ЭНЕРГИЯ В ХИМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Доля теплообменного оборудования в химических производствах достаточно высокая. Например, каждая из ректификационных колонн, как минимум, снабжена двумя теплообменниками конденсатором и кипятильником. Их количество может быть намного больше, если на стадии проектирования принимаются меры по рациональному использованию энергии. Это многоступенчатая конденсация пара, промежуточные холодильники и т. д. От эффективной работы теплообменной аппаратуры существенно зависит степень использования тепловой энергии. Важно не только точно рассчитать теплообменник, но и обеспечить нормальные условия эксплуатации с высокими коэффициентами теплопередачи. Несмотря на простоту конструкции и достаточную изученность процесса теплопереноса, эксплуатация теплообменной аппаратуры в промышленных условиях довольно напряженная. Трудность состоит в обеспечении высоких коэффициентов теплопередачи, что часто покрывается большими запасами по поверхности тепло- [c.377]

Потребление энергии химическим производством оценивается его энергоемкостью. Энергоемкостью производства называется количество энергии, затрачиваемое на получение единицы продукции. Она выражается в кВт -ч (кДж) или в тоннах условного топлива (УТ) на тонну продукции. По энергоемкости химические производства делятся на три класса. [c.56]

К источникам получения энергии химическим производством относятся [c.34]

Нефть используют в химических производствах как энергоноситель и как сырье. На производство химической продукции расходуют около 5% нефти, добываемой в стране, примерно 3% тратят на выработку все.ч видов энергии, обеспечивающих проведение нефтехимических процессов. В перспективе в промышленности органического синтеза намечается потреблять 20— 25% нефтяного сырья от объема первичной перегонки нефти. [c.149]

Утилизация теплоты и энергии заключается в использовании теплоты (энергии) потока для выработки тепловых (пар, горячая вода), электрических и других энергетических ресурсов, используемых не в самом производстве. Большая часть энергии химического производства, используемая для обеспечения химико-технологического процесса, остается в виде энергии технологических потоков (остальная часть потребляется на осуществление эндотермических процессов, и теряется [c.308]

Учет, контроль и анализ факторов, определяющих энергетический коэффициент полезного действия, позволяет глубже раскрыть взаимосвязи энергетики и технологии, определить резервы экономии энергии и топлива, вскрыть пути дальнейшего совершенствования энергоснабжения и технологии химических производств. [c.305]

Общую потребность химического предприятия в энергии п воде планируют в формах энергобаланса, содержащего расчеты потребности в паре, горячей воде и теплоте на производство, отопление и вентиляцию, электрической энергии — на производство и освещение, свежей воде, сжатом воздухе, а также в условном и натуральном топливе. [c.309]

Современное химическое производство включает в себя самый разнообразный круг процессов, обусловленных протеканием различных по природе явлений как в гомогенных (газ, жидкость, твердое тело), таки в гетерогенных (газ—жидкость, жидкость— жидкость, газ—твердое тело и т. д.) условиях. Если учесть, что отдельные процессы протекают на различных энергетических уровнях с выделением или поглощением энергии, то становится очевидной необходимость, помимо тщательной проработки от- [c.3]

Обобщенный технологический оператор Т является совокупностью простейших операторов, соответствующих различным типам процессов химического производства. К ним следует отнести операторы смешения, деления, изменения энтальпии, изменения давления, химического превращения. Оператор деления может быть двух типов простой делитель потоков и выделение отдельных чистых веществ (или фракций). На основании физико-химических и технологических свойств процессов при разработке технологической схемы необходимо выбрать для каждого из них соответствующий оператор Т. Поскольку основные процессы химической технологии базируются на явлениях переноса массы, энергии, кинетики реакций в условиях относительного движения фаз, определяющих гидродинамическую обстановку в аппарате, то математическое описание технологического оператора будет основываться на законах сохранения массы, энергии и импульса, законах термодинамики многофазных систем, законах тепломассопереноса и т. д. На этапе расчета технологической схемы каждому технологическому оператору необходимо сопоставить адекватный в смысле воспроизведения реальных условий оператор математического описания процесса, такой, что [c.76]

