СИНТЕЗ ГІДРАЗИНУ ЯК МЕТОД ОЧИЩЕННЯ СТОКІВ ВИРОБНИЦТВА КАРБАМІДУ
DOI:
https://doi.org/10.24025/2306-4412.1.2020.191112Ключові слова:
гідразин, карбамід, аміак, синтез, конденсат, електромагнітний реактор.Анотація
У зв’язку з наявністю «вузьких місць» в існуючих технологіях виробництва карбаміду пошук перспективних напрямів удосконалення виробництва є актуальною задачею сьогодення. У процесі синтезу карбаміду утворюється до 1,5 м3 стічних вод на одну тонну продукту у вигляді конденсату сокової пари. Для очищення стоки направляють на гідроліз карбаміду з наступною десорбцією аміаку та вуглекислого газу. Сполуки зв’язаного азоту для доочищення направляють на біологічні очисні споруди, ефективність яких не перевищує 80 %. Вищезазна-чений спосіб очищення стоків потребує високих витрат електричної та теплової енергії. Гідроліз та десорбція конденсату сокової пари оцінюються як сучасний і найбільш перспективний спосіб утилізації стоків, який впроваджений на всіх установках синтезу карбаміду. У роботі розглянуто новий метод утилізації азотовмісних конденсатів виробництва карбаміду шляхом їх використання як вторинної сировини для синтезу гідразину. Проведено дослідження процесу синтезу гідразину в електромагнітному реакторі синтезу, а саме: вивчено вплив швидкості потоку реакційної суміші, що надходить в електромагнітний реактор синтезу N2H4, на вихід продукту. Встановлено залежність значення ступеня перетворення азоту загального в N2H4 від швидкості потоку реакційної суміші в мультимодовий електромагнітний реактор синтезу гідразину. Проведено математичну обробку експериментально отриманих даних з метою встановлення оптимального режиму потоку. Підтверджено результати розрахунку математичної моделі кінетики хімічних реакцій, що ініціюються електромагнітним нагрівом, шляхом вирішення системи рівнянь Ареніуса і теплопровідності за неявною схемою. Підтверджено, що більш ефективним є циклічний нагрів. У ході досліджень встановлено, що процеси синтезу гідразину проходять у дифузійній області. Виявлено, що відсутність насосів, хоча й знижує енерговитрати установки синтезу гідразину з вторинної сировини, але при впровадженні у виробництво ускладнює процес його контролю через самовільну регуляцію швидкості відведення синтез-розчину з зони реакції, викликаної ефектами внутрішнього ерліфту газом СО2 та імплозії.
Посилання
National report on the state of the environment in Ukraine in 2007, Kyiv, 2008 [in Ukrainian].
Yu. A. Sergeyev, N. M. Kuznetsov, and A. V. Chirkov, Carbamide. Properties, production, application: monograph, Nizhniy Novgorod: Kvarts, 2015 [in Russian].
S. V. Ostrovskiy, "Improving the technological scheme for the production of carbamide in order to reduce production losses of carbamide and raw materials", Vestnik Permskogo natsyonal'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Khimicheskaya tekhnologiya i bilotekhnologiya, vol. 9, pp. 5-12, 2009 [in Russian].
V. I. Petrov, R. R. Mad'yarov, R. R. Khayrulin, and I. M. Ayupov, "Analysis of technological schemes for the production of carbamide", Vestnik tekhnologicheskogo universiteta, vol. 18, no. 8, pp. 148-150, 2015 [in Russian].
I. Shingareva, and C. Lizarraga-Celaya, Solving nonlinear partial differential equations with Maple and Mathematica: text-book. New York: Springer Wien, 2011.
M. S. Skidanenko, V. I. Sklabinskiy, and N. P. Kononenko, "Study of the outflow of a liquid stream from the hole of a perforated priller shell", Vísnik NTU «KhPÍ», no. 26 (1069), pp. 186-193, 2014 [in Russian].
S. V. Shorin, N. V. Ksandrov, and G. V. Pastukhova, "Obtaining granulated complex fertilizers on base of carbamide and ammophos in high-speed drum granulator", Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Seriya Khimiya i Khimicheskaya Tekhnologiya, vol. 55, iss. 11, pp. 82-85, 2012.
P. V. Seryy, I. S. Boyko, S. V. Ostrovskiy, and S. V. Lanovetskiy "Investigation of the growth rate of a carbamide crystal", Molodezhnaya nauka v razvitii regionov, pp. 291-295, 2011 [in Russian].
