Разработка теплоэнерготехнологического комплекса совместного производства аммиака, метанола и энергоносителей

Страницы работы

Содержание работы

                                                                                     На правах рукописи

Соколов Алексей Федорович

РАЗРАБОТКА ТЕПЛОЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

КОМПЛЕКСА СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

АММИАКА, МЕТАНОЛА И ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

 кандидата технических наук

Череповец - 2003
Работа выполнена в Череповецком Государственном Университете (ЧГУ)

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор, заслуженный химик РФ Аншелес Валерий Рудольфович

Научный консультант – кандидат химических наук, доцент Галанов Марк Эммануилович

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор, действительный член МААНОИ и МАНЭБ Осипов Юрий Романович

Кандидат технических наук Андреев Александр Сергеевич

Ведущая организация:

Научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я. Карпова, г. Москва.

Защита диссертации состоится 26 декабря 2003 г в 11 часов на заседании диссертационного совета Д212.297.01. при Череповецком Государственном Университете по адресу: Вологодская обл., г. Череповец, пр. Луначарского, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Череповецкого Государственного Университета.

Автореферат разослан _____________________2003 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета                                                        Никонова Е.Л.


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Важным обобщающим показателем эффективности экономики страны является энергоемкость ее продукции. Сегодня в России на единицу валового национального продукта расходуется в 3-3,5 раза больше энергии, чем на Западе, велик физический и моральный износ действующих мощностей. Относительно высокая рентабельность российского экспорта определяется лишь очень низкой внутренней ценой природного газа и других энергоносителей. В настоящее время экономика России еще не готова к интеграции в мировую рыночную экономику, т.к. не решена основная задача переходного периода – техническое перевооружение.

Одним из существенных методов снижения энергопотребления является создание комплексных теплоэнерготехнологических схем производства нескольких продуктов (например, аммиака, метанола и энергоносителей) на базе существующих крупнотоннажных агрегатов. Взаимное использование тепловых потоков позволяет значительно снизить энергопотребление комплексного производства.

Реализации крупных инновационных проектов комплексных производств химических продуктов и энергоносителей должна предшествовать их  корректная теплоэнергетическая и технико-экономическая оценка, основанная на методах математического моделирования.

Целью работыявляется разработка теплоэнерготехнологического комплекса производства аммиака, метанола и энергоносителей и оценка схем его реализации путем теплоэнергетического и технико-экономического обоснования на основе методов математического моделирования.

Научная новизна.

1. На основе системного подхода разработана концептуальная модель теплоэнерготехнологического комплекса, отличающегося сложной многостадийной организацией процесса и наличием рециклов, а также комбинированным производством теплоносителей разного уровня.

2. Разработана математическая модель теплоэнерготехнологического комплекса производства аммиака, метанола и энергоносителей, описывающая процессы теплообмена, выработки и потребления теплоносителей, а также протекающие физико-химические процессы.

3. Создана новая математическая модель процессов тепло- и массопереноса, протекающих в реакторе синтеза метанола, ориентированная на совместное рассмотрение вопросов генерации теплоносителей  и получения целевого продукта.

4. Разработаны алгоритмы реализации математической модели, позволяющие, в частности, быстро и эффективно осуществлять многочисленные итерационные процедуры, необходимые для расчета комплексного производства.

              Практическая ценность.

1. Математическая модель реализована на ЭВМ с помощью современных вычислительных комплексов, что позволяет достаточно просто и быстро проводить расчет балансов комплексного производства по тепловым и материальным потокам, выработке и потреблению энергоносителей, критериев экономической эффективности инвестиций, а также выполнять поверочные расчеты теплообменного и другого оборудования.

2. С помощью разработанной математической модели проведены эксперименты по моделированию теплоэнерготехнологических схем комплексного производства аммиака, метанола и энергоносителей. Полученные данные являются основой для теплоэнергетического и технико-экономического обоснования инновационного проекта комплексного производства с подбором оптимальных условий его реализации.

2. Предложены оригинальные технические решения, такие как замена привода компрессора с электродвигателя на паровую турбину, организация выработки энергоносителей при производстве метанола, дозирование кислорода в производство, направленные на снижение потребления природного газа и электроэнергии. Эффективность решений подтверждена их теплоэнергетической и экономической оценкой путем расчета по разработанной математической модели.

              Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на Второй областной межвузовской научной конференции ''Молодые исследователи – региону''  (Вологда, 2000), на Международной научно-технической конференции ''ИНФОТЕХ – 2001'' (Череповец, 2001), на III-й Международной научно-технической конференции ''Повышение эффективности теплообменных процессов и систем'' (Вологда, 2002), на IV-й Межвузовской конференции молодых ученых (Череповец, 2003), на XVI-й Всероссийской конференции по химическим реакторам ХИМРЕАКТОР-16 (Казань, 2003). Материалы диссертации изложены в 5 публикациях.

              Автор защищает:

-  концептуальную модель теплоэнерготехнологического комплекса, позволяющую учитывать: комбинированное производство теплоносителей разного уровня, сложную многостадийную организацию процесса и наличие рециклов, влияние параметров состояния на свойства веществ;

-  математическую модель теплоэнерготехнологического комплекса, описывающую процессы теплообмена, выработки и потребления теплоносителей, а также протекающие физико-химические процессы;

-  алгоритмы реализации математической модели, позволяющие быстро и эффективно осуществлять многочисленные итерационные процедуры;

-  расчетные данные, полученные в результате математического моделирования комплексного производства и являющиеся основой его теплоэнергетического и технико-экономического обоснования;

-  оригинальные технические решения, направленные на снижение потребления природного газа и электроэнергии в комплексном производстве.

              Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы (88 наименований), 3-х приложений и содержит 149 стр. машинописного текста, включая 54 рисунка и 2 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

              Глава 1. Аналитический обзор и задачи исследования. Приведена характеристика энергопотребления производств аммиака и указаны причины их повышенной энергоемкости. Главной из них является повышенный расход природного газа (основного и самого дорогого сырья) на единицу продукции. Кроме того, большое количество низкопотенциального пара не используется, а выбрасывается в атмосферу. Одним из способов снижения энергоемкости является создание теплоэнерготехнологического комплекса производства аммиака, метанола и энергоносителей на базе действующего агрегата аммиака. Структурная схема комплексного производства приведена на рис. 1, где пунктирными линиями указаны новые (проектируемые) стадии производства.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Научно-исследовательские работы (НИР)
Размер файла:
530 Kb
Скачали:
0