Последний удобен для сравнения однотипных процессов химической технологии, так как неравенство КПД свидетельствует о возможностях усовершенствования одного из них за счет снижения необратимости или более эффективного использования продуктов. Применение эксергетического анализа весьма эффективно при исследовании также химико-технологических систем на основе балансов, имеющих большое количество источников и стоков энергии. С помощью такого подхода решаются задачи создания энергетически замкнутых химических производств, поскольку имеется возможность как оценки внутренних и внешних потерь, так и потенциалов энергетических потоков. Метод широко используется при расчете теплообменных систем [26, 27], сравнительной оценке различных способов разделения многокомпонентных смесей [28, 29], анализе химико-технологических систем [30, 31]. [c.105]

Итак, алгоритмы синтеза систем теплообмена, ставящие целью обеспечить минимум внешнего потребления энергии (энергетически замкнутые системы) при минимальном (или близком к минимально возможному) числе теплообменников, имеют большое практическое значение при решении задач оптимального проектирования. Однако при повышении степени взаимосвязей в теплообменной системе будут ухудшаться такие характеристики, как надежность и управляемость, которым должно быть уделено внимание при синтезе не в последнюю очередь. Дальнейшее развитие методов синтеза теплообменных систем, очевидно, должно быть связано с интеграцией источников и стоков энергии различного рода в пределах химического производства. Задача синтеза в такой постановке существенно усложняется, но и результаты ее решения имеют большое значение в теоретическом и практическом аспектах. [c.460]

При решении задач синтеза отдельных стадий химического производства наибольший интерес представляют алгоритмы, пост-роенные с учетом специфики внешних источников и стоков тепла. Причем внешними по отношению к данной стадии могут быть потоки других стадий. Естественно, задача синтеза становится значительно сложнее, снижается управляемость производством вследствие появления дополнительных перекрестных связей, но достигается максимальная степень рекуперации энергии внутри схемы. По суш еству, этот переход от декомпозиционного принципа к совместному синтезу приводит к формированию соответствуюш ей стратегии и критерия оптимальности. Совместный синтез в равной степени может привести к изменению традиционной структуры каждой из стадий, поскольку они будут формироваться исходя из единого критерия оптимальности. Примером такой стратегии является синтез теплообменной системы одноколонной ректификационной установки на основе термодинамического метода [31, 32]. [c.468]

Снижение потерь за счет необратимости процесса ректификации является традиционной задачей исследования. Речь идет именно о снижении, поскольку при разделении многокомпонентных смесей реализация идеального процесса,практически невозможна. Наличие достоверных моделей расчета колонн и теплообменной аппаратуры делает возможным определение оптимальных условий работы установок в настоящее время с достаточной точностью. На современном этапе исследований ставится вопрос о рациональном распределении энергии потоков внутри схемы и снижении непроизводительных расходов тепла. Решение этой задачи становится возможным в результате применения системного анализа к исследованию химических производств. [c.488]

Каждый типовой процесс, составляющий отдельную единицу первой ступени иерархической структуры химического производства, в общем случае формализуется как физико-химическая система (ФХС) — многофазная многокомпонентная сплошная среда, распределенная в пространстве и переменная во времени, в каждой точке гомогенности которой и на границе раздела фаз происходит перенос вещества, энергии и импульса при наличии источников стоков) последних. [c.7]

Экологизация химической технологии. Наиболее традиционно применяемый сегодня подход при организации борьбы против загрязнения окружающей среды — строительство очистных сооружений. Однако это целесообразно лишь для приспособления существующих производств к но] ым требованиям экологии, поскольку приводит к значительному увеличению капитальных и эксплуатационных затрат и мало снижает реальные отходы. Главным наг равлением решения проблемы экологической безопасности еле — дует считать экологизацию химических производств, то есть созда — нио экологически чистых безотходных, точнее малоотходных тех — но/огических производств, в которых наиболее рационально и кo нIлeк нo используются все компоненты сырья и энергии и не нарушаются иормалыгое фуикционироваЕсие окружающей среды и природное равновесие. [c.269]

