51. Екіншілік энергетикалық ресурстарды химиялық өндірістерде пайдалану.

Екіншілік энергетикалық ресурстар (ЕЭР). Екіншілік энергетикалық ресурстар: жанармай (отындық), бұлар отынды технологиялық процестермен өңдеу қалдықтарының және металлургиялық жанғыш газдардың химиялық энергиясы болып табылады; жылулық, яғни негізгі өндірістің қалдықтарының және шығатын газдар мен сұйықтардың технологиялық агрегаттарының физикалық жылуы; артық қысымның ресурстары, яғни технологиялық агрегаттардан шығатын және артық қысымда жұмыс істейтін газ және сұйықтардың потенциалдық энергиясы. ЕЭР деп агрегаттар мен қондырғыларды энергиямен қаматамсыз етуде қолданылатын химиялық өндірістің соңғы, аралық және қосымша өнімдері, қалдықтарының энергетикалық потенциалын атайды. ЕЭР- ге экзотермиялық реакциялардың жылу эфефктілері, процестің қалдық газадарының жылуының болуы, сығылған газдар мен сұйықтықтардың потенциалдық энергиясы жатады.

Екіншілік энергетикалық ресурстарды пайдалану (ЕЭР). ЕЭР тікелей отын ретінде қолданылуы мүмкін, және утилизациялық қондырғылармен басқа энерготасымалдағыштарға айналуы мүмкін. Осындай мақсатқа рекуператор және жылу регенераторы, және қазан-утилизатор деп аталатын жылуалмастырғыштар қолданылуы мүмкін.

Рекуператорларда шығатын газдар жылуы, құбыр қабырғалары арқылы реакциялық аппаратқа түсетін газдарға беріледі. Реакциялық аппараттан келетін жанғыш шығатын газдар жылуалмастырғышта құбырлар арқылы өтеді, реакциялық аппаратқа түсетін суық газдар құбырлар аралығында қозғалады. Отқа төзімді тортәріздес насадкамен толтырылған камера сияқты регенераторда, жылуалмасу өзгеше жүреді. Бастапқыда насалкалы камера арқылы ыстық шығатын газдарды жібереді, бұл кезде насадка қызады, сосын ыстық газдарды тоқтатады және қызған кезде, насадкадан жылуды алатын суық газдарды камера арқалы жүргізеді. Суытылған насадканы қайтадан ыстық шығатын газдармен қыздырады. Осылайша, регенератордың бір камерасы мерзімді жұмыс істейтін аппарат болып табылады.

Қазан-утилизаторларды ыстық шығатын газдардың жылуын бу алу үшін қолданған кезде пайдаланады.

52. Химиялық өндірістердің жаңа энергия түрлері.

Химиялық өнеркәсіпте энергия тұтынудың құрылымы: жылулық – 48%, электрлік – 44%, тура қолдану отыны – 8%.

Химиялық өндірістің энергосыйымдылығы – алынатын өнімнің бірлігіне жұмсалатын энергия – өндірістің эффективтілігін анықтайтын көрсеткіштердің бірі. Энергияны әртүрлі шамалармен өрнектейді (кДж, кВт-сағ және басқа да), сонымен қоса массаның шартты бірліктерімен (қатты отынның 1 кг немесе 1 м³ газтәріздес отын, жану жылуы – 29,3 МДж). Кейбір өндірістердің, мұнай химия өнеркәсібінің алынған өнімнің тоннасына (ш.о.т./т) шартты отынның тоннасы (ш.о.т.) арқылы өрнектелген энергосыйымдылығы төменде келтірілген: этилен және пропилен – 2,8-3,6; бутадиен – 7,2; полиэтилен және полипропилен – 3,9.

Электр энергиясы қолданылады: электрохимиялық процестерді өткізу үшін (ерітінділердің және балқымалардың электролизі); электротермиялық процестерде: (балқыту, қыздыру, жоғары температурадағы синтездер); электростатикалық процестерде: (шаңның және тұмандардың тұнуы). Өндіріске байланысты электр энергиясының шығыны: суперфосфат – 2,2 кВт/т, алюминий – 17500-18000 кВт/т.

