4.3 Принцип наилучшего использования энергии.

. Способы рационального использования энергии.

1). Регенерация теплоты - использование тепла отходящих продуктов реакции для нагрева входящих потоков. Для этой цели применяют три основных способа:

- непосредственный теплообмен;

- теплопередача через теплообменную поверхность;

- перенос тепла при помощи тепловых агентов.

2). Выбор относительного движения тепловых потоков. Количество отдаваемого тепла от нагретого вещества к нагреваемому определяется направлением относительного движения тепловых потоков. Тепловые потоки, как и в случае массообмена, могут двигаться или в одном направлении (прямоток), или противоположном (противоток). Эти виды движения применяют при любых способах теплообмена.

При прямотоке можно, в конечном счете, достигнуть такой температуры, которая получается при их смешении. После окончания теплообмена всегда устанавливается температура, средняя (tcp) между tM 1 и tH 2, и более холодный поток не может ее превысить.

При противотоке из-за высокой интенсивности процесса появляется возможность превысить среднюю температуру.

3). Рациональное проведение процесса при высоких температурах.

Реализация:

а) Снижение тепловых потерь. Для этой цели используют внешнюю изоляцию или подачу исходных веществ через пространство, прилегающее к стенкам аппарата.

б) Подогрев газов, поступающих в контактный аппарат, теплом продуктов реакции.

в) Использование тепла для получения пара в котле утилизаторе.

г) Рациональное оформление технологического процесса предполагает использование тепла отходящих газов для различных этапов данного процесса.

д). Регулирование нагрузки реактора.

4). Использование образующихся в системе разности потенциалов.

Если процесс протекает с изменением агрегатного состояния, необходимо использовать теплоту фазового превращения. Так, в процессе ректификации теплота конденсации (при постоянной температуре) менее летучего компонента расходуется на испарение более летучего. Теплота, выделяющаяся в экзотермическом процессе, может использоваться для проведения эндотермической реакции, что имеет место, например, в шахтном конверторе паровоздушной конверсии метана, где протекают реакции:

СН4 + Н2О-> СО + 3Н2 - 206,4 кДж,

СН4 + 0,502 = СО + 2Н2 + 34,7 кДж.

5) Разработка энерготехнологических схем

Энерготехнологическая система сочетает производство химической продукции с одновременным получением энергии. При этом уменьшается количество не утилизированного низко потенциального тепла и улучшаются экономические показатели процесса.

Структура ХЭС включает реакционное оборудование, осуществляющее целевое химическое превращение, систему выделения товарного продукта, а также жестко связанные с ними узлы преобразования энергии: генераторы водяного пара, высокотемпературные печи, рекуператоры тепла, турбогенераторы и турбокомпрессоры и т. п.

4.4. Принцип технологической соразмерности

При разработке ХТС основу составляют технологические принципы, которые относятся к общим принципам. Они не являются постоянными (как и сама технология) и могут видоизменяться по мере появления новых проблем, требующих современных решений. Так, наряду с традиционными принципами наилучшего использования сырья и энергии на первое место выходит принцип экологической безопасности химических производств. В соответствии с научно- техническим прогрессом также изменяются и способы их реализации. При этом используются организационные, методологические, химические и экономические принципы, которые в свою очередь накладывают определенные ограничения на функционирование хтс.

В настоящее время разработка ХТС базируется на следующих

основных технологических принципах:

- принцип наилучшего использования сырья;

- принцип наилучшего использования энергии;

- принцип наибольшей интенсивности процессов;

- принцип экологической безопасности.

Возникающие при реализации перечисленных выше принципов противоречия вызывают необходимость использования приемов принципа «технологической соразмерности», которые позволяют разрешить возникшие противоречия и решить задачу оптимизации на качественном уровне. Следует отметить, что эти противоречия не имеют общего характера. Поэтому они будут рассматриваться конкретно при реализации основных технологических принципов.