Creeaza.com - informatii profesionale despre


Cunostinta va deschide lumea intelepciunii - Referate profesionale unice



Acasa » tehnologie » constructii » instalatii
Studiu de caz 5 - aplicatii industrialeale tehnolgiilor curate

Studiu de caz 5 - aplicatii industrialeale tehnolgiilor curate



STUDIU DE CAZ 5 -   APLICATII INDUSTRIALEALE TEHNOLGIILOR CURATE

Exemplele prezentate in cadrul acestui subcapitol, au la baza tot principiile dezvoltate in capitolele precedente, dar si solutii de recuperare a diferitelor forme de energie si reciclare a materiilor prime. In general, tehnicile curate sunt prezentate ca alternative a procedelor clasice, de aceea avanatjele energetice, economice si ecologice ale acestora sunt puse in evidenta prin comparatie cu tehnologiile clasice.

1.OBTINEREA FONTEI IN CUBILOURI CU PREINCALZIREA AERULUI (INDUSTRIA METALURGICA)


Principiul procesului tehnologic

Cu ajutorul cubiloului se prepara fonta lichida in turnatorie. Constructiv acesta este similar cu un furnal inalt. El reprezinta un aparat de fuziune, in care arderea cocsului produce topirea materialelor metalice si conduce la producerea fontei recarburate.

Incarcarea se face prin partea superioara a aparatului cu materiale sarace in carbon si siliciu, feroaliaje si cocs. Arderea cocsului are loc in prezenta aerului cald insuflat prin partea  inferioara a cubiloului.

Gazele de ardere sunt evacuate prin zona mediana iar produsul final, fonta este colectata in partea inferioara.

Rolul cocsului este:

·       mecanic – de sustinere a incarcaturii cubiloului;

·       termic –prin arderea sa se degaja caldura necesara procesului;

·       metalurgic – asigura atmosfera necesara desfasurarii reactiilor de reducere a oxizilor si recarburarii fontei.

Arderea cocsului determina prezenta CO si a prafului in gazele de ardere produse.

Preincalzirea aerului conduce la cresterea productivitatii instalatiei si reduce consumul de combustibil (cocs).

Utilizarea caldurii recuperate din gazele de ardere pentru preincalzirea aerului nu asigura temperatura necesara acestuia pentru desfasurarea arderii cu randament maxim.

Procesul tehnologic clasic

In cadrul procesului tehnologic clasic, preincalzirea aerului este realizata prin recuperarea caldurii continute de gazele de ardere. Acestea circula in contracurent cu aerul . In camera de ardere are loc arderea monoxidului de carbon. In aceasta zona datorita temperaturii inalte schimbul de caldura este preponderent prin radiatie, aerul preincalzindu-se de la 270 la 530oC. Gazele de ardere strabat apoi un racitor (schimbator de caldura tubular) in care aerul se preincalzeste de la temperatura mediului ambiant la 270oC. Anterior evacuarii in atmosfera, gazele de ardere strabat o instalatie de eliminare a prafului. La iesirea din aceasta instalatie continutul in emisii nocive a gazelor evacuate, este de 20 mg/Nm3. Caldura continuta de gazele de ardere evacuate, poate fi recuperata intr-un cazan recuperator, care produce abur de medie presiune (20bar), utilizat pentru alimentarea consumatorilor tehnologici sau in turbine in vederea obtinerii energiei electrice.

.Procesul tehnologic curat

In vederea reducerii nocivitatii emisiilor continute de gazele de ardere evacuate din cubilou si a cresterii productivitatii instalatiei, s-a adoptat un proces tehnologic nou. Cercetarile facute in acest domeniu, au aratat faptul ca temperatura optima la care trebuie incalzit aerul de ardere este 900 oC, aceasta neputandu-se obtine numai pe baza caldurii recuperate din gazele de ardere. Pentru obtinerea acestei temperaturi a aerului, se amplaseaza instalatii de supraincalzire de tip electric intre camera de ardere si cubilou.

