T. 9, №329 , 2018 г.

Определение термодинамической эффективности реакторов частичного окисления энергохимических установок

Актуальность исследования обуславливается необходимостью повышения энергоэффективности в области использования углеводородов для комбинированной выработки химической продукции и энергоносителей с применением технологий газификации. Это даст возможность снижать издержки производства и расширять возможности газохимии. Цель исследования: определение термодинамической эффективности реакторов частичного окисления топлива, входящих в состав энергохимических установок комбинированной выработкой энергоносителей и синтез-газа. Основное внимание уделено влиянию режимных параметров на численное значение эксергетического КПД. Объект: реактор частичного окисления с набором вспомогательного оборудования, обеспечивающий получение синтез-газа. При этом учитывается системный фактор, т. е. параметры энергосистемы, в рамках которой планируется сооружение подобного типа энергохимической установки. Методы: проведение численного эксперимента с привлечением традиционных подходов к составлению эксергетического баланса теплоэнергетических установок. Также использованы разработанные ранее авторами математические модели для расчета параметров синтез-газа, образующегося в процессе переработки углеводородного сырья в проточных автотермических некаталитических реакторах. Результаты. Полученные результаты позволяют выбирать наиболее целесообразные режимные параметры работы реактора частичного окисления, входящего в состав энергохимических установок с газификацией нестабильного газового конденсата. Так, максимальные значения эксергетического КПД достигаются при использовании атмосферного воздуха без обогащения кислородом как для случая с подачей водяного пара (ŋ ex =78-83 %), так и для случая без подачи пара (ŋ ex =82-88 %). При этом некоторые варианты тепловых схем энергохимических установок с газификацией топлива в термодинамическом плане могут считаться равноэффективными, а решение по количеству подаваемого водяного пара в зону реакции должно соответствовать требованиям к синтез-газу. Выбор уровня рабочего давления в реакторе требует дополнительных исследований, поскольку очевидность применения реактора атмосферного типа на данном этапе исследований не выявлена.

Ключевые слова:

газовый конденсат, эксергия, дутьевой пар, кислород, газификация, реакторы, синтез-газ, электроэнергия, энергоэффективность, газохимия, частичное окисление, эксергетические балансы, энергохимические установки, электронный ресурс, труды учёных ТПУ

Авторы:

Мракин Антон Николаевич

Николаев Юрий Евгеньевич

Сотников Дмитрий Геннадьевич

Табакаев Роман Борисович

Селиванов Алексей Александрович

Скачать PDF