Анотація до роботи:

Симоненко О.Ю. Дослідження кріогенних технологій видобування рідкісних газів з побічних продуктів аміачного виробництва. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.05.14 – Холодильна, вакуумна і компресорна техніка, системи кондиціонування. – Одеська державна академія холоду, Одеса, 2008 р.

У роботі досліджені фізичні основи і технологічні прийоми розділення багатокомпонентних сумішей, що утворюються при синтезі аміаку. Проведено аналіз складу віддуттєвих потоків. Вказані шляхи надходження інертних газів в контур синтезу аміаку. Розраховані потенційні об'єми в побічних газах гелію, неону, аргону, криптону і ксенону. Обгрунтована доцільна технологічна послідовність переробки віддуттєвих потоків. Проведені порівняльні дослідження способів очищення водневої фракції. Розглянуті адсорбційні процеси при Т =69…83 К і метод виморожування домішок при Т =40 К. Названі умови, при яких досягаються високі коефіцієнти видобування і задана якість продуктів у водневій колоні. Запропоновані прийоми кріогенного забезпечення процесів сепарації в діапазоні температур Т=15...170 К. Дослідним шляхом вивчено процес остаточного очищення гелію від домішок методом періодичної адсорбції при Т =78 К. Отримані залежності динамічної поглинаючої здатності сорбенту. Обґрунтовані раціональні геометричні розміри апарату, які дозволяють максимально використовувати даний об'єм сорбенту. На базі процесу адсорбції запропоновані прийоми утилізації неону, криптону і ксенону. Розглянуті технологічні обмеження, що перешкоджають збагаченню важких інертних газів в рідкому метані. Запропоновані методи накопичення криптону і ксенону в додаткових ступенях. Експериментально вивчені закономірності збагачення Kr і Хе в насадочних колонах. Рекомендовані доцільні експлуатаційні режими ректифікації при Т = 120...170 К, що допускають отримання суміші криптону і ксенону з загальною кконцентрацією 99,9%. Проведено економічний аналіз процесів розділення багатокомпонентних потоків. Вивчено вплив фазового стану вироблюваних речовин на енергетичні витрати установки. Запропонована методика розрахунку частки експлуатаційних витрат у разі випуску декількох цінних продуктів.

1. На підставі аналізу зразків віддуттєвих сумішей зроблено прогноз продуктивності аміачних підприємств по випуску інертних газів. Зокрема показано, що потенціал хімічного комплексу України по Не і Ar наближається до можливостей кисневих цехів металургійної галузі.

2. Для утилізації «легких» (Ne і He) і «важких» (Kr і Хе) інертних газів потрібне істотне коректування схем існуючих аргонових виробництв.

3. У разі отримання концентрату гелію попереднє розділення потоку необхідно вести в колоні ректифікації, при тиску не більше 4 МПа і температурі конденсатора не вище 80К.

4. Подальше збагачення воднево-гелієвої фракції доцільно здійснювати в окремому дефлегматорі при Т63,2 К, а остаточне очищення від азоту – у виморожувачі при Т=35...40 К.

5. Сирий неон з концентрацією до 5% може бути одержаний в адсорбері, встановленому на потоці воднево-гелієвої фракції після виморожувача (при вказаних в п.4 температурах).

6. Для очищення гелієвого концентрату і виробництва товарного гелію слід використовувати окрему установку, безпосередньо не пов'язану з основним виробництвом розділення віддуттєвого потоку.

7. Отримання гелію високої чистоти досягається використанням послідовних процесів: зниження частки Н₂ до 2...6% шляхом конденсації на температурному рівні Т=15...17 К; очищення від слідів водню хімічним методом при Т=750 К (в процесі реакції гідрування); адсорбційне поглинання домішок при Т=28...78 К.

8. Накопичення криптону в кубі метанової колони КМ не спостерігається із-за малого коефіцієнта летючості системи криптон-метан a<1,6. Для первинного збагачення криптону доцільно використовувати додатковий ступінь на базі ректифікаційної колони і адсорбера, призначеного для заміщення метану азотом.

9. Бідну криптоно-ксенонову суміш У_(Kr+Xe)=1...5%, що одержується в результаті первинної концентрації, вдається збагатити і розділити в насадочних колонах при коефіцієнті видобування 0,98...0,99.

10. Для отримання продукта з концентрацією У(Kr+Xe)>99,9% потрібні, як мінімум, два ступені ректифікації.

11. Випуск аргону виявляється прибутковим навіть без урахування вартості супутніх фракцій: азотно-водневої суміші, технологічного азоту і топкового газу (метану).

12. Виділення гелію і неону рентабельно тільки у разі одночасного отримання чистого водню.

Публікації автора:

1. Бондаренко В.Л., Базаров О.Н., Вигуржинская С.Ю., Симоненко О.Ю., Дьяченко Т.В. Комбинированная установка для глубокого обогащения неонового концентрата. // Технические газы. – №3, 2005. – С. 25–31.

2. Бондаренко В.Л., Вигуржинская С.Ю., Дьяченко Т.В., Симоненко О.Ю., Хрз В. Технико-экономический анализ перевозок аргона. // Технические газы – №2, 2006 – С. 60–67.

3. Бондаренко В.Л., Симоненко О.Ю., Дьяченко О.В., Симоненко Ю.М. Перспективы получения редких газов из отдувочных потоков производства аммиака. // Холодильна технiка i технологiя – №2 (106), 2007 – С. 5–9.

4. Бондаренко В.Л., Симоненко О.Ю., Дьяченко О.В. Извлечение концентрата гелия из побочных продуктов аммиачного производства. // Холодильна технiка i технологiя – №4 (108), 2007 – С. 18–26.

5. Бондаренко В.Л., Симоненко О.Ю., Цветковская Л.Н. Получение аргона высокой чистоты из побочного продукта аммиачного производства. // Сб. тр. 4-й Межд. науч-техн. конф. «Современные проблемы холодильной техники и технологии». - 2005. - С. 131–132.

6. Симоненко Ю.М., Симоненко О.Ю. Извлечение Kr и Xe из многокомпонентных смесей методом вымораживания. // CI Российская конференция по теплофизическим свойствам веществ. Материалы конференции. Том 1. Санкт-Петербург – 2005. – С. 142.

7. Technological and Economic Analysis of Argon Transportation. / V.L. Bondarenko, O.Yu. Simonenko, T.V. Diachenko, S.Yu. Vigurginskaya, I. Bures / Proc. 9 Int. Conf. «Cryogenics 2006», Praha. – 2006. – P. 273–278.

8. Bondarenko V.L., Simonenko O.Yu., Simonenko Yu.M. Industrial Plants of Fluorocarbons Purification for Electronic Industry. // The 22nd International Congress of Refrigeration, China. – 2007. – ICR–A2–131.