Preincalzirea electrica se poate realiza in doua moduri:

·       cu plasma;

·       conductori electrici .

a.Solutia de preincalzire a aerului cu plasma

Torta de plasma (cu putere de 4 MW) este amplasata pe traseul aerului, intre recuperator si bateria de aer a cubiloului. Acest sistem permite supraincalzirea  unui debit de 12000 N m3/h de aer  la 900 - 1300oC. Instalarea acestei torte necesita unele modificari ale instalatiei:

·       circuitul de  aer trebuie sa suporte temperaturi de 1300 oC Izolatia bateriei de aer este realizata din beton refractar . Acest lucru permite obtinerea unei temperaturi a peretelui de 70 oC in timp ce aerul atinge 980 oC;

·       este necesara modificarea circuitului de racire, iar tevile se vor realiza cu pereti dubli;

·       sistemul de comanda si reglare al tortei de plasma este integrat in sistemul cubiloului;

·       sistemul de cuplare si decuplare al tortei de plasma este rapid (< 1/2ora).

b.Solutia cu conductori parcursi de curent electric

Aceasta tehnologie permite supraincalzirea aerului la 930 oC , cu o buna fiabilitate in functionare (6000 h/an) si presupune un echipament compact care se integreaza cu usurinta in instalatia existenta.

Supraincalzitorul electric este amplasat pe traseul aerului intre recuperatorul de caldura la nivelul camerei de ardere si cubilou. Instalatia contine doua supraincalzitoare inseriate. In primul aerul se incalzeste de la 530 oC la 770 oC iar in al doilea  ajunge la temperatura de 930 oC. Fiecare dintre supraincalzitoare este compus din 12 module identice denumite fascicole,  realizate din 24 tuburi verticale prin care circula aer incalzit. Pentru exemplificare in tabelul 5.x sunt prezentate caracteristicile tehnice ale unui cubilou de la Uzinele de Automobile PEUGEOT. [e]

Tabelul 5.x.

 

Date functionale ale  cubiloului aferent Uzinelor de Automobile PEUGEOT

MArime

Valoare

Debit de metal

28 t/h

Debit de aer

14500 Nm3/h

Temperatura aerului:

·       inainte de supraincalzire

·       dupa supraincalzire

530 oC

930 oC

Putere totala

2500 kW

.BilanT comparativ

a.Din punct de vedere energetic si al impactului asupra mediului

Procesul tehnologic clasic conduce la emisii importante de CO  si cantitati semnificative de praf.

Comparativ cu acesta, procesul tehnologic curat permite:

·       reducerea aportului de fonta noua (materie prima) aceasta fiind inlocuita cu feroaliaje. Supraincalzirea aerului determina cresterea temperaturii interne a cubiloului,  ceea ce favorizeaza disocierea carbonului. Deci are loc cresterea procentului de carbon disociat din materiile metalice;

·       reducerea cantitatii de cocs (consumul de combustibil), datorita cresterii randamentului arderii determinat de cresterea tempearturii aerului de ardere, ceea ce permite reducerea continutului de sulf al fontei produse precum si emisiile nocive de CO si praf ( direct dependente de cantitatea de cocs );

·       cresterea productiei de fonta este de 35 %.

In tabelul 5.x  este prezentata comparatia (din punct de vedere al consumului de materii prime si energie) intre procesul tehnologic  clasic si cel cu supraincalzire la doua nivele termice, prin procedeul cu torta de plasma. [5]

Tabelul 5.x.

Comparatia din punct de vedere energetic, intre procesul tehnologic clasic si cel cu supraincalzire cu torta de plasma

Materiale si energie

Procedeul traditional

(350 oC)

Procedeul curat

cu torta la temp.700 oC

cu torta

la temp.800 oC

Fonta noua

17,8

4,5

0

Materiale feroase recuperate

33,1

45,7

49,9

Feromegneziu

2,9

2,8

2,95

Ferosiliciu

11,1

1,5

1, 65

Retururi

45,5

45,5

45,5

Cantitati procentuale de cocs utilizate

10,5

9,6

9,4

Consum de energie al tortei de plasma

0

125

145

b. Din punct de vedere economic

In tabelul 5.x este prezentata  comparatia din punct de vedere economic (diferente valorice ) intre procedeul clasic si cel curat (pentru doua cazuri analizate, temperatra de supraincalzie  a aerului de 700 oC respectiv 800 oC).

Tabelul 5.x.

Comparatia din punct de vedere economic, intre procesul tehnologic clasic si cel cu supraincalzire cu torta de plasma [5]

Termenul comparat

Diferenta intre ($/t)

Diferenta intre ($/t)

Supraincazire la 700 oC

Procedeu clasic

Supraincazire la 800 oC

Procedeu clasic

Materii prime

11,9



15,7

Cocs

2

2,6

Oxigen

1,9

1,9

Energie electrica

6,5

7,5

Cheltuieli de exploatare

0,95

1

Total

8,35

11,7

Concluzii

Conform celor prezentate rezulta eficienta energetica, ecologica si economica  a aplicarii uneia dintre tehnologiile curate in detrimentul celei clasice.

