Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

Создание экологически безопасных энерготехнологических систем в первую очередь должно базироваться на принципе рециркуляции, то есть на организации технологических процессов по циклическим схемам. При этом должно максимально обеспечиваться замыкание не только технологических, но и энергетических потоков, позволяющее создавать энергетически автономные химико-технологические системы. Метод Поставленная задача должна решаться на основе системного метода (системного подхода). Системное исследование любого производственного процесса проводится по универсальной технологии, в основу которой заложен этап формализации и этап декомпозиции. Формализация — это этап обобщения, то есть отнесение объекта исследования к какому-либо классу подобных объектов. На рассматриваемом уровне построения энерготехнологической системы мы относим сернокислотное производство к обширному классу химико-технологических систем экзотермического преобразования веществ. Характерно, что многие определяющие параметры и свойства подобных систем уже известны специалистам. Известны и технологические функции, которые в той ли иной мере реализованы и опробованы на практике. Принимаем, что на данном уровне построения системы глубина формализации для нас является достаточной и пока не требует дополнительной конкретизации. Под декомпозицией понимается представление (моделирование) структуры производства. Важно, что при декомпозиции нельзя нарушать логической целостности изучаемой системы как взаимосвязанных функциональных элементов. Вместе с тем, для подсистем должна предполагаться принципиальная возможность их функционального независимого существования. Это позволяет, задав граничные условия, каждую из подсистем исследовать (моделировать) независимо от других подсистем. Важно подчеркнуть, что при построении новых систем они должны синтезироваться из проверенных на работоспособность подсистем (функций). Из этого следует, что различные системы класса подобных объектов должны как минимум реализовывать одинаковые функции. Выделение функциональных подсистем и выбор определяющих параметров Придерживаясь проведенной выше вербальной постановки задачи, выделим определяющие функции системы, которые могут служить базой для оценки возможностей и проектирования энергетически автономного и экологически безопасного производства. В любой химико-технологической системе необходимо стремиться к максимальной интенсивности. Для достижения этой цели следует максимально повышать концентрацию исходных реагирующих веществ и уменьшать их общий объем повышением давления в системе. При этом одновременно снижаются потери, связанные с пространственной неоднородностью, характерной для реакторов больших объемов. Применительно к сернокислотному производству следует стремиться к использованию кислорода и максимальному повышению концентрации диоксида серы в процессе его окислении на катализаторе. Из этого возникает необходимость решения проблемы интенсификации обжига серосодержащего сырья, например серы. Отсюда первая определяющая функция — интенсификация процесса сжигания серы с применением кислорода. Одним из путей решения этой проблемы является использование технологии барботажно-кипящего слоя. С информацией о новом способе дегазации жидкой серы можно ознакомиться, например, в [1]. И спользование катализаторов при окислении диоксида серы накладывает ограничение на его максимальную рабочую концентрацию при реализации традиционной прямоточной схемы ДК-ДА. Опыт показывает, что из-за перегрева и инактивации катализатора максимальная концентрация диоксида серы на входе в контактный аппарат фактически не может превышать 12 об. %. Радикальным путем решения этой проблемы является использование принципа рециркуляции, позволяющего реализовать процесс окисления диоксида серы по циклической схеме. Но в этом случае резко возрастут энергетические затраты на транспортировку газовых потоков в си с т ем е . Рациональным путем решения возникшей сопутствующей проблемы может стать преобразование Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 81-84. Transactions of the Kda Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 81-84. © Андреев А. С., Аксенчик К. В., 2023 82