Технология использования сжатых газов (стр. 1 )

ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

СЖАТЫХ ГАЗОВ

КУРС ЛЕКЦИЙ

Сумы

"Издательство СумГУ"

2011

Технология использования сжатых газов: курс лекций/ составитель .- Сумы: Изд-во СумГУ, 2011.- 275с.

Кафедра ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕПЛОФИЗИКИ

СОДЕРЖАНИЕ

С.

Предисловие………………………………………………………7

Введение…………………………………………………………...9

Раздел 1 Газы и их применение……………………………….11

Тема 1 Роль и значение газов в развитии человечества…….11

1.1  Газы в природе…………………………………………11

1.2  Практическое использование газов…………………...13

1.3  Основы технологий использования газов……………18

Контрольные вопросы……………………………………..23

Список литературы………………………………………...23

Тема 2 Некоторые сведения из теории газов ………………...24

2.1 Свойства газов и газовых смесей……………………...24

2.2 Идеальные газы………………………………………...29

2.3 Реальные газы…………………………………………..31

2.4 Смеси газов……………………………………………..37

2.5 Свойства газов при высоких параметрах……………..38

Контрольные вопросы……………………………………..48

Список литературы………………………………………...48

Тема 3 Некоторые технически важные свойства газов……….49

3.1 Растворимость газов в жидкостях. Дегазация………..49

3.2 Поглощение газов и паров твердыми телами………..50

3.3 Газовая коррозия……………………………………….54

3.4 Методы защиты от газовой коррозии………………...60

Контрольные вопросы……………………………………..61

Список литературы……………………………………..….61

Раздел 2 Воздух и углеводородные газы……………………...62

Тема 4 Воздух и его применение………………………………..62

4.1 Воздух: состав и свойства……………………………..62

4.2 Значение воздуха в развитии человечества…………..68

4.3 Применение сжатого воздуха в металлургии……..….70

4.4 Пневмотранспорт……………………………………....75

4.5 Эрлифт (воздушный подъемник)……………………...82

4.6 Аэрация сточных вод…………………………………..83

4.7 Применение сжатого воздуха на транспорте…………84

Контрольные вопросы……………………………………...85

Список литературы………………………………………...85

Тема 5 Природный газ…………………………………………...86

5.1 Общие сведения………………………………………...86

5.2 Технологии добычи природного газа…………………88

5.3 Подготовка газа………………………………………...90

5.4 Транспортировка газа……………………………….…92

5.5 Оборудование компрессорных станций………………94

5.6 Компрессорные технологии в

нефтегазодобывающей промышленности …………..........97

5.7 Технологии переработки природных газов …………100

5.8 Газоснабжение городов и промышленных

предприятий………………………………………………..102

Контрольные вопросы…………………………………….107

Список литературы…………………………………….….107

Тема 6 Шахтный метан. Технологии добычи

и утилизации………………………………………………….....108

6.1 Особенности шахтного метанообразования…………108

6.2 Технология добычи шахтного метана……………….110

6.3 Технологии утилизации шахтного метана…………..114

Контрольные вопросы…………………………………….120

Список литературы…………………………………..…...120

Тема 7 Искусственные горючие газы…………………………121

7.1 Общие сведения……………………………………….121

7.2 Газификация твердых топлив. Получение

генераторного газа………………………………….…128

7.3 Коксование каменных углей. Коксовый газ………...135

7.4 Нефтезаводские газы……………………………..…..137

7.5 Газификация древесины…………………………...…139

Контрольные вопросы……………………………….…...144

Список литературы…………………………………...…..144

Тема 8 Сжиженные углеводородные газы (СУГ)……………145

8.1 Общие сведения о СУГ……………………………….145

8.2 Свойства СУГ………………………………………....146

8.3 Горение газовоздушной смеси……………………….150

8.4 Получение СУГ……………………………………….150

Контрольные вопросы……………………………….…...160

Список литературы………………………………………..160

Раздел 3 Технологии использования

технических газов……………………………………………...161

Тема 9 Получение и применение азота………………………161

9.1 Общие сведения об азоте……………………………..161

9.2 Физические и химические свойства…………………162

9.3  Получение азота из воздуха………………………….162

9.4  Технологические мембранные установки

для получения азота…………………………………..165

9.5  Азотно-мембранные компрессорные станции……....167

9.6  Применения азота……………………………………..169

Контрольные вопросы……………………………………171

Список литературы……..………………………………...171

Тема 10 Кислород и его применение……………………….…….172

10.1 Общие сведения о кислороде…………………….……172

10.2 Свойства кислорода…………………………………172

10.3 Технология получения кислорода………………….174

10.4 Машины для разделительных установок…………..176

10.5 Хранение и транспортирование кислорода……….182

10.6 Применение кислорода………………………….…..184

Контрольные вопросы……………………………………188

Список литературы………………………………..…...…188

Тема 11 Технология производства аммиака………………...189

11.1 Общие сведения об аммиаке…………………….….189

11.2 Физические свойства аммиака……………………...190

11.3 Получение аммиака……………………………….…190

11.4 Особенности конструкции компрессоров…………193

11.5 Хранение аммиака……………………………..……198

11.6 Транспортировка аммиака………………………….200

11.7 Техника безопасности при работе с аммиаком…....201

11.8 Применение аммиака………………………….…….202

Контрольные вопросы……………………………………203