Aspectele pozitive aferente protectiei mediului sunt:

·       reducerea emisiilor de CO;

·       reducerea emisiilor de praf;

·       reducerea aportului de materii prime in favoarea celor reciclate.

2.Fuziunea aluminiului intr-un cuptor electric , In scopul fabricarii pulberii de aluminiu

(INDUSTRIA METALURGICA)

1.Principiul procesului tehnologic

Productia de pulbere de aluminiu, cu un nivel ridicat de puritate are drept scop:

·       aplicatiile militare si civile;

·       fabricarea de pigmenti pentru fabricile de vopsea pe baza de aluminiu si in general pentru vopselele metalizate.

Productia principala se bazeaza pe o linie tehnologica principala, automatizata, care permite obtinerea de pulbere de aluminiu de puritate ridicata, cu o granulatie diferita cuprinsa intre 3,5 – 30 m, pornind de la lingouri.

.2.Procesul tehnologic clasic

Linia tehnologica clasica este echipata cu un cuptor, alimentat cu combustibil clasic, care asigura fuziunea aluminiului. Un circuit de aer comprimat creaza o depresiune, la traversarea unui tub de aspiratie, a carui parte inferioara este imersata intr-o baie de  aluminiu lichid, exterioara cuptorului. Metalul lichid este aspirat si pulverizat printr-o conducta. Aceasta, racind masa pulverizata, conduce pulberea formata catre un ciclon sau un multiciclon. Pulberea obtinuta poate fi concasata in prezenta white-spirtului, pentru a obtine in final pasta de aluminiu lamelara, care confera vopselei aspectul metalizat.

.3.Procesul tehnologic curat

In ultimii ani, fuziunea aluminiului este realizata cu ajutorul cuptoarelor electrice. Pentru obtinerea unei productivitati ridicate se utilizeaza in general cuptoare cu inductie, de joasa frecventa. Realizarea unui bun amestec in baia de aluminiu asigura metalului furnizat o omogenitate ridicata din punct de vedere al  compozitiei si temperaturii. Oxidarea metalului este minima si poluarea masei de metal cu sulf este suprimata. Daca este necesar, adaptarea la cresteerea temperaturii se face rapid.

In cazul in care productia necesara nu are valoare ridicata, se poate aplica si solutia cu cuptor cu rezistente electrice. In cazul cuptoarelor cu creuzet, creuzetul care contine metal topit, este amplasat intr-o incinta captusita cu rezistete electrice.

In cuptoarele cu bazin , caldura necesara fuziunii, (sau mentinerii temperaturii metalului) este transmisa baii prin elementele incalzitoare, si anume prin rezistentele electrice (metalice, cu carbura de siliciu) plasate pe bolta cuptorului, care radiaza direct asupra incarcaturii.

Pentru exemplificare, in tabelul 5.x. sunt prezentate caracteristicile unui cuptor electric cu bazin, dintr-o uzina care produce pulbere si pasta de aluminiu ( ALCAN TOYO EUROPE). [5

Tabelul 5.x.

Caracteristicile unui cuptor electric pentru producerea pulberei si pastei de aluminiu

MARIME

VALOARE

Capacitatea cuptorului

350 kg/h

Dimensiunile cuptorului

- lungime

6,15 m

- latime

2,30 m

- inaltime

3,20 m

Densitatea de putere electrica in bolta cuptorului

- de sub sola uscata

74 kW/m2

- de sub bazin

65 kW/m2

Cuptorul este constituit dintr-o sola uscata pe care sunt depozitate lingourile de aluminiu si un bazin cu o capacitate de 4 t, cu o parte situata in exterior, in care este introdus tubul de aspitatie al metalului lichid.

Incalzirea are dublu rol:

·       fuziunea aluminiului cu ajutorul rezistentelor (Kanthal Super) de 97 kW pentru o capacitate de 350 kg/h;

·       mentinerea aluminiului la o temperatura de 780 oC, intr-un bazin cu ajutorul unor tuburi parcurse de curent electric, din Inconel 600 in forma de “W”, montate orizontal in bolta cuptorului, in doua zone cu o putere electrica de 97 kW fiecare.