Жылулық энергия – қыздыру, балқыту, кептіру, буландыру, дистилляция және т.б. Кейбір химиялық өнімдер өндірісіне будың орташа шығыны, мысалы, аммиак селитрасы өндірісі үшін – 0,4 Мкалл/т, винилацетат үшін – 4,4 Мкалл/т құрайды. Радиационды-химиялық процестер кең қолданыс тапты (полимерлеу, фенол алу, анилин алу және т.б.).

Химиялық энергия жұмсалады: гальваникалық элементтерде, аккумуляторларда.

Жарық энергиясы: HCI-ды синтездеу үшін, органикалық қоспаларды галогендеу үшін.

Химиялық өндіріспен энергия алу көздеріне жатады:

• Ішкі өндіріс қондырғыларында жылулық энергия өндіруге жұмсалатын отындар, мысалы, жаққыштарда, горелкаларда, бу қыздырғыштарда;

• Жылу электр орталықтары (ТЭЦ) және жылулық және электр энергиясының басқа да сыртқы жылуэнергетикалық қондырғылары;

• Энергетикалық сәулелену қондырғылары.

Бастапқы компоненттер бойынша энергия көздері біріншілік және екіншілік болып бөлінеді. Біріншілік энергия көздері деп энергиялық потенциалы табиғи процестер негізінде пайда болып және адам іс-әрекетіне байланыссыз заттарды айтады: қазынды жанғыш және радиоактивті заттар, жоғары температураға дейін қыздырылған термальді сулар, күн, жел, өзен, теңіз, мұхит, толқындар суларының энергиясы, биологиялық іс-ірекеттің өсімдік өнімдері (бөрене және т.б. өсімдік өнімдер). Химиялық өнеркәсіпте, негізінен, газтәріздес және сұйық отындар қолданылады.

53. Химиялық өндірістерде суды пайдалану.

Химиялық өнеркәсіп – ең ірі су тұтынушыларының бірі. Су әртүрлі мақсаттарда түгел дерлік химиялық өндірістерде қолданылады. Жекелеген химиялық кәсіпорындарда су тұтыну тәулігіне 1млн/м³ жетеді. Судың химиялық өндірістегі ең маңызды элементтерінің біріне айналуы келесімен түсіндіріледі: құнды қасиеттерінің кешенінің болуымен (жоғарғы жылусыйымдылық, аз тұтқырлық, қайнау температурасының төмендігі); қол жетімділігі мен арзандығы (су алу мен тазалауға ғана шығындар); токсикалық еместігі; өндірісте және тасымалдауда қолдану қолайлылығы.

Химиялық өнеркәсіпте қолданылатын су сапасы бойынша белгілі бір талаптарды қанағаттандыруы қажет. Су сапасы физикалық және химиялық сипаттар жиынтығымен анықталады: түс, мөлдірлік, иіс, жалпы тұздың болуы, қаттылық, рН, тотығуы. Өнеркәсіптік сулар үшін осы сипатардың ең маңыздылары болып тұздың болуы қаттылық, рН, қалқымалы затардың болуы.

54. Химиялық өндірістерді сумен қамтамасыз ету көздері.

Атмосфералық сулар, жер бетіне қар және жаңбыр түрінде жауады, оларда қоспалар мөлшері ең аз болады. Негізінен, бұл еріген газдар (О₂, СО₂, N₂ және т.б.), тұздар, бактериялар және т.с.с.

Беттік сулар - бұл ашық су тоғандарының сулары: өзен, көл, теңіз, мұхит, каналдар және су қоймалары. Олардың құрамына климаттық, геоморфологиялық, топырақ-геологиялық шарттар, агро- және гидротехникалық шаралар, өнеркәсіптік даму және басқа да факторларға байланысты минералдық және органикалық заттар кіреді.

Теңіз суы – электролиттердің көпкомпонентті қоспасы.

Жерасты сулары – бұлақтық, құдық, артезиан сулары, олардың құрамында еріген минералды тұздар бар. Оларда органикалық қоспалар атмосфералық және беттік суларға қарағанда азырақ. Судың құрамында тұздар 1 л-ге 1 г-нан аспаса, су тұщы деп аталады.

Табиғи су құрамында кальций және магнийдің еріген тұздары болғандықтан, қатты болып табылады. Судың қаттылығы – оның сапасын анықтайтын көрсеткіштердің бірі. Су қаттылығының екі түрін ажыратады: уақытша (карбонаттық немесе жойылатын) және тұрақты (карбонатты емес).

