ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2025
Просмотров: 840
Скачиваний: 0
В целях наиболее экономного использования топлива для промышленных и других нужд в стране все шире осуществляется централизованное теплоснабжение как предприятий, так и городов, причем ведущая роль в этом принадлежит теплофикации, т. е. отпуску тепла в виде пара или горячей воды от теплоэлектроцентралей.
Большое значение для химической промышленности имеет природный газ, поскольку он может быть использован не только для энергетических нужд, но и в качестве сырья для получения самых разнообразных продуктов.
Экономические показатели производства электроэнергии зависят от типа электростанции (тепловые, гидравлические, атомные), их мощности и района размещения. На тепловых электростанциях себестоимость электрической и тепловой энергии в основном зависит от затрат на топливо, составляющих 60-70% всех издержек производства. Себестоимость электроэнергии на твердом топливе значительно выше, чем на газообразном; соответствующие удельные капитальные вложения в электростанции и топливную базу примерно в 1,4 раза больше.
В развитии энергетики в последние годы произошли коренные изменения, направленные на дальнейшее ускорение технического прогресса в этой отрасли. В теплоэнергетике начато строительство крупных электростанций с блоками большой единичной мощности. Расчеты показывают, что сооружение электростанций, оснащенных блоками по 800 МВт, обеспечивает по сравнению с 300-тысячными блоками экономию капитальных вложений в размере около 10%, удельный расход топлива уменьшается на 3-4%, а удельная численность эксплуатационного персонала почти в 3 раза.
Мировые запасы урана и тория обладают энергией, превосходящей во много раз потенциальную энергию разведанных запасов угля, нефти и природного газа вместе взятых. Поэтому чрезвычайно важное значение имеет использование атомной энергии в промышленных целях.
За годы, прошедшие со времени пуска в опытную эксплуатацию первой в мире атомной электростанции (АЭС) в г. Обнинске под Москвой (июнь 1954 г.), были сооружены и вошли в эксплуатацию ряд крупных атомных электростанций мощностью до 1 млн. кВт.
Так как источники топлива на базе углерода ограничены, использование атомной энергии стало ключевой проблемой для большинства стран.
Источники химической энергии (выделяющейся в виде тепла при протекании реакции) приобретают большое практическое значение в химической промышленности. В последние годы создаются энерготехнологические химические производства, в которых одновременно с химическими продуктами получают товарную энергию, выдаваемую потребителям в виде энергетического пара или электроэнергии. При этом вся потребность в энергии самого химического производства полностью покрывается за счет использования энергии химических реакций. Например, при получении 1 т серной кислоты из серы выделяется 5 МДж тепла, а общая потребность в электроэнергии в процессе получения 1 т серной кислоты составляет около 100 кВ*ч или 0,36 МДж, т. е. всего лишь около 7% выделяющегося тепла химических процессов. В настоящее время уже освоены такие энерготехнологические системы при производстве серной кислоты, аммиака и др.
В дальнейшем большое значение приобретут такие источники энергии, как солнечная, энергия ветра, приливов и отливов, тепла земных недр.
Рациональное использование энергии. Принцип организации энергосберегающих технологий и проблемы минимизации водопотребления.
Химические предприятия потребляют большие количества энергии, поэтому энергетические затраты существенно влияют на технико-экономические показатели процессов. Критерием экономичного использования энергии служит коэффициент использования энергии ηэ, определяемый по уравнению:
ηэ = Wт/Wпр*100%
где Wт и Wпр соответственно количество энергии, затрачиваемое теоретически и практически на получение единицы продукта.
Во многих производствах этот коэффициент очень низкий, что свидетельствует о непроизводительном расходе энергии. Поэтому большое практическое значение имеют мероприятия, направленные на повышение ηэ.