Instalatia este echipata cu doua sisteme de reglare automata de temperatura, comandand trei unitati de putere cu tiristoare. Functionarea cuptorului este automatizata. In baia de aspiratie a aluminiului lichid, este amplasat un senzor de nivel, care la o scadere a acestuia  comanda incarcarea cuptorului.  O vana hidrauluica va introduce in bazin o noua incarcatura, deja semitopitia, prin trecerea sa prin sola uscata. Un incarcator automat depoziteaza pe sola noi lingouri de aluminiu care vor fi preincalzite, pentru inceperea unui nou ciclu de functionare.

.4.BilanT comparativ

a. Din punct de vedere energetic si al impactului asupra mediului ambiant

Procesul tehnologic curat permite:

·       eliminarea emisiilor de gaze de ardere in atmosfera;

·       economie de energie;

·       absenta oxidarii la suprafata baii, reducand astfel poluarea atmosferic;

·       eliminarea poluarii cu sulf;

·       reducerea pierderilor prin ardere;

·       ameliorarea conditiilor de munca, prin reducerea temperaturii din halele industriale ( provocate de cuptoarele cu combustibil clasic) si a zgomotului;

·       usurarea conditiilor de  munca prin automatizarea cuptorului;

·       imbunatatirea conditiilor de securitate a muncii.

b. Din punct de vedere economic

In comparatie cu procedeul clasic care utilizeaza cuptoarele cu combustibil (gazos), prin aplicarea procesului tehnologic curat  se obtin urmatoarele avantaje de natura economica:

·       economia de energie se reflectata si sub aspect economic;

·       creste productivitatea procesului prin asigurarea unor parametrii constanti in timp ( compozitie, temperatura);

·       se imbunatateste caliatea metalului;

·       se imbunatateste omogenitatea  temperaturii in baia de metal, ceea ce conduce la cresterea calitatii pulberii metalice.

5.Concluzii

Aplicarea tehnologiei curate de obtinere a pulberii de aluminiu descrise, permite intreprinderilor  economisirea de energie, concomitent cu reducerea poluarii gazoase, sonore si termice. Rezultatele obtinute sunt benefice atat pentru personalul de exploatere cat si pentru mediul ambiant. Tehnologia aplicata permite o procedura usoara de intretinere si reparatie a instalatiilor.

4. Fabricarea cimentului prin

procedeul semi-umed

(INDUSTRIA MATERIALELOR de construcTiI)

Un exemplu de tehnologie cuarta si recuperativa in industria materialelor de constructii este aplicarea procesului tehnologic semi-umed de producere a cimentului. Aplicarea recuperarii in cadrul acestui procedeu, se face in scopul imbunatatirii performantelor energetice ale instalatiei dar si din considerente ecologice, in vederea reducerii emisiilor atmosferice.

1.Descrierea procesului

   Procedeul consta in obtinerea unei paste omogene, cu un continut de 48 % apa, din creta extrasa din cariera,  apa si adaosuri necesare realizarii amestecului.

   In vederea reducerii cantitatii de apa evaporata in timpul arderii pastei de ciment in cuptor, acesasta strabate in prealabil un sistem de filtre-prese, obtinandu-se la iesirea din acestea a unor plachete, a caror umiditate nu depaseste 17 %. Aceste plachete sunt transformate in cilindrii calibrati, in vederea facilitarii schimbului de caldura. In cadrul procesului se utilizeaza un cuptor cu gratar tip LEPOL.

   In cadrul acestui proces, temperatura gazelor la iesirea din electrofiltru este scazuta (100 oC ). Deoarece  punctul de roua al gazelor este 60 - 70 oC , este necesara implementarea unui sistem de condensatie , in vederea recuperarii caldurii continute. Acesta este intercalat in fluxul tehnologic, intre elctrofiltru si  cosul de evacuare al gazelor in atmosfera. Capaciatea instalatiei de filtrare nu poate fi extinsa ceea ce limiteaza capacitatea de prelucrare a cuptorului.

   Studiile experimentale, au aratat influenta temperaturii asupra duratelor filtrarii la umiditate reziduala constanta. Astfel, o crestere a temperaturii pastei de ciment cu 10 - 30 oC, permite o scadere a timpului de filtrare cu 23 %, realizand o crestere cu 15 % a debitului prelucrat de cuptor. Din aceste considerente rezulta eficienta aplicarii recuperarii, in sensul preincalzirii materiei prime (pastei) la temperaturi mai mari de 30 oC (temperatura initiala a materiei prime) cu 5 - 28 oC, in functie de conditiile climaterice.