В химическом производстве потери за счет необратимости протекания процессов проявляются вследствие различных причин, например конечных разностей температур и концентраций при массо- и теплообмене, смешения неравновесных потоков, гидравлического сопротивления и т. д. К внешним потерям относятся те, которые связаны, с потерями через тепловую изоляцию, с продуктами, энергия которых не используется внутри системы, например с дистиллятом и кубовым остатком ректификационной колонны, охлаждающей водой или воздухом и т. д., т. е. в результате неорганизованного теплообмена с окружающей средой. [c.64]

Все это явилось толчком для многочисленных исследований, направленных на повышение эффективности потребления и преобразования энергии в массообменных аппаратах химических производств с использованием нетрадиционных методов (например, нестационарное движение фаз в ректификационных колоннах и т. д.). [c.209]

Инженер-конструктор, изучивший курс Процессы и аппараты , получает все данные и возможности для разработки правильных схем устройства машин и аппаратов, для вычисления их основных размеров по заданным параметрам процесса. Механик химических производств, эксплуатирующий заводские машины и аппараты, может получить из курса Процессы и аппараты необходимые сведения для рационального использования машин и аппаратов, проведения процессов с минимальными затратами сырья и энергии и максимальным использованием мощности оборудования. [c.10]

Современное химическое производство перерабатывает гигантские объемы сырья, использует громадное количество энергии различных видов, осуществляется при больших объемах капитальных и эксплуатационных затрат. Отсюда вытекает одно из основополагающих требований к современному производству — его экономичность. Эту особенность технологии отметил еще Д.И. Менделеев, определив ее как [c.34]

Химическая технология изучает закономерности производственных химико-технологических процессов получения различных по своей природе и назначению продуктов. Независимо от конкретного вида производимой продукции и типа процесса ее получения, любое производство включает несколько обязательных элементов сырье, то есть объект превращения, энергию, то есть средство воздействия на объект и аппаратуру, в которой это превращение осуществляется. Особое место в химическом производстве занимает вода. Она не только служит средой, в которой протекают многие химические превращения, но широко используется в химико-технологических процессах как растворитель, теплоноситель и хладоагент, транспортное средство, а также для других разнообразных физических операций. Поэтому вполне правомочно считать воду четвертым обязательным элементом химического производства. Вопрос о составе элементов химического производства и, следовательно, химической технологии как науки их изучающей, вообще дискуссионен. Ряд авторов неоправданно расширяет их перечень, включая в элементы производства организационные мероприятия и даже такие вопросы, как перспективы развития производства, что вряд ли можно признать правомочным. [c.42]

Глава VI ЭНЕРГИЯ В ХИМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ [c.55]

Химическое производство принадлежит к числу наиболее энергоемких. Так, если в продукции всей промышленности доля затрат на энергию составляет 2,5%, то в продукции нефтехимической и химической отраслей она достигает 8,9%. Химическая отрасль промышленности, производя около 6% промышленной продукции, потребляет до 12% всей вырабатываемой электроэнергии. Эта высокая энергоемкость обусловлена значительным потреблением энергии такими химическими производствами как производство аммиака, фосфора, карбида кальция, карбоната натрия, химических волокон и пластмасс, которое составляет более 60% электрической и 50% тепловой энергии всей отрасли. [c.56]

Рациональное использование энергии в химическом производстве означает применение методов, повышающих коэффициент использования энергии. Эти методы могут быть сведены к двум группам разработке энергосберегающих технологий и улучшению использования энергии в производственных процессах. К первой группе мероприятий относятся [c.63]

В ряде химических производств центробежные компрессорные мапппты приводятся в действие при помощи синхронных электродвигателей и турбин. В турбину подаются отбросные (хвостовые) газы производства, что обеспечивает частичный возврат энергии, затрачиваемой на начальное сжатие. В этом случае разгон ротора до синхронного числа оборотов достигается постепенным увеличением подачи газа на лопатки турбины. [c.77]