Yu. A. Sergeyev, R. V. Anderzhanov, and A. A. Vorob'yov, "Energy and resource-saving technologies and equipment in the production of carbamide", OAO "Nauchno-issledovatel'skiy i proyektnyy institut karbamida i produktov organicheskogo sinteza", vol. 62, no. 4, pp. 28-33, 2018 [in Russian].
I. M. Demchuk, and H. S. Stolyarenko, "Economic estimation of efficiency of introduction of technologies of secondary processing of production wastes on the example of utilization of nitrogen-containing effluents of carbamide synthesis unit", Visnyk Cherkaskogo derzhavnogo tekhnolohichnogo universytetu. Seriya: Ekonomichni nauky, iss. 48, pp. 37-44, 2017 [in Ukrainian].
I. Demchuk, H. Stolyarenko, N. Fomina, and V. Mikheyenko, "Conversion of N-containing compounds of flash steam condensate from carbamide production into hy-drazine sulfate", Eastern-European Journal of Enterprise. Technologies. Technology of organic and inorganic substances, 1/6 (97), pp. 53-65, 2019.
I. M. Demchuk, H. S. Stolyarenko, and N. I. Tupytska, "Recuperation of bound ni-trogen by processing into hydrazine sulfate in industrial wastewater". Visnyk Cherkaskogo derzhavnogo tekhnolohichnogo universytetu, no. 4, pp. 114-120, 2016.
I. M. Demchuk, and H. S. Stolyarenko, "Investigation of the hydrazine synthesis process in an electromagnetic reactor from the condensates of the steam of carbamide production", Visnyk Skhidnoukrayinsʹkoho natsionalʹnoho universytetu imeni Volodymyra Dalya, no. 7, pp. 37-44, 2018 [in Ukrainian].
I. M. Demchuk, and H. S. Stolyarenko, "Analysis of parametric stochastic system of synthesis of hydrazine-raw material from secondary raw material in a wave reactor", Visnyk Cherkaskogo derzhavnogo tekhnolohichnogo universytetu, no. 3, pp. 27-33, 2018 [in Ukrainian].
S. A. Kutsenko, N. V. Butomo, A. N. Grebenyuk et al, Military toxicology, radiobiology and medical protection: textbook. St. Petersburg: Foliant, 2004 [in Russian].
E. I. Abdurakhmanov, and M. D. Sattarova, "Semiconductor sensor of hydrazine", Vestnik nauki i obrazovaniya. Seriya: Nauchno-metodicheskiy zhurnal, no. 2, pp. 9-13, 2015 [in Russian].
L. A. Ivanova, "The influence of rocket fuel on the human body at the objects of its use, storage and disposal", Peredovyye tekhnologii v promyshlennost', no. 3, pp. 153-158, 2015 [in Russian].
A. Ya. Samuilov, A. R. Bariyev, N. V. Sa-vin, D. R. Alekbayev, N. N. Shyshkina, and Ya. D. Samuilov, "Prospects for the organization of new industries in the Republic of Tatarstan using carbamide", Vestnik tekhnologicheskogo universiteta, vol. 19, no. 11, pp. 96-100, 2016 [in Russian].
I. M. Demchuk, H. S. Stolyarenko, S. Yu. Kuznyetsova, and N. M. Fomina, "lternative technology for existing wastewater treatment processes for carbamide production", in VI Int. Sci.-Pract. Conf. Pure water. Fundamental, applied and industrial aspects, Kyiv: KPI im. I. Sikorsʹkoho, 2019, pp. 91-94 [in Ukrainian].
I. M. Demchuk, "The analysis of the influence of microwave radiation on the processes of synthesis of inorganic and organic compounds in electromagnetic reactors", in Int. Sci.-Pract. Conf. Conceptual directions of scientific knowledge develop-ment (part III), Kyiv: MTsND, 2018, pp. 10-12 [ in Ukrainian].
I. M. Demchuk, G. S. Stolyarenko, and S. Yu. Kuznetsova, "Hydrazine sulfate tech-nology out of urea production waste in the electromagnetic reactor", in Proc. VI Int. Sci.-Pract. Conf. International Trends in Science and Technology, Warsaw, Poland, 2018, pp. 14-20.
N. H. Sabit, S. N. Abduljabbar et al., "Preparation of hydrazine hydrate from urea and sodium hypochlorite", Journal of Iraqi Industrial Research, vol. 4 (2), pp. 41-50, 2017.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
URN
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Іванна Михайлівна Демчук, Геннадій Степанович Столяренко, Віталій Миколайович ВязовикАвтори, які публікуються в цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають збірнику право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи в тому вигляді, в якому її опубліковано цим збірником (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Політика збірника наукових праць дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