2.Echipamente utilizate

   In scopul evitarii contactului direct intre gazele rezultate din cuptor si pasta de ciment, pentru a nu modifica compozitia chimica a cesteia, se intercaleaza un schimbator de caldura primar, gaze - apa, in care se ridica temperatura agentului secundar (apa),  care va deveni agent primar intr-un schimbator secundar, apa - pasta.   Bilantul termic al cuptorului (tabelul 5.x ) evidentiaza continutul imporatnt de caldura (36 %) al gazelor evacuate din cuptor (in special caldura latenta de vaporizare a apei provenind din pasta). [5]



 

Tabelul 5.x.

Bilantul termic al cuptorului de ardere din cadrul procesului semiumed de fabricare al cimentului

Caldura din conturul de bilant

Valoare (% )

Caldura utila ( formarea clincherului )

45

Caldura sensibila a gazelor de ardere evacuate

12

Caldura latenta de vaporizare a apei

24

Pierderile de caldura prin pereti

12

Caldura sensibila a clincherului iesit din cuptor

5

Alte pierderi de caldura

2

   Schimbatorul de caldura primar

   Rolul acesuia este realizarea schimbului de masa si caldura intre o faza gazoasa si o faza lichida, acest fenomen realizandu-es prin intermediul cablurilor paralele grupate in fascicole dense ( 16500 fire/m2 de suprafata orizontala, cu diametre de 1mm, din material sintetic ).

   Avantejele utilizarii acestui tip constructiv de aparat sunt:

·       permite utilizarea de debite mari de gaze de ardere si lichide;

·       fluxul de caldua transmis are valoare ridicata datorita marimii suprafetei de schimb de caldura intre teaca lichida a firelor si gaze;

·       pierderile de presiune sunt scazute;

·       ancrasarea este redusa, autocuratarea firelor realizandu-se prin circulatia apei;

·       presupune atat investitii cat si cheltuieli de exploatare reduse.

   In general aceste aparate au dimensiuni standard si sunt instalate sub forma de baterii compuse din 24 de sasiuri in chesoane de dimensiuni 6m ´ 4m pe conducta de gaze de ardere, intre electrofiltru si cosul de evacuare.

   Datorita continutului ridicat de sulf al gazelor de ardere, apa din schimbatorul primar se incarca progresiv in SO2, crescand astfel aciditatea, pH- ul sau este adus automat in jurul valorii “4”, cu ajutorul unei solutii bazice de bicarbonat de sodiu.

   Volumul de apa condensat este eliminat prin purjare, alaturi de rezidurile retinute sub forma de praf .

   Schimbatorul secundar (apa - pasta de ciment)

   Schimbatorul de caldura apa - pasta de ciment, trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

-sa aiba rezistenta ridicata la caracterul abraziv al pastei de ciment;

-sa asigure o circulatie usoara a a pastei in aparat, in vederea diminuarii pierderilor de

presiune si a evitarii colmatajului;

-sa reziste la aciditatea apei ca agent primar.

   Aparatul dublu etajat, este construit din otel inoxidabil, inert la agresivitatea pastei de ciment. Pasta circula vertical.   Ansamblul  recuperatorului ocupa un volum de 3m  ´ 3m  ´ 8m si masa sa depaseste 20t.

3. BILANTURI

   Bilantul termic aferent schimbatorului primar este prezentat in tabelul  5.x,  pentru o circulatie continua a unui debit de 140m3/h.

   Bilantul termic aferent schimbatorului secundar este prezentat in tabelul 7.x., considerandu-se ca pasta de ciment, are un debit de 240 m3/h si o circulatie continua pentru a mentine la o temperatura stabila a unei rezerve de 40 m3, din care sunt alimentate filtrele - presa cu un debit mediu de 120 m3/h. [l]

Tabelul 5.x.

Bilantul termic al schimbatorului primar

( temperatura de referinta 0oC )

Caldura din conturul de bilant

Caracteristici

(debit, temperatura)

Valoare

(kW)

1

2

3

Intrate in contur:

·   Caldura sensibila a gazelor de ardere

·   Caldura sensibila a apei

130235Nm3/h; 104oC

140 t/h; 41,9oC

5291,53

6820,55

Total calduri intrate

12112,08

1

2

3

Iesite din contur:

·   Caldura sensibila a gazelor de ardere la evacuare la cos

·   Caldura sensibila a apei la purja

·   Caldura de condensatie a apei la purja

·   Caldura sensibila a apei la iesirea din schimbator

·   Pierderi de ca1dura prin pereti (si alte pierderi )

125750 Nm3/h; 91oC

140 t/h; 59,6oC

4456,75

221,96

-

2495,20

9701,89

226,41

Total calduri iesite

12111,80

Tabelul 5.x.