Из всех видов потребляемой в химической промышленности энергии первое место принадлежит тепловой энергии. Степень использования тепла в химико-технологическом процессе определяется тепловым коэффициентом полезного действия η, выражаемым уравнением:
ηэ = Qт/Qnp*100%
где Qт и Qnp — соответственно количество тепла, теоретически н практически затрачиваемое на осуществление химической реакции.
Использование вторичных энергетических ресурсов (отходов) повышает коэффициент использования энергии. Энергетические отходы могут быть использованы в химической и других отраслях промышленности для выработки электрической и тепловой энергии в утилизационных установках; отработанный пар и горячая вода обычно расходуются непосредственно (без преобразования в другие энергоносители) для отопления и горячего водоснабжения.
Особенно большое значение в химической промышленности имеет утилизация тепла продуктов реакции, выходящих из реакционных аппаратов, для предварительного нагревания материалов, поступающих в эти же аппараты. Такой нагрев осуществляют в аппаратах, называемых регенераторами, рекуператорами, теплообменниками. Реагенты поступают в теплообменник, где нагреваются за счет тепла горячих продуктов, выходящих из реакционного аппарата, и затем подаются в реактор. По этой схеме теплообмен между горячими и холодными продуктами происходит через стенки трубок теплообменника, аппараты такого типа называют рекуператорами (теплообменниками).
Регенераторы также применяются для утилизации тепла газов; они представляют собой периодически действующие камеры, заполненные насадкой (обычно насадкой служат решетки из кирпича). Для создания непрерывного процесса необходимо иметь по крайней мере два регенератора. При организации такой периодической работы регенераторов обеспечивается постоянный подогрев холодного газа за счет тепла отходящего горячего газа.
Тепло газообразных продуктов реакции и отходящих газов часто используют для производства пара в так называемых котлах утилизаторах.
Тепло отходящих продуктов на химических заводах может быть также использовано для сушки, выпаривания, дистилляции и других процессов.
Топливо. Топливно - энергетическая проблема
Методы переработки твердого топлива.
Методы переработки жидких топлив.
Экологические аспекты технологических процессов. Примеры.
Утилизация и обезвреживание твердых отходов. Реакторы биологической очистки.
Обезвреживание сточных вод и отходящих газов.
Обезвреживание сточных вод. Производственные и бытовые сточные воды загрязнены различными органическими и неорганическими примесями, которые при сливе в водоемы отравляют их. Существует законодательство предусматривающее строгую санитарную охрану естественных водоемов, поэтому спуск промышленных сточных вод в водоемы производится в соответствии с санитарными правилами, в которых определено предельно допустимое содержание веществ в сточных водах.
Если концентрация примесей в сточных водах превышает предельно допустимое содержание, такие воды подвергают специальной очистке. При этом содержащиеся в воде примеси либо разрушаются, либо переходят в безвредную форму, либо их извлекают для последующего использования в качестве сырья.
Многие отечественные химические комбинаты имеют очистные установки, на которых достигается настолько высокая степень очистки сточной воды, что ее можно вновь возвратить в производство. В результате создается замкнутый цикл по воде, свежая вода поступает в процесс только в таком количестве, чтобы восполнить ее потери, неизбежные при любом производстве.
Очистка сточных вод химических предприятий и последующее их использование является крупной народнохозяйственной проблемой. Поскольку количество промышленных сточных вод все время растет, чистая вода превращается в один из дефицитных видов природных богатств, особенно в районах, где широко развита химическая промышленность.
Создание надежных способов очистки загрязненных промышленных стоков является весьма сложной проблемой и далека от решения многих производств. Основное направление работ по существенному улучшению очистки промышленных сточных вод является сооружение очистных сооружений на каждом промышленном предприятии, что позволит резко уменьшить или даже полностью ликвидировать сброс сточных вод после их очистки в реки и озера.
Внедрение оборотного цикла водоснабжения, замкнутой системы водопотребления с минимальным добавлением свежей воды является одним из наиболее рациональных направлений использования воды в промышленности. Отработанная вода после очистки и извлечения из нее полезных веществ должна возвращаться на предприятие для повторного использования.
