1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (811202), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Но гипохло- 17* в -в.тв" ° °, н ° , ° ° '! рид — не единственное вещество, получаемое в этом процессе, когда кроме водорода и хлора на электродах еще выделяются нерастворимые соединения магния. В основном последние сильно затрудняют нормальную эксплуатацию электролизеров. При использовании электролиза в обычных условиях этой проблемы не возникает нз-за того, что в качестве электролита используют концентрированные растворы щелочей в пресной воде, свободной от дополнительных примесей. Различными группами исследователей предлагались разные модификации электролиза с целью использовать морскую воду, однако до сего дня этот вопрос не реиг шен окончательно и в качестве альтер- И,й Вег1 патины рассматривается возможность использования стандартных электролизеров, работающих на предвариП П П П тельно опресненной воде (на ОТЭС о 64 открытого цикла получение пресной 81 П воды не представляет проблемы).
Для П П П электролиза морской воды рассматривалась возможность, например, вести Н,й его на глубине 1 км с тем, чтобы водоий ь~зи.хетт ' " ' ' " род собираю под давлением, а газооб- разный хлор отправлять на поверхРис. 10.4. схема алехтролилера ность и нейтрализовать его путем содли одновременного получения единения с водой прн температуре водорода и пресной воды [481 . 650'С, т. е. с дополнительными поте- рями энергии. Изучалась возможность применения различных избирательных электродов и создания гпдродинампческих условий в электролизерах, при которых не происходило бы осаждения нерастворимых соединений на них, Канадскими исследователями, в частности, в этом направлении было показано, что за счет подбора концентрации электролита, скорости его движения в пространстве между электродами и уровня турбулентности потока осажденне соединений магния может быть сведено к минимуму.
Кроме того, изучалась возможность создании принципиально новых электролизных ячеек, в которых бы происходила нейтрализация хлора и гипохлорида продуктами самого же электролиза. Пример такого электролизера приведен на рис. 10.4. Ячейка напоминает электродиализатор. Она содержит электроды и пластиковые мембраны, пропускающие либо анионы, либо катионы, причем аноды подвешены между анионными, а катоды — между катиоиными мембранами. Образующийся у катода водород выделяется в виде газа, а хлор с раствором из анодного пространства подается в нейтрализатор, где смезпивается с раствором щелочи, образующейся у катода.
Дополнительным продуктом такой ячейки оказывается обессоленная вода [48). Работы в этом направлении продолжаются. ди 40.4. ПпавУчие завоДы Дпв пРоизвоДства аммиака и метанола Вообще, идея строительства плавучих заводов родилась задолго до начала работ по океанской энергетике. Первыми такими заводами были, пожалуй, плавучие судоремонтные мастерские, перегонявшиеся в места строительства новых портов, затем появились рыбоперерабатывающие плавбазы, плавучие электростанции (сначала дизельные, а потом и атомные). Сейчас во всем мире строятся плавучие заводы по переработке нефти и газа, по выпуску минеральных удобрений и друтих химических веществ, по производству пресной воды.
Привлекает к таким заводам их мобильность, отсутствие необходимости выделения земе:ш, возможность постройки в промышленно развитых зонах, а эксплуатация практически без выполнения работ нулевого цикла в любом районе Мирового океана. Есть у них и другие достоинства, среди которых можно отметить, например, болыцую безопасность для населения в случае аварий, если речь идет о производстве вредных веществ, меныцую стоимость, если для строительства используются отслужнвшие срок танкеры.
Например, на танкере дедвейтом 1700 т может быть размещена опреснительная установка производительностью около 6000 т!сут, а 60-тысячник по. зволяет вместить опреснитель производительностью 200000 т/сут. Развитие океанской энергетики позволяет осуществить совершенно новый подход к созданию плавучих заводов в связи с возможностью автономного снабжения их энергией. Особое внимание в этом плане привлекают ОТЭС, размещаемые вдали от потребителей энергии в открытом океане. Кроме водорода, о котором уже говорилось выше, такие станции допускают объединение п актически с любыми установками, для осуществления технологического процесса требующими болыпих количеств энергии, пр .