Bilantul termic al schimbatorului secundar

( temperatura de referinta 0oC )

Caldura din conturul de bilant

Caracteristici

(debit, temperatura )

Valoare

( kW )

Intrate in contur

·   Caldura sensibila a apei iesite din schimbatorul primar

·   Caldura sensibila a pastei de ciment intrate ( 47,2% apa )

140 t/h; 59,6oC

99,6 t/h; 18 oC

89,1t/h ; 18 oC

9701,89

2281,29

Total calduri intrate

11983,18

Iesite din contur

·   Caldura sensibila a apei iesite din schimbatorul secundar

·   Caldura sensibila a pastei de ciment iesite ( 47,2% apa )

·   Pierderi de caldura prin pereti (alte pierderi )

140 t/h; 41,9 oC

99,6 t/h; 40,2 oC

89,1t/h ; 40,2 oC

6820,55

5103,19

59,45

Total calduri iesite

19983,19

   Analizand bilanturile termice rezulta o cantitate de caldura economisita (corespunzatoare cresterii caldurii sensibile a pastei de ciment cu 21,8 oC ) de:

Qr =Qpe  - Qpi = 5103,19-2281,29 = 2821,9 kW=2426269,6kcal/h = 346,61 kgcc/h

   Avand in vedere numarul anual de ore de functionare, cresterea performantelor cuptorului consumuurile de energie electrica aferent anexelor schimbatoarelor, rezulta economia neta  realizata prin aplicarea recuperarii.

   Problemele tehnice in functionarea echipamentelor  sunt:

·       schimbatorul primar:

-pentru evitarea colmatajului progresiv a partii inferioare a sasiurilor prin praful rezidual captat de-a lungul firelor, este necesara modificarea chesoanelor in scopul facilitarii evacuarii noroiului  odata cu purjarea apei din gazele de ardere;

-odata cu uzura intervenita in exploatare, se reduce tensiunea din fire, producandu-se deplasarea acestora, fiind necesara modificarea barelor de suspensie.



·       schimbatorul secundar:

-pentru a evita rescurile opturarii conductelor de trecere a pastei de ciment se consolideaza dispozitivul de criblaj;

-blindajele aditionale trebuie sa fie fixate pe varful placilor care alcatuiesc schimbatorul pentru a le proteja de actiunea abraziva provocata de curgerea pastei de ciment;

·       tratarea condensatului :

-controlarea permanenta a pH-ului apei care circula intre cele doua schimbatoare are un efect determinanat asupra duratei de viata a instalatiei. In functie de afisajul electronic al unui pH- metru se injecteaza dozandu-se solutia de bicarbonat de sodiu necesar neutralizarii solutiei (in functie de cantitatea de SO2 din gazele de ardere).

  

4.Concluzii

   Acest sistem de recuperare de joasa temperatura a gazelor de ardere rezultate dintr-un cuptor,prin dublu schimb de caldura si masa este  incadrat in fluxul tehnologic de obtinere al cimentului. Aplicarea acestei solutii de recuperare permite:

-optimizarea debitului cuptorului;

-reducerea consumurilor energetice ale procesului;

-reducerea emisiilor atmosferice fara cresterea cheltuielilor de exploatare.

6..Fabricarea IngrASAmintelor chimice

(INDUSTRIA CHIMICA)

1.Aspecte generale

Cresterea din ultimii ani a populatiei globului, a condus  la acordarea unei atentii deosebite dezvoltarii agriculturii. In aceste conditii , in cadrul economiei statelor in care agricultura are o pondere insemnata, s-a dezvoltat industria ingrasamintelor chimice.

Nitratul de amoniu constituie materia prima la fabricarea ingrasamintelor chimice. El poate fi utilizat ca atare, ca ingrasamant chimic sau in amestec cu carbonatul de calciu sau dolomita. Nitratul de amoniu este de asemenea un component de baza ingrasamintelor chimice  complexe in combinatie cu azot, fosfor si potasiu.

Industria fabricarii ingrasamintelor chimice este o mare consumatoare de materii prime pe baza de azot si fosfor, ceea ce conduce la eliminarea de reziduri care contin aceste substante, ce produc un grad ridicat de poluare a apelor si aerului.

