ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ЖИЗНИ В ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Аннотация
Рассмотрены проблемы поддержания жизни в замкнутом пространстве подводных лодок. Проведен анализ электролитического способа получения кислорода. Даны рекомендации по усовершенствованию системы обеспечения персонала лодки кислородом. Дана блок-схема получения кислорода с использованием в качестве электролита 15-20-процентного раствора карбоната калия, что позволяет организовать энергоэкономичную замкнутую схему. Утилизации в этой схеме подлежат газы: водород и диоксид углерода, поступающие на синтез метанола. На существующих подводных лодках, где используются аналогичные технологии производства кислорода, синтез метанола проводят на твердом медно-цинковом катализаторе при давлении 3,6 МПа и температуре 270 °С. В данной работе предлагается заменить двухфазную систему синтеза метанола на трехфазную, более экономичную: синтез метанола проводить в реакторе, заполненном инертной углеводородной высококипящей жидкостью, в которой во взвешенном состоянии находится медно-цинковый катализатор, что создает большую поверхность контакта с синтез-газом и обеспечивает выход метанола за один цикл на 15-20 % выше, чем в двухфазной системе (4-5 %). Наличие углеводородной жидкости и ее циркуляция (реактор - котел - утилизатор) позволяет проводить синтез метанола в автотермичном режиме. Снижение гидравлического сопротивления в реакторе позволяет уменьшить уровень давления и проводить синтез при давлении 3 МПа. С учетом того, что процесс синтеза проходит в замкнутом объеме, практически нет износа катализатора. Трехфазная система экологически безопасна при использовании ее в системе жизнеобеспечения подводной лодки. Представлена блок-схема трехфазной технологии синтеза метанола, разработаны конструкции основных аппаратов: реактор синтеза, теплообменное и конденсационное оборудование.
Ключевые слова
замкнутые системы, жизнеобеспечение, электролиз, кислород, диоксид углерода, водород, метанол, синтез, катализатор, реактор, водный объект
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Гладышев Н. Ф. Системы и средства регенерации и очистки воздуха обитаемых герметичных объектов / Н. Ф. Гладышев, Т. В. Гладышева, С. И. Дворецкий. - М.: Спектр, 2016. - 203 с.
Клопкова Е. В. Атмосферный воздух, его физические и химические свойства, гигиеническое и экологическое значение: метод. разработка по дисциплине «Гигиена и экология человека» / Е. В. Клопкова. - Изд-во Коломенского медицинского колледжа, 2012. - 33 с.
Trent R. W. Кондиционирование воздуха на подводных лодках / R. W. Trent // АВОК: вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. - 2003. - № 5. - С. 64-71.
Гительзон И. Замкнутые системы жизнеобеспечения / И. Гительзон, А. Дегерменджи, А. Тихомиров // Наука в России. - 2011. - №6 (186). - С. 4-10.
Мирошниченко Ю. В. Характеристика способов получения кислорода медицинского и перспективы их применения в военном здравоохранении / Ю. В. Мирошниченко, Р. А. Еникеева, Е. М. Кассу // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2016. - № 2 (54). - С. 157-163.
Кулешов В. Н. Высокоэффективные композитные катоды для щелочного электролиза воды / В. Н. Кулешов [и др.] // Журнал прикладной химии. - 2017. - Т. 90. - № 3. - С. 327-331.
Кулешов В. Н. Новые диафрагменные материалы для электролизеров воды с щелочным электролитом / Н. В. Кулешов, Ю. А. Славнов, В. Н. Кулешов, С. А. Довбыш // Естественные и технические науки. - 2013. - № 6 (68). - С. 59-63.
Клюшенкова М. И. Защита окружающей среды от промышленных газовых выбросов: учебное пособие / М. И. Клюшенкова, А. В. Луканин. - М.: Изд-во МГУИЭ, 2012. - 144 с.
Продан В. Д. Малотоннажное производство метанола / В. Д. Продан, М. И. Клюшенкова, Е. И. Бородачева // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2013. - № 7. - С. 17-18.
Технологии производства метанола: современные тенденции [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=3448 (дата обращения: 01.12.2018).
Pat. 4031123 USA, IPC C07C 29/1512 Methanol production in a paraffinic medium / R. L. Espino, T. S. Pletzke; Chem Systems Inc. assignee. - № US4031123A; app. 21.11.1975; Pub. 21.06.1977. - 5 p.
Хаджиев С. Н. Slurry-технология в синтезе метанола (обзор) / С. Н. Хаджиев, Н. В. Колесниченко, Н. Н. Ежова // Нефтехимия. - 2016. - Т. 56. - № 2. - С. 95. DOI: 10.7868/S0028242116020076.
Загашвили Ю. В. Комплекс получения синтез-газа для малотоннажного производства метанола / Ю. В. Загашвили, В. Н. Ефремов, А. М. Кузьмин, И. И. Лищинер // НефтеГазоХимия. - 2017. - № 1. - С. 19-26.
Кемалов Р. А. Технологии получения и применения метанола: учебное пособие / Р. А. Кемалов, А. Ф. Кемалов. - Казань: Изд-во КГУ, 2016. - 167 с.
Об авторах
Клюшенкова Марина Ивановна - кандидат технических наук, доцент
ФГУП «Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»Назаров Вячеслав Иванович - кандидат технических наук, доцент
ФГУП «Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»Попов Александр Павлович - младший научный сотрудник
ФГУП «Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»