Список литературы………………………………..….…..203

Тема 12 Получение и применение ацетилена…………….....204

12.1 Основные свойства ацетилена……………………...204

12.2 Методы получения ацетилена………………………205

12.3 Хранение и транспортировка ацетилена…………..208

12.4 Особенности конструкции газодувок……………...211

12.5 Применение ацетилена……………………………..214

Контрольные вопросы…………………………………...215

Список литературы…………………………………..…..215

Тема 13 Применение этилена в производстве пластмасс ..216

13.1 Физические и химические свойства………………..216

13.2 Получение этилена……………………………….….216

13.3 Применение этилена………………………………...218

13.4 Компрессоры для производства полиэтилена……..220

Контрольные вопросы……………………………………228

Список литературы…………..…………………………...228

Раздел четвертый. Утилизация и очистка

газовых выбросов………………………………………………229

Тема 14 Утилизация промышленных

выбросных газов…………………………………………………229

14.1 Утилизация газов металлургических производств...229

14.2 Утилизация нефтяных газов…………………….…..236

Контрольные вопросы……………………………………240

Список литературы………..……………………………...240

Тема 15 Производство биогазов……………………………….241

15.1 Общие сведения и свойства биогазов………………241

15.2 Историческая справка……………………………….242

15.3 Применение…………………………………………..243

15.4 Сырье для получения………………………………..244

15.5 Технология получения………………………………245

15.6 Биогазовые установки……………………………….246

Контрольные вопросы…………………………………….252

Список литературы……………………………………….252

Тема 16 Очистка промышленных газовых выбросов………253

16.1 Влияние выбросов на состояние атмосферного

воздуха…………………………..…….…………………..253

16.2 Источники загрязнения воздушного

бассейна………………………………………….….….…254

16.3 Виды и характеристики газовых выбросов………..256

16.4 Методы очистки газов……………………………....259

16.5 Организация контроля загрязнения атмосферного

воздуха в районах размещения вредных производств…270

Контрольные вопросы…………………………………..272

Список литературы……………..………………………..272

ПРЕДИСЛОВИЕ

Издание настоящего курса лекций по дисциплине «Технологии использования сжатых газов» продиктовано тем, что при достаточно большом объеме учебной нагрузки по предмету (162 часа) он не обеспечен необходимыми учебниками или учебными пособиями. Это обусловлено спецификой предмета, заключающейся в том, что поскольку газы широко применяются в самых различных отраслях народного хозяйства, сведения об этом содержатся во многих источниках, относящихся к газовой, химической, нефтехимической промышленностям, и металлургии, горно-рудной промышленности, переработке и сжижению газов, производству биогазов, применению сжатого воздуха и газов в технологии машиностроения и др. Такое положение крайне осложняет изучение дисциплины, особенно выполнение самостоятельной работы.

Настоящий курс лекций подготовлен на основе лекций, читаемых автором в течение последних пяти лет, для студентов дневной формы обучения по направлению «Энергетика» для специальности «Компрессоры, пневмоагрегаты и вакуумная техника» в Сумском государственном университете.

Курс лекций отвечает учебной программе, предусматривающей проведение 50 часов лекционных и 10 часов лабораторных занятий, а также выполнение расчетной работы.

Целью курса является изучение особенностей технологий получения и использования технических газов.

Задачами курса являются изучение основных свойств ряда технически важных газов, технологических схем и процессов их получения, применения, хранения и транспортировки, а также технологического оборудования (машин и аппаратов), применяемого для этих целей.

В соответствии с целью и задачами курса весь изучаемый материал распределен на четыре раздела.

В первом разделе приводятся сведения о месте и роли газов в развитиии человечества, направления использования газов в народном хозяйстве, обзор практически важных газовых процессов, основы газовых технологий, а также сведения из физики и термодинамики газов и газовых смесей, технически важные свойства газов.

Второй раздел посвящен использованию естественных газов (воздух, природные газы), а также горючих газов (газогенераторные, нефтезаводские, коксовые газы), получению и применению сжиженных газов.

В третьем разделе рассматриваются технологии применения технических газов в химической промышленности. Из всего многообразия таких технологий выбраны технологии, которые, с одной стороны, наиболее практически важные, а с другой – дают наибольший обучающий эффект, особенно с учетом специализации учебной группы.

Курс лекций значительно переработан с учетом последних достижений и тенденций в этой области техники. Введен новый 4-й раздел, посвященный очистке и утилизации промышленных газовых выбросов, производству биогаза. Курс дополнен сведениями о парниковых газах и Киотском протоколе, о поведении газов при очень высоких параметрах, о перспективах энергосберегающих технологий для получения искусственных газов, утилизации газовых отходов и др.