Sensibilitatea autoritatilor de protectie a mediului la problemele de poluare a apelor prin exces de substante organice, conduce la concentrarea atentiei intripreprinderilor industriale din acest domeniu, catre implementarea de tehnologii noi , curate si recuperative (cu grad de poluare redus sau nul).

2.Procedeul tehnologic clasic de fabricare a nitratului de amoniu

In general, nitratul de amoniu se obtine prin neutralizarea directa a acidului nitric cu amoniac, conform reactiei chimice:

HNO3(lichid) + NH3 ® NH4NO3

In cadrul procedeului clasic, acidul nitric si amoniacul sunt introdusi in reactor in raport stoechiometric. Deoarece reactia de neutralizare ete o reactie exoterma (cu entalpia de reactie, DH = - 106 kJ/mol ), caldura degajata conduce la fierberea amestecului de reactie. De asemenea, se evapora o cantitate apreciabila de apa (1,9 – 2,3 kg/kg NH3), in conditiile in care  reactorul este la presiunea atmosferica. [e]

Esential pentru buna desfasurare a procesului este optimizarea randamentului de reactie. Pentru aceasta este necesar sa se introduca reactivii in raportul stochiometric de 1/1 si de a se obtine un amestec perfect al acestora intr-un timp foarte scurt. La temperatura de fierbere 140 - 160oC , excesul local de acid nitric se regaseste in faza de vapori cu amoniacul si da nastere la un fum dens. Este posibil ca prin introducerea de reactivi in cadrul amestecului sa se evite acest fenomen insotit de pierderi.

Vaporii degajati in cadrul procedeului conduc la:

·       vaporizarea si supraincalzirea amoniacului;

·       preincalzirea acidului nitric intre (60 si 70 oC);

·       evaporarea unei cote din apa continuta de acidul nitric.

Condensatul rezultat din preincalzitor se utilizeaza pentru epurarea gazelor rezultate din turnul atomizator.

Acest procedeu este insotit de evacuarea in mediaul ambiant a unor importante reziduri lichide si gazoase, cu continut de azot, conducand la o poluare importanta atat a apelor unde acestea sunt deversate cat si atmosferica. Pentru reducerea considerabila (de cca. patru ori) a poluarii mediilor lichide si gazoase, in ultimii ani s-a trecut la aplicarea de procedee noi (curate).

3.Prezentarea unei tehnologii nepoluante si recuperative de fabricare a nitratului de amoniu

In comparatie cu procedeul clasic , procedeul curat consta in implementarea in schema tehnologica a unei coloane de spalare , cu consumul suplimentar de energie electrica aferent, obtinandu-se cresterea randamentului procedeului.

Amestecul rezultat din reactor este introdus dupa procesul de condensare din preincalzitoare, in aceasta colona de spalare suplimentara. Solutia utilizata la spalare este constituta dintr-o parte  acid nitric , care reactioneaza cu amoniacul continut de amestecul provenit din reactor. Se formeaza astfel nitrat de amoniu , care este reciclat in reactor cu acidul ramas. Astfel scaderea continutului In amoniac conduce la diminuarea considerabila a emisiilor gazoase si a  apelor reziduale.

Aspectele energetice, ecologice si economice comparative intre procedeul clasic descris anterior si procedeul curat si recuperativ este evidentiat prin intocmirea de bilanturi comparative din punctele de vedere mentionate.

Pentru exemplificarea aspectelor mentionate, urmarirea celor doua aspecte s-a analizat procesul de fabricare a nitratului de amoniu (o productie de 400 t/zi de nitrat de amoniu), pentru o durata de functionare anuala de 330 zile.

a.Din punct de vedere energetic si al impactului asupra mediului

Implementarea coloanei de spalare suplimentare permite reducerea cu 75% a emisiilor gazoase si lichide evacuate in mediul ambiant (vezi tabelul 5.x ).

Datorita reactiei acidului nitric cu amoniacul rezidual, pentru aceeasi productie de nitrat de amoniu, este necesara o cantitate mai mica de amoniac, deci In cadrul acestui procedeu se realizeaza si  o economie de materii prime (vezi tabelul 5.x). [5]

Tabelul 5.x.

 

Bilant ecologic

Poluanti lichizi si gazosi

Procedeul clasic

Procedeul curat

Debit (m3/zi)

108

108

Azot mineral lichid (t/an)

211,2

52,8

Azot mineral (t/an)

198

46,2

Tabelul 5.x.

