Ўзбекистрн республикаси

20-21-маъруза
Кимёвий жараёнларнинг термодинамик тахлили. Асосий коидалар. Угитлар ишлаб чикариш

Айрим тур угитларни ишлаб чикаришнинг эксергетик тахлили «ялпи» ФИК ишлаб чикариш нисбатан катта эмаслигини ва баъзан 70%га етишини курсатди. Шундай килиб, масалан, азот, фосфор, калий ва магний таркибида булган мураккаб угитлар ишлаб чикаришнинг турли усулларининг энергетикаси куриб чикилган. Курилган усуллардан бири К₂SO₄ ва К₂SO₄^.MgSO₄^.2H₂O ни HNO₃ ва Н₃РО₄ кислоталар аралашмасида 50-70⁰С эришига, бу реакция аралашмаси 100-110⁰С да кейинчалик аммиак билан нейтралланиб, сунгра табиий газни ёндиришга боглик холда кайнама катламда ёниш газлари билан куритиш донадорлашга асосланган булади (III-3a расм). Иккинчи усул (III-3б расм) биринчисидан HNO₃ ва Н₃РО₄ аралашмасида намликни (20-25% гача эритмада) буғлантириш учун реакция иссиклигидан кисман фойдаланиб биргаликда аммонийлаштирилади ва кейинчалик куритиб-доналаштирилади, шу пайтда колган компонентлар киритилади. Учинчи усул биринчи усулдан фарки куйидагича тузлар ва кислоталар аралашмаси босим остида окиб утмайдиган реакторда аммиак билан туйинтирилиб, сунгра аралашма форсунка билан пуркаланади, керак булган холларда ёкилги газлари билан киздирилади ва пресслаб доналаштирилади (III-3в расм).