В таких технологиях сам водород может рассматриваться не только как конечный продукт, но и как полуфабрикат для получения це-. лого ряда веществ. Одна из таких технологий — синтез аммиака из водорода и азота. Потребность в аммиаке как сырье для производства удобрений и пластмасс во всем мире исчисляется десятками миллионов тонн в год. По расчетам экономистов к 2000 г. она превысит 100 млн.
т. Основное сырье для производства аммиака в настоящее время — природный газ, причем на одну тонну аммиака идет более 1000 м' газа, истощение запасов которого заставляет искать новых путей, нового сырья. Аммиак — едкий, бесцветный газ, при давлении 10' Па он легко сохраняется в жидком виде в стальных емкостях.
Температура испарения жидкого аммиака при давлении 10 Па — К, а п и 3,5 10е Па — 354 К. Этот диапазон параметров определяет использование аммиака в качестве рабочего тела -. а при энергии на производство аммиака легко оценить исходя из того количества электроэнергии, которое необходимо для получения 28! С+ — О,-СО+1-,/; СО+ 2Н, СН,ОН ! Г;/. (10.2) Для производства 1000 т метанола необходимо израсходовать примерно 700 т высококачественного угля, который придется до- всех компонентов синтеза, идущего при участии катализаторов под высоким давлением в соответствии с уравнением Если учесть, что на получение 1 кг азота требуется около 7 кВт ч, водорода — 50 кВт ч, а сам синтез требует примерно 1 кВт ч/кг продукта, то суммарная затрата энергии на получение 1 кг аммиака составляет примерно 18 кВт ч.
Таким образом, производство оказывается достаточно энергоемким и может быть рентабельным только при наличии дешевой электроэнергии. Как переносчик водорода аммиак достаточно эффективен, так как содержит его по массе более 15 О!О (сравните с гидридами, в которых содержание водорода по массе ве превышает 7 О(О). Он может использоваться непосредственно как топливо, причем даже как топливо для двигателей внутреннего сгорания, К недостаткам аммиака относится возможность утечки и меньшая, чем у водорода, удельная энергия.
Один из первых проектов плавучего завода по получению аммиака из морской воды и воздуха атмосферы на базе ОТЭС был предложен лабораторией прикладной физики университета Джона Гопкинса (США). Завод с годовой производительностью 10 тыс. т аммиака вместе с термальной энергетической установкой мощностью !00 МВт по этогму проекту должен размещаться на плавучем основании длиной примерно 145, шириной — 60, осадкой около 20 м и при общем водоизмещении примерно 120 тыс.
т. Без трубопровода холодной воды осадка основания составит около 11 м, что позволит транспортировать его от верфи до места установки в море. Опыт строительства примерно таких же судоходных барж в мировой практике уже имеется. По данным национального центра по производству удобрений США производство аммиака на океанских установках сейчас могло бы быть на 10— 15 о/о дешевле, чем из природного газа, если бы океанские термальные установки стали бы производиться серийно.
Кроме аммиака на океанских ОТЭС можно производить и метанол. Интерес к производству этого спирта связан с возможностью его практически прямого использования в существующих конструкциях двигателей внутреннего сгорания современных автомобилей, что делает их экологически более чистыми. Кроме того, метанол — ценное сырье для химической промышленности. Единственный недостаток метанола — необходимость в источнике окиси углерода для его производства, которое описывается следующими двумя реакциями: ставлять на плавучий завод.
Впрочем, как считают специалисты уже упомянутой лаборатории прикладной физики, снабжение завода углем могут осуществлять те же танкеры, которые должны будут отвозить готовую продукцию. Для этого обогащенный и измельченный на береговых предприятиях уголь надо превратить в 70 — 75 О!О водную суспензию. За счет термальной установки на заводе будет получаться электроэнергия, расходуемая на электролиз воды, а за счет неполного сжигания угля при определенных термодинагмических условиях — необходимые для последую- Рис. 10.8. Плавучий завод для получения метанола 1381. 1, у — отэс згогггггостьы по 88 мвт каждая; 7 — компрессорная; 3 — снгналыщя мыта; 4 — днстнлляторы, 8 — регенератор отработанных газов б..газьфнкатор угля, 7--установка для полу. чення серы, 8 — котел-утилизатор, /о — вер~оггстг~ая площадка; 1/ — поьге~цеггггя для команды /для обслужнваыщего персовалау; /7 — корпус баржи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
