ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МОНОГИДРАТНОГО АБСОРБЕРА В ПРОИЗВОДСТВЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ С СИСТЕМОЙ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА АБСОРБЦИИ
Аннотация
В статье поставлена актуальная проблема утилизации вторичных энергетических ресурсов с низким температурным потенциалом в сернокислотных производствах, работающих по методу двойного контактирования и двойной абсорбции. Показано, что основным низкопотенциальным теплом в сернокислотном производстве является тепло нагретой серной кислоты. Разогрев кислоты происходит в процессе абсорбции в результате химического взаимодействия триоксида серы с водой с образованием серной кислоты. В классических схемах данное тепло не используется и полностью теряется в окружающую среду за счет организации охлаждения циркулирующей серной кислоты оборотной водой, которая в свою очередь охлаждается в градирне. В работе представлен краткий анализ известных в мировой практике способов утилизации тепла абсорбции, отмечены их особенности. Для оценки уровня энерготехнологичности объекта исследования в работе использован эксергетический метод. Разработана математическая модель, позволяющая количественно оценивать эксергетический баланс моногидратного абсорбера. В качестве критерия сравнения энерготехнологической эффективности процесса абсорбции по классической схеме и по схеме с утилизацией тепла абсорбции принят эксергетический коэффициент полезного действия моногидратного абсорбера. В результате моделирования установлено, что эксергетический коэффициент полезного действия при внедрении системы утилизации тепла абсорбции увеличивается, потери эксергии уменьшаются. Для более полной оценки энергетической эффективности внедрения системы утилизации тепла абсорбции в классические схемы производства серной кислоты по методу двойного контактирования и двойной абсорбции разработанная модель может быть дополнена эксергетическим балансом теплообменного устройства для утилизации тепла абсорбции, что может стать предметом дальнейших исследований.
Для цитирования:
Аксенчик К.В., Андреев А.С., Драчева Л.Н. Эксергетический анализ моногидратного абсорбера в производстве серной кислоты с системой утилизации тепла абсорбции. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 5. С. 64-71. DOI: 10.6060/ivkkt.20256805.1f.
Литература
Aksenchik K.V. Sulfuric acid technology. Cherepovets: Cherepovets. Gos. Univ. 2017. 209 p. (in Russian).
Igin V.V., Dolgov D.V., Grabun E.M. Promising directions for the development of technology for the produc-tion of sulfuric acid from sulfur by the DC-DA method. Trudy NIUIF: k 100-letiyu osnovaniya instituta. V.1. Vo-logda: Drevnosti Severa. 2019. P. 148-154 (in Russian).
Sulfuric Acid Heat Recovery System (HRS™) Technology. Date of the address 13.11.2024. Access mode: https:// elessentct.com/technologies/mecs/technologiestechnologies-mecs-elessent-clean-technologies-mecs-processes/mecsr-hrstm-sulfuric-acid-heat-recovery-system-technology/.
Low temperature heat recovery of sulfuric acid plant based on sulfur (DWHS). Date of the address 13.11.2024. Access mode: https://www.allgreen.sh.cn/en/home.
Improving energy efficiency with the Outotec Heat Recovery System – HEROS. Date of the address 13.11.2024. Access mode: http:// https://www.metso.com/insights/blog/mining-and-metals/improving-energy-efficiency-with-the-outotec-heat-recovery-system--heros/.
Safely Increasing Energy Generation. Date of the address 13.11.2024. Access mode: https://clarksolutions.com.br/en/estudos-tecnicos/safely-increasing-energy-generation/.
Igin V.V., Filatov Yu.V. Sulfuric acid, production and consumption volumes, ways and prospects of develop-ment. Trudy NIUIF 1919-2014: collection of scientific papers. M.: Galleya-Print. 2014. P. 232-245 (in Russian).
Sazhin B.S., Bulekov A.P., Sazhin V.B. Exergetic analysis of the operation of industrial installations. M.: MGTU im. A.N. Kosygina. 2000. 297 p. (in Russian).
Andreev A.S., Aksenchik K.V. Mathematical modeling and evaluation of thermodynamic perfection of a chemical reactor. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 5. P. 114-120 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246705.6964.
Andreev A.S., Aksenchik K.V. Problem statement and modeling of an energy technology system for the joint production of sulfuric acid and condensed sulfur dioxide. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 2. P. 87-95 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6857.
Andreev A.S., Aksenchik K.V. Modeling and evaluation of the implementation of an energy technological furnace device into practice. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 6. P. 81-87 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226506.6525.
Brodyansky V.M. Exergetic method of thermodynamic analysis. M.: Energiya. 1973. 296 p. (in Russian).
Kirillin V.A., Sheindlin A.E., Sychev V.V. Technical thermodynamics. M.: Izd. MEI. 2016. 496 p. (in Russian).
Kudinov V.A., Kartashov E.M., Stefanyuk E.V. Technical thermodynamics and heat transfer. M.: Izd. Urait. 2024. 533 p. Date of the adress 13.11.2024. Access mode: https://urait.ru/ bcode/557069. (in Russian).
Belov G.V. Technical thermodynamics. M.: Izd. Urait. 2021. 252 p. Data of the address 13.11.2024. Access mode: https://urait.ru/bcode/470454. (in Russian).
Tsirelman N.M. Technical thermodynamics. SPb.: Izd. «Lan'». 2018. 352 p. (in Russian).
Amirkhanov D.G., Amirkhanov R.D., Kurbangaleev M.S., Mukhamadiev A.A., Khayrullin I.Kh. Technical thermodynamics. Kazan: Izd. KNITU. 2017. 320 p. (in Russian).
Tishin O.A., Haritonov V.N., Gatapova N.C., Koliuh A.N. Theoretical foundations of energy and resource conservation in chemical technology. Tambov: Izd. TGTU. 2012. 92 p. (in Russian).
Hamburg Yu.D. Chemical thermodynamics. M.: Laboratoriya znaniy. 2016. 240 p. (in Russian).
Lobanov N.F. Theoretical foundations of energy conservation. Novomoskovsk: RHTU, Novomoskovsk. Inst. (filial). 2011. 64 p. (in Russian).
Thermodynamic properties of inorganic compounds. Date of the adress 13.12.2024. Access mode: https://chemiday.com/ru/thermodynamic_inorganic.