Таким образом, внедрение системы водооборота в химических производствах может привести не только к резкому уменьшению вредных для водоемов сточных вод, но позволит усовершенствовать технологию производства, улучшить технико-экономические показатели.
Способы обезвреживания сточных вод подразделяются на механические, физико-химические, химические и биологические.
Механические способы включают отстаивание и фильтрацию; эти способы используются для удаления взвешенных частиц; к физико-химическим способам относятся аэрация, адсорбция, экстракция, выделение примесей в осадок и др.; химические способы основаны на разрушении вредных примесей, их нейтрализации, осаждении различными реагентами и др.; биологические способы обезвреживания применяются, главным образом, для очистки сточных вод населенных пунктов с помощью некоторых микроорганизмов.
Вода, применяемая в качестве хладоагента, обычно не изменяется по составу, а только нагревается, поэтому после использования такую воду охлаждают в специальных водоемах или в градирнях, а затем возвращают обратно на производство (оборотная вода).
В последние годы особенно остро поставлена проблема обезвреживания сточных вод, так как одновременно с развитием промышленности возрастает и объем сточных вод. При этом в отдельных случаях сильно загрязненные сточные воды, попадая в реки, губят все живое и создают антисанитарные условия жизни.
Кроме работ по очистке производственных сточных вод, большое значение имеют проводимые в химической промышленности мероприятия по замене водяного охлаждения воздушным. Его широкое внедрение позволит отказаться от эксплуатации многих водооборотных циклов и существенно снизить расход свежей воды. Созданы и разрабатываются проекты многих других химических производств с использованием воздушного охлаждения.
Обезвреживание отходящих газов. Содержание вредных примесей в отходящих газах должно быть таким, чтобы после смешения этих газов с атмосферным воздухом концентрация вредных примесей в приземном слое воздуха не превышала предельно допустимой концентрации (ПДК).
Отходящие газы обычно выводятся в атмосферу через трубы, по выходе из которой эти газы смешиваются с атмосферным воздухом и концентрация вредных примесей в воздухе становится более низкой, чем в отходящих газах. Естественно, что чем выше труба, тем больше будут разбавлены отходящие газы воздухом и соответственно, тем ниже будет концентрация вредных примесей в приземном слое воздуха.
Если высота трубы слишком большая и, следовательно, очень дорогая, отходящие газы подвергают специальной очистке, а затем уже выводят в атмосферу через трубу соответствующей высоты.
Таким образом, выбор пути достижения ПДК определяется экономическими соображениями - ПДК должны быть обеспечены при минимальных затратах, что достигается либо установкой достаточно высокой трубы, либо специальной очисткой отходящих газов.
Однако технико-экономический анализ и опыт эксплуатации показывают, что в большинстве случаев наиболее экономичный путь состоит в том, чтобы основной технологический процесс проводился при условиях, обеспечивающих низкое содержание вредных примесей в отходящих газах. При этом отпадает необходимость в специальной очистке отходящих газов. Способы очистки зависят от состава, свойств и концентрации вредных примесей в отходящих газах. Эти способы весьма разнообразны, наиболее часто применяется абсорбция и адсорбция примесей различными реагентами и адсорбентами.
Технические условия, отраслевые, государственные международные стандарты. Примеры.
Физико-химические закономерности технологических процессов.
Классификация химических реакций: простые, сложные. Вероятность протекания химических реакций. Селективность процесса.
Цепные и ступенчатые реакции. Цепные разветвленные и не разветвленные. Примеры. Способы регулирования скоростей и конверсии в цепных реакциях.
Модели цепных процессов. Примеры. Ступенчатые реакции. Поликондесационное равновесие. Способы регулирования скоростей н конверсия ступенчатых реакций. Примеры.
Кинетика химико - технологических процессов. Понятие о порядке реакций. Прямые и обратные реакций. Равновесие в технологических процессах. Примеры.