Bilant de materii prime si energie

Poluanti lichizi si gazosi

Procedeul clasic

Procedeul curat

Amoniac (t/an)

23380

28116

Amoniac ( kg/kg nitrat de amoniu)

0,215

0,213

Acid nitric (concentratie 100%, t/an)

103884

103884

Energie electrica suplimentara (MWh/an)

-

211,2

b.Din punct de vedere economic

In tabelul 5.x, este prezentat bilantul economic comparativ pentru cele doua procedee prezentate (cel clasic si cel “curat”). In cadrul procedeului curat, utilizarea amoniacului ca materie prima este mai buna datorita spalarii suplimentare. Avand in vedere consumul suplimentar de energie, cheltuielile cu personalul de exploatare impus de implementarea unei investitii suplimentare (instalatia de spalare suplimentara), economiile realizate la consumul de materii prime (amoniac ) conduc la o economie de cheltuieli toatale de exploatare, in cazul aplicarii procedeului curat.

Tabelul 5.x.

Bilant economic diferential (miliarde FF)

Indicator

Procedeul clasic

Procedeul curat

Investitii

-

640

Cheltuieli de exploatare anuale:

·       Amoniac

·       Energie

·       Cheltuieli cu personalul

·       Economie cheltuieli de exploatare

462

-

-

-

56

5,6

400

4.Concluzii

Procedeul curat descris este totodata un procedeu recuperativ, el prermirte recuperarea efuentilor lichizi din instalatia de spalare, care pot fi reciclati in reactor.

Principiul poate fi extins si altor procedee, unde una din materiile prime volatile se regaseste in emisiile gazoase rezultate In cadrul procedeului. Investitiile suplimentare ale acestor procedee curate constau in instalatiile  electrice anexe instalatiilor de spalare ( in general pompe si ventilatoare ).

Bibliografie

1.C. Raducanu, R.Patrascu , D. Paraschiv, A. Gaba,  - Audituri energetice, Editura AGIR, ISBN  Bucuresti, 2000

2. R. Patrascu si E. Minciuc, A model for internalization of environmental effects for different cogeneration technologies, a 2-a conferinta Internationala pentru Planificarea in domeniul Energiei, Eficienta Energetica, Educarea in domeniul Mediului Ambiant, 26-28 octombrie 2008, Corfu, Grecia;

3. Patrascu R., Situatia pe plan mondial privind evaluarea economica a impactului diferitelor solutii de cogenearre asupra mediului, Revista Energetica, 2001.

4. R.Patrascu, A.Pribeanu, Utilisation de l’outil analyse du cycle de vie (ACV) pour l’evaluation de l’impact environnemental de diferents types d’installations de cogeneration , Buletin UPB, Bucarest, 2007

5. M.Ungureanu, R.Patrascu - Tehnologii curate,  Editura AGIR, ISBN 973-99295-6-7, Bucuresti, 2000








Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE Clasa: I Matematica - Adunarea si scaderea numerelor naturale de la 0 la 30, fara trecere peste ordin
 Proiect didactic Grupa: mijlocie - Consolidarea mersului in echilibru pe o linie trasata pe sol (30 cm)
 Redresor electronic automat pentru incarcarea bateriilor auto - proiect atestat
 Proiectarea instalatiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin scanteie cu carburator

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 Lucrare de diploma - eritrodermia psoriazica
 ACTIUNEA DIPLOMATICA A ROMANIEI LA CONFERINTA DE PACE DE LA PARIS (1946-1947)
 Proiect diploma Finante Banci - REALIZAREA INSPECTIEI FISCALE LA O SOCIETATE COMERCIALA
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 CONTABILITATEA FINANCIARA TESTE GRILA LICENTA
 LUCRARE DE LICENTA - FACULTATEA DE EDUCATIE FIZICA SI SPORT
 Lucrare de licenta stiintele naturii siecologie - 'surse de poluare a clisurii dunarii”
 LUCRARE DE LICENTA - Gestiunea stocurilor de materii prime si materiale

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 Proiect atestat informatica- Tehnician operator tehnica de calcul - Unitati de Stocare
 LUCRARE DE ATESTAT ELECTRONIST - TEHNICA DE CALCUL - Placa de baza
 ATESTAT PROFESIONAL LA INFORMATICA - programare FoxPro for Windows
 Proiect atestat tehnician in turism - carnaval la venezia






Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu