Виды и источники энергии, применяемой в химической промышленности

Вода в химической промышленности

Вода в химической промышленности является ключевым сырьевым материалом. Она расходуется для нагревания или охлаждения продуктов и аппаратов, для создания вакуума и производства пара, для приготовления растворителей, реакционной среды, экстрагента или абсорбента, транспортирующего средства, для промывки продуктов, при перегонке веществ. Она служит сырьем и реагентом, например, в производствах кислот и щелочей, в различных реакциях гидратации и гидролиза. Во многих процессах она – продукт реакции: она выделяется при сжигании топлива, окислении аммиака, коксовании углей. Многие технологические процессы проводится при высоких температурах и давлениях, для таких технологий необходима деминерализованная вода высокой чистоты.

Расход воды на предприятиях химической промышленности определяется мощностью производства, видом выпускаемой продукции и совершенством технологий, квалификацией обслуживающего персонала, а также ресурсом воды на предприятии.

Природные воды делятся на три вида: атмосферные, поверхностные и подземные.

Поверхностные воды – речные, озерные и морские. Однако морская вода из-за высокого содержания солей (12-35 кг/м³) в промышленных целях практически не используется.

Подземные воды – воды колодцев, ключей, артезианских скважин. Основные запасы пресных вод содержаться под землей. Они содержат меньше органических и твердых примесей, чем поверхностные.

В зависимости от типа производства, в котором используется вода, к ней предъявляются определенные требования. Качество воды определяется многими показателями. Для промышленного применения наибольшее значение имеют общее солесодержание и, жесткость и реакция рН среды. Жесткость воды обусловлена содержанием солей кальция и магния.

Основные операции водоподготовки: коагуляция коллоидов, отстаивание взвешенных частиц, умягчение и фильтрование. В отдельных случаях осуществляется обессоливание и дегазация, т.е. полное удаление растворимых солей и газов.

Правильный выбор схемы водоподготовки и воднохимического режима, с учетом состава исходной природной воды позволяет значительно сократить капиталовложения.

В настоящее время, в свете новой экологической политики, одной из важнейших задач, стоящих перед химической промышленностью, является резкое сокращение водопотребления и стокообразования, а также создание заводов с бессточными технологиями.

Современная химическая промышленность – основной потребитель тепловой и электрической энергии. Производство многих химических продуктов характеризуется высокими удельными энергозатратами, превышающими иногда 10-15 тонн условного топлива на 1 т готового продукта. В мире ежегодно потребляется примерно 6,5 млрд. тонн условного топлива. Энергия затрачивается не только на проведение эндотермических химических реакций, но также на выполнение вспомогательных операций: нагрев, сжатие газов, дробление и измельчение твердых веществ, транспортировку материалов и т.д. Вследствие этого химические предприятия потребляют значительные количества энергии различных видов. В стоимости химической продукции затраты энергии составляют около10%.

Энергоемкость различных предприятий, т.е. расход энергии на единицу продукции, различается весьма значительно. Наибольший расход энергии характерен для производств, осуществляемых при высоких давлениях и температурах.

Продукция	Расход электроэнергии, кВт.ч/т
Алюминий	18000-20000
Фосфор	13000-18000
Карбид кальция (СаС2)	2700-3200
Синтетический аммиак	1400-2500
Хлор	2300-3500
Серная кислота	60-100
Аммиачная селитра	7-15
Суперфосфат	2-10
Кальцинированная сода

 

В химической промышленности применяются электрическая, тепловая, химическая, световая и внутриядерная энергия.

Различные транспортирующие машины, конвейеры, компрессоры, насосы, мешалки – имеют электрический привод. Электроэнергия используется для создания высоких температур, например, при производстве фосфора и карбида кальция. Она необходима для осуществления электролиза растворов ( получения водорода, хлора, гидроокисей щелочных металлов) и расплавов (получение Mg, Al, Na, K, Ca и др.), для работы электрофильтров по очистки газов от пыли и тумана.

Подавляющую часть электроэнергии дают тепловые электростанции. Основными видами энергетического топлива являются каменный и бурый уголь, мазут и газ.

Энергетические затраты составляют значительную часть себестоимости продукции, поэтому совершенствование производства с целью снижения расхода энергии – важная задача химиков технологов.