Энергетик баланс курсатишича биринчи схемада колган схемаларга караганда анча куп энергия сарф килиш керак. Хакикатан, биринчи схемада иссиклик аввал дастлабки аралашмани иситишга сарфланса, сунгра эса деярли ишлатилмай сув билан чикиб кетади. Адабиётларда [49] иссиклик ФИКи деб аталувчи ФИК хисобланган булиб, унга сувни буғлантиришни яшириш иссиклигининг (мадомики бу энергетика нуктаи назаридан жараённинг асосий «максадли» булиб хисобланади) келтирилган умумий энергия микдорига нисбатига тенг килиб олишган. Бундай курсатгичнинг такомиллашмагани маърузаларнинг бошланишида айтиб утган эдик. Бирок бундай ФИК хархолда энергияни максадли даражада фойдаланганлигини характерлайди, чунки барча жараёнларда хакикатан бирхил микдорда сувни буғлантириш керак. Шунинг учун биринчи жараённинг иссиклик ФИКи бошка жараёнларнинг ФИКдан 2-3 марта кам олинадиган угитдаги фойдали компонентларнинг концентрациясига боглик холда чикиб колган.
Аммо бундай ФИК кийматида кисман буғланган сувнинг фойдали ишлатилганлик имконияти хисобга олинмайди.
(II.15) формула буйича хисобланган биринчи жараён эксергетик ФИК иссиклик ФИК сингари узаро бир-бирига якин колган жараёнларнинг ФИКларига нисбатан паст. Бирок иккинчи ва учунчи жараёнларнинг ФИКлари уртасидаги фарк жуда якин.
«Максадли» ФИК (II.56 тенглама) уртасидаги фарк анчагина юкори булишини тахмин килиш мумкин, гарчи уларнинг киймати камайса хам.
Ковуштириб пиширилган кальций-магнийли фосфатлар ишлабчикаришнинг икки усулининг энергетикаси [69] илмий ишда солиштирилган. Усуллардан бири электропечларни куллашга асосланган. Бу схема буйича 89,9% Са₅ (РО₄)₃F, 2,5%MgSO₄, 6,7%СаСО₃, 0,5%Fe₂O₃, 0,4%Al₂O₃ таркибли ковдор апатити концентрати ва серпентин (3MgO^.2SiO₂^.2Н₂О) иборат аралашма электр печига тушади, бу ерда 1450⁰С шихта суюкланади. Бу ердан саюкланма донадорлашга, куритишга ва бошка, газ эса, тозалашга берилади.
Иккинчи усулнинг фарки шундаки, жараённи печда мазутни ёндириш билан олиб борилади. Бу холда технологик схемага кушимча козон-утилизатор унда туйинтирилган сув буғи ишлабчикариладиган, шунингдек, ёнишга (800 гача) бериладиган хаво исситгичи хам киритилади. Иситилиш чикинди газлар иссигидан фойдаланиш хисобига амалга оширилади.
Жараёнларни солиштириш катта кизикиш уйгодати, чунки уларда иккита принципиал тур энергия манбалари электрэнергия ва мазут ишлатилади. Шунга карамасдан электрэнергия бу энергиянинг энг «сифатли» тури булгани учун биринчи жараённи иккинчи жараёнга солиштирганда анча самарали (_е=25,7%) чикади. Иккинчи жараённи _е=20,6% дир. Бу холда иккинчи жараёнда-жараён самарадорлиги мазутни ёнишдаги юза иссиклигидан канчалик рационал фойдаланганлиги билан аникланган. Агарда бу иссикликдан фойдаланилмаганда жараён ФИК 13,6% гача камайган булар эди. Бу факат ушбу ишлабчикаришга таалукли булмай, балки юкорида биз куриб чиккан нитрат кислота ишлабчикаришга характерлидир. Эндотермик кимёвий реакциялар билан утадиган купчилик жараёнларда иссиклик олиб келиш учун ёкилгини ёкишга тугри келади, аммо сунгра чикинди тутун газларини иссигидан фойдаланиш масаласини хал килиш зарурати пайдо булади.
Иккинчи вариантни фойдасизлигини бу холда анча катта хажмда чикинди газларнинг пайдо булиши билан янадла чукурлашади, демак иссиклик жараёнларининг кайтмаслиги юкори.
Иккала жараённинг характери узига хос хусусияти шундаки уларда ташки йукотмалар анча. Айникса иссиклик печь йукотмалари ва суюкланмани товлаш боскичи яъни суюкманмани кескин совутиш норационаллиги (энергетика нуктаи назаридан) билан боглик катта улчамдаги йукотмалар. Бу холда суюкланма термомеханик энергиясидан фойдаланилмайди.
Таянч сузлар ва иборалар: нитрат кислота ишлаб чикаришнинг эксергетик тахлили, ковуштириб тиширилган кальций –магнийли фосфатлар, нитрат кислота ишлабчикаришда эксергия йукотмалари, нитрат кислота ишлабчикариш, угит ишлаб чикариш, сульфат кислота ишлабчикаришда эксергетик ФИК, аммиакни синтез килишда –эксергетик тахлил, аммиакни синтези, дастлабки модда, мулжалланган махсулот, абсорбия, адсорбция, ректификация, экстракция, кристалланиш, куритиш.
Рейтинг назорат саволлари:

1. 
   Кимёвий жараёнларнинг термодинамик тахлили. Асосий коидалар.
   
2. 
   Турли техник системалар эксергетик ФИКларини кийматларини солиштирувчи маълумотларни келтиринг.
   
3. 
   Энергетик йукотмаларни камайтиришнинг кандай усулларини биласиз?
   
4. 
   Кимёвий ишлабчикаришда унинг барча жараёнларини турт гурухга булиш мумкин, буларни ёритиб беринг!
   
5. 
   Нитрат кислотани ишлабчикаришда кимёвий жараённинг энергетик тахлилини К Денбига бажарган. Шу ишларни изохлаб беринг!
   
6. 
   Эксергия йукотмалари нитрат кислота ишлабчикариш жараёни боскичларида кандай таксимланади?
   
7. 
   Рикерт аниклаган ФИК кийматлари Денбига аниклагандан кандай фарк килади.
   
8. 
   Угитлар ишлабчикариш технологиясида эксергетик тахлил ва уни такомиллашчанлик даражасига мисол келтиринг!