Жалпы мәліметтер Сутегі өндірудің технологиялық процесінің

өндірісіндегі өнеркәсіптік қауіпсіздік

талабына

1 - қосымша

1. 
   Сутегі өндірудің технологиялық процесінің
   

Иондары тым аз таза су аз электр өткізгіштікке ие және оны электролизге қосуға болмайды. Электролит есебінде сілті су ерітіндісін қосуға болады, мысалы калидің гидро тотықтырғышы. Сілті ерітіндісі судың ыдырауы кезінде көптеген бөлшектер пайда болады – оң зарядталған металл сілтісінің иондары (калий) және теріс зарядталған гидро тотықтырғыш иондары. Біріншісі катиондар деп аталады, өйткені иондардың электр өрісінің ықпалымен катодқа бағытталады, екіншісі – аниондар деп аталады. Ерітіндіде зарядталған бөлшектер көп болған сайын, ол токты оңай өткізеді, аз болса электрлік қарсылық тудырады.

Электродтағы молекулалардың ыдырауы келесі түрде жүреді:

4НО+4е 2Н+4ОН;

4ОН+4е О+2НО.

Катодтың электролиздеу кезінде калий гидраты концентрленеді, ал анод – электролит араласып суға айналады. Калий иондары катодта ыдырамайды, тек қана ток өткізгіш болып қала береді. Осылайша, судың электролиздеу процесінің жалпы теңдеуі былай болады:

2НО 2Н+О.

Электролизерден сутегі және оттегі электролитпен бірге бөлу бағанасына түседі. Электролит салқындап, электролизге қайтады.

Бағанадағы газ төменгі беті бірге қосылған жуып-шаю немесе қысым реттегішіне түседі. Қысым реттегішінің сұйықтық жүйесіне, реттегіштерден жоғарырақ орналасқан салыстырмалы бактерінен ағыспенен су түседі.

Бакте дайын болған электролитті электролизерге сорғыш арқылы тартып алады.

Электролиздеу құрылғысынан кейін сутегі мен оттегі тазалаудан, кептіруден, сыйымдылықтарда сақтаудан, ыдыратудан, баллондарға толтырудан, сұйытудан және т.б. процестерден өткізілгеннен соң, тұтынушыларға таратылады.

Сутегіні электрлік химиялық тәсілмен өндірудің артықшылығы-технологиялық процестің үздіксіздігі мен қарапайымдылығы, экологиялық қауіпсіздігі, шикізатқа мұқтаждықтың жоқтығы және сутегіні жоғары сапада өндірілуі (тек қана оттегіден тазарту).

1) компрессор станциясында сутегіні ыдырату;

2) толтыру орнында баллондарды сутегімен толтыру;

3) толтырылған және бос баллондарды қоймаларда сақтау;

4) баллондарды жөндеу, сынау және сырлау;

Магистральді құбыр арқылы сутегі, электролиз өндіріс орнынан буферлік сыйымдылық арқылы компрессор бөлмесіне түседі, онда газ құрамын анықтауға арналған үлгілерді алатын және азотпен айдайтын келте құбырлар және шығын өлшеу құралдары орнатылған. Құбырдағы сутегі қысымы, атмосферадағы сутегі қысымына жақын. Ылғалдандыруға түсетін сутегі компрессордың әрбір сатысында 15 МПа дейін қысылады. Әрбір қысу сатысынан өткен сутегі құбырлы су мұздатқышы арқылы салқындатылып және әрбір сатыаралық ылғал ажырату құралы арқылы майдан және ылғалдан айырылған сутегі, ортақ бір сутегі құбырына келіп құяды. Құбырдың құю орнында теріс қақпақша орнатылған, ол келген жоғары қысымды сутегіні, төмен қысымды сутегіге айналдырады. Барлық компрессордан жиналған ылғалдандырылған сутегі жинау құбырына түседі, одан ол толтыру құбырына құйылады. Осы жерде газ орындарына жалғанып, сутегімен баллондар толтырылады.

Сутегімен толтыруға дайындалған баллондардың 0,05 МПа қалдық қысымы болады. Толтырылған баллондар дайын өнім қоймасының арнайы орындарына тасымалданады. Тұтынушылардан босатылған баллондар қоймаға қабылданады, бұл жерде олар бөлек сақталады. Толтыру алдында баллондар тексеруден өтеді, керек жерлерінде жөндеу, гидравликалық тексеру және сырлау жұмыстары атқарылады.