Плановая потребность в электрической н в тепловой энергии на производство данного вида химической продукциг может быть установлена н путем умножения запланированных иорм расхода энергин на единицу продукции на плановый ее вылуск по формулам [c.308]

Электробезопасность. Электроэнергия — основно1 1 вид энергии в ряде печей химических производств и поэтому необходимо помнить, что электрический ток опасен, если неправильно и неумело им пользоваться. [c.418]

В химическом производстве вещества перерабатываются с целью изменения состояния, содержания энергии и состава. Превращение одни с химических веществ в другие происходит в реакторах. На степень превращения влияют многочисленные факторы кинетика реакции, гидродинамическая обстановка, тепло-массообмен и др. Подавляющее большинство процессов химической лехнологии (меха- [c.17]

Современные крупнотоннажные химические производства отличаются многостадийностью получения целевых продуктов, сложностью технологических решений, высокой энергонасыщенностью и материалоемкостью, большой протяженностью и сложностью трубопроводных и кабельных коммуникаций, глубокой функциональной взаимозависимостью по материальным и энергетическим потокам отдельных стадий и отделений. В их состав, как правило, входят отделения подготовки сырья, химического превращения, выделения целевых продуктов и ряд вспомогательных систем, обеспечивающих бесперебойное протекание основного технологического процесса (энерго- и холодо-снабжения, приготовления и регенерации катализаторов, обезвреживания и удаления или переработки отходов производства, отопления и вентиляции, оборотного водоснабжения, комприми-рования, механической службы, автоматического управления и т. п.). [c.7]

Полнота информации. Несмотря на значительные различия в качественном составе, объеме и условиях получения информации, необходимой для решения конкретной технологической задачи, можно отметить основные требования по полноте проведения экспериментов а) исследования должны охватывать по возможности широкую область изменения параметров, поскольку модели в большинстве случаев обладают плохими прогнозируюш,ими свойствами (особенно эмпирические) б) при определении составов продуктов химической реакции, ректификационной колонны, экстракции и т. д. необходимо по возможности идентифицировать каждый компонент смеси, поскольку это имеет принципиальное значение при проектировании химического производства и определяет структуру технологической схемы (выбор аппаратов, организацию рециклов, рекуперацию энергии и т. д.) объединение индивидуальных компонентов в групповые не должно производиться в эксперименте в) для повышения достоверности идентификации моделей необходимо иметь возможность прямого измерения промежуточных параметров процесса (например, концентрацию адсорбированных на поверхности катализатора веществ). Соответственно и методики обработки экспериментов должны учитывать эти возможности. [c.63]

Отличительной особенностью химических производств как непрерывных процессов является вероятностно-стохастическая природа их протекания. Химическое превращение, теплол1ассообмен зависят от внутреннего состояния объекта и внешних условий. Поэтому для повышения эффективности производства необходимо обеспечить оптимальные режимы протекания отдельных процессов и благоприятные внешние условия. От того, насколько правильно организовано взаимодействие объекта с внешней средой, будут зависеть потери энергии, массы и в конечном итоге эффективность производства. При интенсивном росте промышленного производства, увеличении единичной мощности возрастание таких потерь уже приводит к заметным экологическим последствиям. [c.73]

Практическое преимущество эксергии состоит в том, что ее уменьшение дает величину потерь превратимой энергии и позволяет оценить ее по сравнению со всей имеющейся превратимой энергией. Использование эксергетического анализа основано на составлении эксергетического баланса потоков аппарата или системы, куда (для химических производств) включаются физическая составляющая, равная [c.104]

В связи с этим в химической технологии возникли принципиально новые научно-технические задачи 1) обеспечение работы химических производств и агрегатов в оптимальном режиме по экономическим и энерго-технологическим показателям 2) передача функций управления самому агрегату через организацию материальных и энергетических потоков в агрегате, т. е. агрегат должен быть кибернетически организован 3) обеспечение надежности функционирования химического производства и агрегата 4) проблема оптимальной предельной мощности агрегата как энерго-технологи-ческого комплекса 5) создание резервов последующей переработки промежуточных продуктов и их хранение. [c.9]

