, nisbatan arzon (hozirgi) tannarx va xomashyoni tashish infratuzilmasining yaxshi ishlashi bilan bogʻliq. Natijada, ushbu texnologiya uchun vodorod narxi nisbatan eng past boʻlib chiqadi boshqa usullar bilan olingan vodorodning narxi bilan. Bundan tashqari, u unumdorligi oshishi bilan sezilarli darajada kamayadi. AQSh Energetika vazirligi maʼlumotlariga koʻra, 1995-yilda vodorodning narxi sharoitlar uchun yirik zavod bir gigajoul uchun 7 dollarni tashkil etdi. Bu tabiiy gaz narxi 2,30 dollar/gigajoul (80 dollar/1000 Nm 3) boʻlganida, bu 0,24 dollar/l benzin narxiga teng.
Metanning bugʻga aylanishi (MBA). Uglevodorod gazlarini bugʻga aylanishi islohoti ikkinchi jahon urushidan keyin keng tarqaldi va hozirgi vaqtda vodorod ishlab chiqarishning eng tejamkor usuli hisoblanadi. Jarayonning narxi har bir kg vodorod uchun 2-5 dollarni tashkil qiladi. Kelajakda narxini eikazib berish va saqlashni oʻz ichiga olgan holda 2-2,5 dollargacha kamaytirish mumkin.
Metan tarkibidagi uglerod bazasidan vodorodni ajratish jarayoni katalitik sirtlarda (nikel, korund va boshqalar) quvur devori orqali 750-850 oS haroratda tashqi issiqlik taʼminoti bilan quvurli pechlarda (kimyoviy bug ʼreformatorlari) sodir boʻladi.
Jarayonning asosiy reaktsiyalari:
CH4+H2O ↔ CO+3H2
CO+H2O ↔ CO2+H2
Reaksiyaning birinchi bosqichida metan va suv bugʻlari vodorod va uglerod oksidi (sintez gazi) ga boʻlinadi.Shundan soʻng, "siljish reaktsiyasi" uglerod oksidi va suvdan karbonat angidrid va vodorodga aylanadi. Bu reaksiya 200-250o C haroratda sodir boʻladi. Endotermikni amalga oshirish uchun MBA jarayoni dastlabki gazning taxminan yarmini yoqadi. Rossiya, AQSh, Yaponiya va Frantsiyada tabiiy gazni tejash va uning yonish mahsulotlari bilan atrof-muhit ifloslanishini kamaytirish uchun yuqori haroratli geliy reaktoridan (YHGR) issiqlik kiritish bilan metanni bugʻga aylantirish texnologiyasi ishlab chiqildi va rivojlantirishda davom etmoqda. Bunday kompleksning hududiy modeli sintez gazini (H2 va CO aralashmasi) ishlab chiqaruvchi yadro qismidan iborat boʻlib, u ishlab chiqarishning texnologik qismiga oʻtkaziladi, bu gaz yakuniy mahsulot ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
MBA ga qoʻshimcha ravishda bugʻ-kislorod reformatsiyasi mavjud boʻlib, u erda kislorod reaktor yadrosiga issiq bugʻ bilan birga eikazib beriladi, bu oʻrnatishni 5-10% ga qimmatroq qiladi. Jarayonning asosiy reaktsiyalari MBA bilan bir xil, ortiqcha metanning kislorod bilan oksidlanishi:
CH4+O2↔ 2CO+3H2.
Metanni bugʻ-kislorodga aylantirish uchun reaktivlarning tarkibi shunday qilib, agregatdagi reaksiyalar nol issiqlik effektini beradi.
Bugʻ-kislorod konversiyasining muhim afzalligi MBA bilan — issiqlik almashinuvi issiqlik almashtirgich devori orqali emas, balki toʻgʻridan-toʻgʻri amalga oshiriladi — oldingi holatda ishlatilgan qimmat quvurli reaktor oʻrniga arzonroq mil tipidagi reaktor ishlatiladi.
Vodorodni bugʻ va bugʻ-kislorod katalitik konversiyalash usuli bilan olish uchun neftni qayta ishlash zavodlarida tabiiy gaz bilan bir qatorda neftni qayta ishlash gazlari, neft qoldiqlari yoki neft mahsulotlarining har qanday fraktsiyalari qoʻllaniladi (4.1-jadval).
4.1-jadval
Xarakteristika
|
PKM
|
Bugʻning kislorodga aylanishi
|
|
Bosim MPa
|
2–4
|
2–4
|
|
Harorat,
|
1000–1100
|
1000–1300
|
|
FIK,%
|
60–65
|
67–70
|
|
Gaz sintezining tarkibi,%
|
H2
|
CO2
|
CO
|
CH4
|
N2
|
H2
|
CO2
|
CO
|
CH4
|
N2
|
75,5
|
6
|
17
|
1,5
|
0
|
71,5
|
24,4
|
2,4
|
1
|
1
|
PCM va bugʻ-kislorod konversiyasining xususiyatlarini solishtirish
Tokyo Gas Co (TGC) va Mitsubishi Heavy Industries (MHI) bir vaqtning oʻzida metan reformatsiyasi va CO ning nikel va palladiyga oksidlanishi uchun yuqori samarali oqim oʻikazuvchi membrana apparatini ishlab chiqdilar. katalizatorlar. Vodorodning tozaligi 99,999% ga etadi, tabiiy gazning konversiyasi 76,2% ni tashkil qiladi. Uglevodorodlarning plazmaga aylanishi. Kimyoviy reaksiyalarning koʻplab birikmalari oʻrganildi, ularda suv issiqlik va elektr energiyasini yutish bilan yopiq tsiklda vodorod va kislorodga boʻlinadi. Bunday sikl qurilgan va MBA asosidaboʻlishi mumkin.Metanning bug ʼislohoti bilan, taxminan yarmi vodorod suvdan hosil boʻladi. Ushbu tsiklda suvning boʻlinishi natijasida olingan vodorodning ulushini elektrokimyoviy usulda 100% ga eikazish mumkin. Yoki metanoldan metanning qaytishi bilan plazmadagi qaytarilishi jarayonning boshiga. Optimal suvning parchalanish jarayonini tanlash bir qator mezonlar bilan belgilanadi, ular orasida eng muhimlari quyidagilardir: sikl samaradorligi, individual reaksiyalarning termodinamik va kinetik xususiyatlari, reagentlarning mavjudligi va narxi, muvofiqligi reagentlar va qurilish materiallari, texnologik jarayon xavfsizligi, atrof-muhitni muhofaza qilish va yakuniy iqtisodiy koʻrsatkichlar.
Rossiya ITM "Kurchatov instituti" da plazmani oʻrganish tabiiy uglevodorod yoqilgʻisini (metan, kerosin) sintez gaziga aylantirish. Ushbu texnologiya yoqilgʻi quyish shoxobchalarida yoki anʼanaviy suyuq yoqilgʻidan foydalangan holda vodorodli transport vositalarida qoʻllanilishi mumkin.
|
| |