Жойылатын қаттылық судың құрамында бикарбонаттардың, яғни еріген қышқыл көмірқышқыл кальций Ca(HCO₃)₂ және магний Mg(HCO₃)₂ тұздарының болуымен түсіндіріледі.

Тұрақты қаттылық ерітіндіде кальций және магнийдің хлорлы және күкіртқышқылды тұздардың болуымен түсіндіріледі. Уақытша және тұрақты қаттылықтардың қосындысы жалпы қаттылық деп аталады. Судағы еритін тұздардың мөлшері бойынша судың үш тобын ажыратады: жұмсақ, құрамындағы тұздар мөлшері 3 мг-экв/л дейін; орташа қатты – 3-6 мг-экв/л және қатты – 6 мг-экв/л көп.

Судың активті реакциясы, яғни оның қышқылдылық немесе негізділік дәрежесі, сандық тұрғыда сутек иондарының немесе рН мәнімен сипатталады.

Судың тотығушылығы – оттекте болатын органикалық заттарды тотықтыруға қажетті оттек массасы (мг/л-мен). Органикалық ластанулардың концентрациясын сандық жанама түрде сипаттау үшін қолданылады. Артезиан суларының тотығушылығы әдетте 1-3мг/л құрайды О₂ құрайды, таза өзен суларыныкі - 5,8 мг/л, батпақ суларыныкі – 400 мг/л О₂. Өзен суларының тотығушылығы 60 мг/л О₂ дейін барады. Сулар құрамындағы газдар, тұздар, органикалық заттар және микроорганизмдер қоспасы жеке реакцияларға зиянды әсер етуі мүмкін, аппараттың коррозиясына әкеп соқтырады, қақ, тұнбалар түзуі мүмкін.

Өлшенген заттардың болуы судың құрамында құм суспензиясы, саз, топырақ бөлшектері сияқты қатты қоспалармен ластануын сипаттайды. Олардың мөлшері әдетте мл/л-мен өрнектеледі.

Құрғақ қалдық шын еріген және коллоидтық түрдегі судың құрамында бар органикалық және минералдық қоспалар қосынды мөлшерін сипаттайды. Құрғақ қалдықтың сандық мәні алдын-ала фильтрленген судың белгілі бір көлемін буландырған соң, оны өлшеу арқылы анықталады және мг/л-мен белгіленеді.

55. Өндірістік су дайындау.

Суды дайындау әртүрлі операцияларды қосады: өлшенген қоспалардан тазарту, мөлдірлендіру, жұмсарту (ондағы кальций және магний иондарының мөлшерін азайту), жеке жағдайларда тұзсыздандыру, бейтараптау, дегазация және залалсыздандыру – органикалық заттарды, бактериялар, саңырауқұлақтар және басқа да микроорганизмдерді жою.

Суды мөлдірлеу – талап етілетін мөлдірлеу дәрежесіне байланысты судағы өлшенген қоспаларды жою, тұндыру немесе сүзу арқылы қол жеткізуге болады – әдетте сүзгіш материал қабаты арқылы, барабанды електер арқылы, акустикалық сүзгіштер арқылы. Суды мөлдірлеу негізінен, тұнба ретінде бөлінетін қоспаларды тұндыру арқылы іске асады. Тұндыру процестеріне коагуляция, ізбес түзу және магнезиалдық кремнисіздендіру жатады. Коагулянттар ретінде алюминий және темір суьфатын қолданады. Кремний қышқылын жою үшін суға каустикалық магнезитті салады (70-80% MgO).

Судың қақ түзуі мөлдірлеу аппаратында суспензия түрінде берілетін сөндірілген әкпен судың гидрокарбонаттық сілтілілігін жою үшін өткізіледі.

Суды жұмсарту – қаттылықтың себебі болатын кальций және магний қосылыстарынан тазарту.

Суды бейтараптауды егер ол қышқылдармен немесе сілтілермен ластанса ғана қолданады. Қышқылданған суды айналым су ретінде қолдануға болмайды, және бейтараптаусыз оны канализацияға да жіберуге болмайды.

Термиялық деаэрация, дегазация – судағы еріген газдарды бөлудің негізгі әдісі – судан бөлінетін газдың парциалдық қысымы нөлге жақын (десорбция процеснің қажетті шарты) болатын, бу мен суды контактілеу жолымен десорбциялау.