3. Электролиз өнімінің сипаттамасы
Сутегі (Н₂) – ең жеңіл газ, иісі, түсі жоқ, тез тұтанады және көкшіл, аз ғана жарық беріп жанады. Сутегінің салқындау температурасы-240°С болғанда және қысымы 1,22 МПа жеткенде конденсацияға түсіп электр тоғын жібермейтін және аз ғана жоғарыға тартылатын жеңіл, жылтыр, түссіз тез қимылдайтын сұйықтыққа айналады.

Сутегіні -259°С салқындатқанда тығыздығы судан 12 мәрте төмен аппақ көпірік тәрізді қатты массаға айналады.

Сутегі теріс ионға айналарда бір электронын тартып алады немесе оң ионға айналған бір электронын бере алады.

Сутегі басқа газдарға қарағанда өзінің өте тез диффузиялық жылдамдығымен ерекшелінеді. Ауадағы өзара диффузия коэффициенті 1 атм. және 18,5°С болғанда 0,7 см/с құрайды. Температура және қысым көтерілген сайын сутегі металға диффузияланады, сутегінің көп мөлшерін палладий өзіне тартып алады, ол тек абсорбцияланбайды және тағыда сутегіні ерітіп жібереді. Сутегіні көптеген металдар өзіне тартып ала берсе (Fe, Co, Ni және т.б.) онда температура және қысым жоғарылауы арта түседі. Сутегі палладий құрамына 240°С ене береді, ал жұмсақ темір құрамына 40-50 атм. және температура 400°С болғанда сутегі диффузияға ұшырайды. Сутегіні тартып алу кезінде қаттылық, тұрақтылығын, тұрақсыздығын, электр тоғын өткізгіштігін, магниттілігін металдық және металдық қоспа қасиеттерін жоғалтады. Сутегінің жоғары температура мен қысымда металға диффузиясын азайту үшін хром, молибден, ванадий, вольфрам және т.б. қоспалары бар қасиеті кушті болат пайдаланылады.

Бөлме температурасында сутегі молекулаларының белсенділігі аз болады. Котализатормен бөлу кезінде қыздыру, жарықтың электр ұшқыны және электр өрісі әсерінен сутегінің реакциялық мүмкіншілігі артады. Сутегі көптеген элементтермен химиялық қоспаларға түседі. Ауада және таза оттегіде сутегі суға айнала отырып, жанып кетеді.

Сутегінің қосалқы өнімі оттегі болып саналады. Оттегі – түсі, иісі жоқ, газ тәріздес табиғатта көп тараған элемент. Оттегі сұйық және қатты түрінде ақшыл көк түсті және магнитке тартылғыш болып келеді. Оттегісіз тыныс алу мүмкін емес және ол адамзатқа күш беретін элемент. Оттегі өте белсенді химиялық элемент. Оттегінің органикалық және тез тотығатын заттармен байланыстармаған жөн, әйтпеген жагдайда (әсіресе жоғары қысымда) жарылысқа қауіпті.

Жарылысқа қауіпті сутегінің ауамен қоспасы IIC дәрежесінің, Т1 тобына жатады – ГОСТ 12.1.0011-78.

Сутегінің оттегімен және ауамен қосылысы сутегінің кез келген концентрациясында жарылыс қауіпті. Сутегінің хлормен қосылысы (1:1) жарықта жарылады, ал фтормен қараңғыда жарылғанда қосылады. Сутегінің оттегімен қосылысы – «жарылғыш газ» деп аталады.

Сутегінің болат бүтін ыдысындағы өз өзінен тұтану арттыру температурасы 510°С тең. Сутегінің жанғандағы жылу сыбағасы - 120 000 кДж/кг. Газбен ауа қоспасының минималды энергиясы 0,017 мДж құрайды. Сутегі мен оттегі қоспасының (2Н+О) жарылыс толқынының жылдамдығы 2864 м/с жетеді.

Шикізат және дайын өнімнің басты физикалық химиялық қасиеттері 2 - қосымшаның 1 - кестесінде көрсетілген.

_________________