3. Виды и источники энергии, применяемой в химических производствах. Экономия и пути рационального использования энергии и теплоты реакции. Топливно-энергетическая проблема и пути ее решения.

Химические процессы протекают с выделением, с затратой или взаимными превращениями энергии. В химической технологии энергия также расходуется на проведение вспомогательных опера­ций: транспортировку материалов и готовой продукции, дробле­ние, перевод из одного агрегатного состояния в другое, фильтра­цию, охлаждение, сжатие газов, контрольно-измерительное обслу­живание и др. Поэтому химическая промышленность по сравнению с другими отраслями является одной из самых энергоемких. Расход энергии на производство различных химических продуктов-неодинаков: одни требуют больших затрат, другие потребляют относительно небольшое количество энергии, третьи получаются с выделением товарной теплоты. Обычно в промышленном произ­водстве расход энергии оценивается количеством киловатт-часов (килоджоулей) или же количеством топлива, израсходованных на производство единицы конечной продукции (кВт-ч/т, кДж/кг, т/т, кг/м³). В химической промышленности используются разнообразные виды энергии: электрическая, тепло­вая, ядерная, химическая и световая. Электрическую энергию используют для про­ведения электрохимических (электролиз расплавов и растворов), электротермических (нагревание) и электромагнитных (электро­магнитное обогащение руд) процессов, а также в операциях, свя­занных с электростатическими явлениями (осаждение пыли и ту­мана в электрофильтрах, электрокрекинг углеводородов). Много электроэнергии расходуется при проведении различных физичес­ких операций: дробление, перемешивание, центрифугирование, транспортировка, фасовка, для работы вентиляторов, компрессоров. Для удовлетворения все возрастающих потребностей народного хозяйства в нашей стране ежегодно производят огромное количество электроэнергии. Электрическую энергию главным образом дают тепловые (ТЭЦ), атомные (АЭС) электростанции и гидро­электростанции (ГЭС). Тепловая энергия в химической промышленности используется Для нагревания реагентов при проведении химических реакций и осуществления самых разнообразных технологических операций:

сушки, выпарки, плавления, дистилляции и др. Источником тепловой энергии в ряде производств, как например цемента, стекла! керамических изделий, служат топочные газы, полученные сжиганием твердых, жидких и газообразных топлив. Большинство химических предприятий и отдельных цехов используют тепловую энергию в виде пара и горячей воды, получаемые от специальным котельных установок или ТЭЦ.

Ядерная энергия находит непосредственное использование при проведении разнообразных радиационно-химических процессов, которых с помощью радиоактивного излучения осуществляются реакции полимеризации, твердения или упрочения изделий из полимеров, синтеза фенола, анилина и других продуктов. Химическая энергия выделяется при проведении экзотермических реакций. Образующаяся при этом теплота используется для предварительного подогрева исходных продуктов, получения горячей воды, водяного пара или превращается в электроэнергию.

Световая энергия (ультрафиолетовое, инфракрасное излучение) находит все более широкое применение в химической промышленности: синтез хлороводорода, галогенирование органических соединений, изомеризация, обеззараживание воды и т.

Рациональное использование энергии. Большинство процессе химической технологии требуют затрат большого количества энергии, вследствие этого рациональное использование ее существенно влияет на себестоимость выпускаемой продукции. Эффективное использования энергии оценивается коэффициентом использования энергии, равным отношению количества теоретически необходимых затрат энергии на единицу продукции к количеству практически затраченной энергии.

Повышение коэффициента полезного действия может быть достиг­нуто различными путями: созданием реакционных аппаратов большой единичной мощности, использованием высоких концентра­ций исходных компонентов, снижением тепловых потерь в окру­жающую среду, совершенствованием теплоизоляции и конструктив­ного оформления аппаратуры, утилизацией вторичных энергетиче­ских ресурсов для технологических нужд, выработкой пара и элек­троэнергии. Особенно большое значение в химической промышлен­ности имеет утилизация теплоты продуктов реакции, выходящих из реакционных аппаратов для предварительного нагревания ис­ходных веществу поступающих в эти же или другие аппараты.