Суды дайындаудың химиялық әдістері. Оттекті жою үшін суға күшті тотықсыздандырғыштарды қосады (мысалы, натрий сульфаты); H₂S-тен тазарту үшін суды хлорлайды. Суды залалсыздандыруды, негізінен, сұйық немесе газтәріздес хлормен хлорлау арқылы іске асырады, гипохлорлармен – NaCIO, Ca(CIO₂), озонмен, ультракүлгін сәулеленуді де қолданады.

Дистилляция – суды термиялық тұзсыздандыру. Бұл процесс қайнайтын булағыштарда жүзеге асырылады. Дистиллят химиялық таза реактивтерді, дәрілік препараттарды, әртүрлі анализдерді өндіру үшін қажет.

56. Табиғи сулардың жіктелуі және олардың қоспаларының сипаттамалары.

Табиғи сулардың классификациясы және олардың қоспаларының сипаттамасы.

Жер бетіндегі судың жалпы массасы 1,39 * 10¹⁸ т бағаланады, оның көп бөлігін теңіз және мұхит сулары құрайды; қолдануға қол жетімді өзен, көл, канал және су қоймаларындағы тұщы су қоры 2 * 10¹⁴ т құрайды. Жер шарындағы барлық өзендердегі судың бір уақыттағы қоры шамамен 1200 км³ құрайды, соның ішінде бұл көлем орта есеппен алғанда әрбір 12 тәулік сайын жаңарып отырады.

Атмосфералық сулар, жер бетіне қар және жаңбыр түрінде жауады, оларда қоспалар мөлшері ең аз болады. Негізінен, бұл еріген газдар (О₂, СО₂, N₂ және т.б.), тұздар, бактериялар және т.с.с.

Беттік сулар - бұл ашық су тоғандарының сулары: өзен, көл, теңіз, мұхит, каналдар және су қоймалары. Олардың құрамына климаттық, геоморфологиялық, топырақ-геологиялық шарттар, агро- және гидротехникалық шаралар, өнеркәсіптік даму және басқа да факторларға байланысты минералдық және органикалық заттар кіреді.

Теңіз суы – электролиттердің көпкомпонентті қоспасы.

Жерасты сулары – бұлақтық, құдық, артезиан сулары, олардың құрамында еріген минералды тұздар бар. Оларда органикалық қоспалар атмосфералық және беттік суларға қарағанда азырақ. Судың құрамында тұздар 1 л-ге 1 г-нан аспаса, су тұщы деп аталады.

Табиғи су құрамында кальций және магнийдің еріген тұздары болғандықтан, қатты болып табылады. Судың қаттылығы – оның сапасын анықтайтын көрсеткіштердің бірі. Су қаттылығының екі түрін ажыратады: уақытша (карбонаттық немесе жойылатын) және тұрақты (карбонатты емес).

Жойылатын қаттылық судың құрамында бикарбонаттардың, яғни еріген қышқыл көмірқышқыл кальций Ca(HCO₃)₂ және магний Mg(HCO₃)₂ тұздарының болуымен түсіндіріледі.

Тұрақты қаттылық ерітіндіде кальций және магнийдің хлорлы және күкіртқышқылды тұздардың болуымен түсіндіріледі. Уақытша және тұрақты қаттылықтардың қосындысы жалпы қаттылық деп аталады. Судағы еритін тұздардың мөлшері бойынша судың үш тобын ажыратады: жұмсақ, құрамындағы тұздар мөлшері 3 мг-экв/л дейін; орташа қатты – 3-6 мг-экв/л және қатты – 6 мг-экв/л көп.

Судың активті реакциясы, яғни оның қышқылдылық немесе негізділік дәрежесі, сандық тұрғыда сутек иондарының немесе рН мәнімен сипатталады.

Судың тотығушылығы – оттекте болатын органикалық заттарды тотықтыруға қажетті оттек массасы (мг/л-мен). Органикалық ластанулардың концентрациясын сандық жанама түрде сипаттау үшін қолданылады. Артезиан суларының тотығушылығы әдетте 1-3мг/л құрайды О₂ құрайды, таза өзен суларыныкі - 5,8 мг/л, батпақ суларыныкі – 400 мг/л О₂. Өзен суларының тотығушылығы 60 мг/л О₂ дейін барады. Сулар құрамындағы газдар, тұздар, органикалық заттар және микроорганизмдер қоспасы жеке реакцияларға зиянды әсер етуі мүмкін, аппараттың коррозиясына әкеп соқтырады, қақ, тұнбалар түзуі мүмкін.

Өлшенген заттардың болуы судың құрамында құм суспензиясы, саз, топырақ бөлшектері сияқты қатты қоспалармен ластануын сипаттайды. Олардың мөлшері әдетте мл/л-мен өрнектеледі.

Құрғақ қалдық шын еріген және коллоидтық түрдегі судың құрамында бар органикалық және минералдық қоспалар қосынды мөлшерін сипаттайды. Құрғақ қалдықтың сандық мәні алдын-ала фильтрленген судың белгілі бір көлемін буландырған соң, оны өлшеу арқылы анықталады және мг/л-мен белгіленеді.

57. Өндірістің ағынды суларын тазалау.

Ағын сулар. Ағынды суларды тұрмыстық, өндірістік және нөсерлік (жауын-шашындық) деп бөледі. Ағынды сулардағы ластанулар минералды, органикалық және бактериялық болады және еритін, ерімейтін, коллоидті жағдайда болуы мүмкін. Ағынды сулардың ластану дәрежесін санитарлық-химиялық сараптама көрсеткіштерінің қатарына қарай анықтайды.

Жалпы түрде ағынды суларды тазарту үшін әр түрлі операцияларды, тазартуды, қайта тазартуды қамтитын технологиялар пайдаланылады.

Ағынды суларды тазартудың негізгі 4 әдісі бар:

1) Механикалық (құм жинау, фильртлеу, процестеу);

2) Физикалық-химиялық (нейтралдау, реагентті коагуляциялау, флотациялау);

3) Биологиялық (топырақты, белсенді бөгет сулардағы лай шалшық);

4)Қайта тазарту (сорбция, иондық алмасу, мембрандық әдістер, озондау, хлорлау, экстракция, эвапорация, электро әдістер).

Механикалық тазарту – ерімейтін қоспаларды ұстауға арналған. Механикалық тазарту жабдықтарына жататындар: торлар мен елеуіш (ірі қоспаларды ұстау үшін), құм жинағыш (минералдық қоспаларды жинау үшін, құм жинау үшін); тосқауыл қоюшылар (ақырын тұнатын және жүзгіш қоспалар үшін); фильтрлеу (ерімейтін ұсақ қоспалар үшін). Өндірістік ағын сулардың спецификалық ластанудан май жинағыш, мұнай жинағыш, смола жинағыш көмегімен арылады.

Тазартқыш жабдықтар су біреуінен екіншісіне өздігінен ағып құйылуы үшін биіктік бойынша орналасады.

Механикалық тазарту – бұл ереже бойынша биологиялық тазарту алдындағы баспалдық секілді. Кейбір жағдайларда механикалық тазартумен шектелуге болады: мысалы, егер ағынды судың аз мөлшері өте қуатты суатқа құйылса, немесе, егер су механикалық тазартудан соң қайтара кәсіпорында қолданылса. Механикалық тазарту кезінде ерімейтін қоспалардың 60%-ын ұстауға мүмкіндік болады.

Физикалық – химиялық тазарту әдістері – негізінен өндірістік ағын сулар үшін қолданылады (тұрмыстық қалдықтар жағдайында оларды қолдану экономикалық тұрғыда шектеулі). Бұл әдіске жататындар: реагентті тазарту (нейтралдау, коагуляция, озондау, хлорлау т.б.); сорбция, экстракция (латынша extrahere – ағызып ашу); эвапорация (латынша evaporation – булау), флотация, электродиализ т.б.

Кең таралған тәсіл күкіртқышқылды алюминий Al₂SO₄, хлорлы темір FeCl₃ , күкіртқышқылды темір Fe₂(SO₄)₃ , әк (известь) CaCO₃ т.б. пайдаланып, коагулянт ретінде қолданылатын реагентті тазарту.

Химиялық тазарту тәжірибесінде нейтралдаудың келесідегідей тәсілдері қолданылады:

а) сілтілік және қышқылдық ағынды суларды екі жақты нейтралдау;

б) реагенттермен нейтралдау (қышқыл ерітінділерімен, сөндірілмеген әк CaO, сөнген Ca(OH)₂ т.б.).

в) нейтралдаушы материалдар арқылы фильтрлеу (әк (известь), доломит, магнезит, бор).