Рис. 2.2. Энергетическая диаграмма связи химической реакции ViAi + + Vj4j -> Vj s + 4 4 с учетом диссипации химической энергии и производства энтропии AS

Любая термодинамическая система обладает конечным запасом энергии, которая может явиться источником для производства работы и теплоты. Свойства системы определяются величиной таких параметров, как V, Т, Р я другие. Этими же параметрами определяется запас энергии в системе. В закрытой, изолированной или открытых системах могут проходить взаимопревращения энергии одного вида в другой, теплоты в работу и работы в теплоту только в соответствии с законом сохранения. Закон сохранения определяет, что энергия не создается из ничего и не может превратиться в ничто если в ходе протекания процесса исчезает некоторое количество энергии данного вида, то взамен появляется в строго эквивалентном количестве энергия другого вида. Так, энергия химического процесса может превращаться в строго эквивалентном количестве в световую энергию или энергию электрических батарей. Закон сохранения формулируется также и как закон неунич-тожимости энергии, а именно, в любой системе различные виды энергии превращаются друг в друга, но общее количество энергии в ней остается неизменным. [c.15]

Кроме того, применение рециркуляции дает возможность комплексно использовать не только сырье, но и энергию за счет более полного использования тепла потоков, выходящих из каждого элемента ХТС и имеющих высокую температуру, что дает значительную экономию топлива. Наконец, при помощи рециркуляции можно достичь такой структуры объединения в единый комплекс различных химических производств, которая обеспечит максимальное использование сырьевых и энергетических ресурсов, а также производственного оборудования. Таким образом проведение рециклических процессов при оптимальных условиях открывает дальнейшую возможность увеличения их экономической эффективности, так как позволяет повысить степень превращения по целевым продуктам реакции при меньших затратах сырья и минимальных отходах, уменьшает энергетические затраты, дает возможность наиболее эффективно применять заводское оборудование. [c.286]

Вопросы экономии энергии и повышения эксергетического к. л. д. становятся все более важными для развития технологии и 1ешаются в разных направлениях. Так, тепло горячих или холодных потоков используют для нагревания или охлаждения тепло экзотермических реакций или нагретых газов используют для выработки пара давление, получаемое при сжатии, направ-ляьзт на совершение полезной работы или на частичное разделение веществ используют принцип теплового насоса и т. д. Новым является комплексный подход к решению проблемы, когда стремятся превратить химическое производство в единую энерготехнологическую систему и максимально использовать вторичные энергетические ресурсы производства. Несмотря на рост капиталовложений, все шире применяют ступенчатое нагревание или охлаждение подходящими теплоносителями, последовательное продуцирование пара высокого, среднего и низкого давления, а также использование этого пара не только для нагревания, но и как рабочего тела для привода турбокомпрессоров или паровых насосов. На очереди стоит утилизация тепла более низких параметров для получения горячей воды, для отопле-нт помещений и т. д. [c.20]

Газокомирессионные холодильные установки требуют применения крупногабаритных компрессоров и невыгодно отличаются повышенными расходами энергии. По этим причинам они в настоящее время не исиользуются в химических производствах. [c.212]

В химическом производстве энергия используется для проведения химических реакций, сжатия газов и жидкостей, нагрева материалов, осупцествления тепловых процессов (ректификация, испарение и др.), проведения механических и гидродинамических процессов (измельчение, фильтрование и др.), транспортировки материалов. Для этих целей используется электрическая, тепловая, топливная, механическая, световая, ядерная и химическая энергия. [c.57]

Вторичными энергоресурсами (ВЭР) называется энергетический потенциал конечных, побочных и промежуточных продуктов и отходов химического производства, используемый для энергоснабжения агрегатов и установок. К ВЭР относятся тепловые эффекты экзотермических реакций, теплосодержание отходящих продуктов процесса, а также потенциальная энергия сжатых газов и жидкостей. Наибольшими ВЭР (главным образом, в форме тепла) располагают предприятия химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, металлургии, промышленности строительных материгшов, газовой промышленности, тяжелого машиностроения и некоторых других отраслей народного хозяйства. [c.60]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология