Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Энергетические (тепловые) балансы химических процессов
Введение. Химическая технология – прикладная наука о способах и процессах производства различных продуктов и материалов, осуществляемых с участием химических превращений на основе рационального использования сырья и энергии. Свое название химическая технология берет от трех слов: химия, которая имеет свою этимологию от греческого «технос» - искусство, ремесло и «логос» - ученье, наука. Далее Слайд№1 Как наука химическая технология имеет предмет изучения – химическое производство; цель изучения – создание целесообразного способа производства необходимых человеку продуктов; методы исследования – экспериментальный, моделирования, системный анализ. Химическая технология относится к естественным наукам, поскольку имеет дело с материальными явлениями и объектами. Процессы химической технологии можно классифицировать по различным признакам: характеру используемых технологий, происхождению и характеру сырья, характеру и потребительским свойствам продуктов. Наиболее фундаментальным является отраслевой принцип классификации, определяющей принадлежность процессов к группам перерабатываемого сырья или потребительским свойствам производимых продуктов. В этом плане необходимо выделить следующие отрасли химической технологии. Неорганическая химическая технология, включающая в себя следующие подотрасли: 1. основной неорганический синтез, включающий в себя производство кислот, щелочей, солей, аммиака, минеральных удобрений на их основе и других неорганических веществ; 2. тонкий неорганический синтез – малотоннажные производства, но крайне важных для самой химической промышленности неорганических веществ: катализаторов; неорганических препаратов, реактивов, редких элементов, материалов для электроники, лекарственных веществ и др.; 3. технология силикатов – производство вяжущих и строительных материалов, керамических изделий, стекла и др.; Металлургия –производства черных и цветных металлов. Слайд№1до, далее Слайд№2. Технология органических веществ, включающая в себя следующие подотрасли: 1. переработка ископаемого углеродсодержащего сырья - твердого топлива, нефти и газа – первичное разделение, очистка, облагораживание, конверсия углеводородного сырья;
2. нефтехимический синтез – производство органических продуктов и полупродуктов на основе переработки газообразных, жидких и твердых углеводородов, а также на основе оксидов углерода и водорода; 3. основной органический синтез – производство базовых продуктов органического синтеза, дающего начало всем остальным процессам более глубокой переработки органического сырья; 4. тонкий органический синтез – производство органических препаратов, реактивов, лекарственных веществ, душистых веществ, средств защиты растений и др.; 5. технология высокомолекулярных соединений, включающая в себя производство синтетических каучуков, пластмасс, химических волокон, пленок и др.; Технология переработки растительного и животного сырья. Слайд№2 до, далее Слайд№3. В соответствии с приведенной классификацией сырьевую основу соответствующей отрасли составляют: в неорганической химической технологии: · атмосферный азот и, в ограниченной степени, натриевая селитра, запасы которой быстро истощаются; · водород, который в промышленности производится конверсией и неполным окислением метана, конверсия твердого углеродного топлива, электролизом воды или водных растворов хлорида натрия; · кислород или воздух. Если необходимо иметь чистый кислород, то его сжижают при высоких давлениях и пониженной температуре, а затем подвергают фракционной перегонке. · Источником получения серной кислоты является элементарная сера, пирит и сульфиды цветных металлов. · Источником получения фосфорной кислоты и фосфат-содержащих удобрений являются фосфатные руды: апатиты и фосфориты. Источником получения серной кислоты в неорганическом синтезе и других продуктов на ее основе является элементарная сера, пирит и сульфиды цветных металлов. Источником получения фосфорной кислоты и фосфат-содержащих удобрений являются фосфатные руды: апатиты и фосфориты. Слайд№3 до, далее Слайд№4. В этих рудах фосфор находится в нерастворимой форме, главным образом, в виде фторапатита Ca5F(PO4)5 и трикальций фосфата Ca3(PO4)2. Апатит – минерал, входящий в состав изверженных пород. В России на Кольском полуострове имеются крупнейшие залежи апатито-нефелиновые руды. Нефелин (K,Na)2O·Al2O3·2SiO2·2H2O – сырье алюминиевой промышленности. Апатито-нефелиновую породу, содержащую до 70% апатита и до 25% нефелина, разделяют флотацией на апатитовый концентрат, в состав которого входит до 40% P2O5 и нефелиновую фракцию, которая после повторного обогащения содержит до 30% Al2O3. Фосфориты – породы, содержание в которых P2O5 колеблется от 20 до 30%.
Слайд№4 Первичным сырьем для производства органических веществ является природный газ, нефть, каменный уголь и, в меньшей степени, горючие сланцы и торф. Традиционные способы их переработки – пиролиз. Последние годы все большее значение приобретает синтез-газ, получаемый из всех перечисленных видов сырья путем парокислородной конверсии. Это особенно важно для твердых горючих ископаемых, залежей которых должно хватить на несколько сотен лет. Синтез-газ является основой для получения небольшой группы базовых продуктов органического синтеза, которые в сырьевом балансе промышленных органических продуктов составляют 90%. Сюда относятся этилен, ацетилен, пропилен, стирол, 1,3-бутадиен, бензол, толуол, ксилолы и др. Источником получения металлов в технически чистом виде, являются природные минералы, содержащие, как правило, часть пустой породы. Минералы руд представляют, в основном, оксиды и сульфиды металлов (Fe, Cu, Zn и др.), содержащие оксиды соединений, составляющих пустую породу. В черной металлургии к ним относятся Al2O3, SiO2, CrO, MgO и т.п. В то же время некоторые из этих оксидов могут служить рудами цветных металлов (например, Al2O3 в производстве алюминия). Химическая промышленность и смежные с ней отрасли, основанные на химических превращениях (нефтепереработка, нефтехимия, металлургия, целлюлозно-бумажная промышленность), являются крупнейшими потребителями энергии. Химические и нефтеперерабатывающие производства потребляют около 20% от энергопотребления всей промышленности. По расходу тепловой энергии химическая промышленность занимает второе место среди других отраслей хозяйственной деятельности, а по расходу электроэнергии – третье. Химические процессы подразделяются на экзо- и эндотермические. Слайд№4 до, далее Слайд№5.
Проведение эндотермических процессов требует дополнительного подвода тепла извне и поэтому, как правило, характеризуется гораздо большим энергопотреблением. В экзотермических процессах такого подвода обычно не требуется, так как тепло реакции может быть использовано для поддержания необходимого температурного режима. В высоко экзотермических процессах, протекающих при высоких температурах (400-600°С), часть избыточного тепла реакции может быть преобразовано в механическую энергию для транспортировки реагентов и продуктов, или создания повышенных давлений. Это дает существенную экономию энергии на производстве. Помимо затрат или экономии энергии, связанной с экзо- и эндотермичностью реакций, реализация любого химического производства связана с расходом энергии вспомогательных операций, таких как подготовка и транспортировка сырья, отвод продуктов, физические операции дробления, фильтрации, перемешивания, дистилляции и др.
Энергетические ресурсы разделяют на топливные (уголь, нефть, природный газ, сланец, битумные пески, торф, биомасса) и нетопливные (гидроэнергия, энергия ветра, лучистая энергия солнца и д.р.), возобновляемые и не возобновляемые, первичные и вторичные. Все возобновляемые энергетические ресурсы являются производными от энергии солнца, но в целях удобства их классифицируют по следующим категориям: солнечная энергия (прямая радиация); гидроэнергетические ресурсы (испарительно-конденсационный цикл); энергия ветра и волн; биомасса (растительного и животного происхождения). К практически неисчерпаемым относится геотермальные и термоядерные энергетические ресурсы, в геотермальные ресурсы включена глубинная теплота Земли, которая может быть использована как для теплоснабжения, так и для выработки электроэнергии. Термоядерные ресурсы (реакции синтеза) измеряются тепловыми эквивалентами преобразования дейтерия, содержащегося в морской воде и лития, находящегося в земной коре. К не возобновляемым энергетическим ресурсам относятся те, запасы которых по мере их добычи необратимо уменьшаются. К ним относятся: уголь, сланцы, нефть, битумные пески и природные газы. Все названные выше виды энергоресурсов относятся к первичным. Вторичными энергетическими ресурсами называется энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических установках, который не используется в самих установках, может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других установок. Например, вторичными энергоресурсами производства аммиака, наиболее энергоемкого в химической промышленности, являются жидкие углеводороды, танковые и продувочные газы, физическая теплота дымовых газов трубчатых печей и огневых подогревателей природного газа, физическая теплота конвертированных газов и синтез-газа. Вторичные энергетические ресурсы могут использоваться непосредственно без изменения вида энергоносителя для удовлетворения потребности в топливе или теплоте либо с изменением энергоносителя путем выработки теплоты, электроэнергии, холода или технической работы в утилизационных установках. Топливо называют энергетическим, если его используют для получения электрической и тепловой энергии. Топливо, непосредственно используемое в различных установках, в том числе в промышленных печах и для коксования, называют технологическим. В зависимости от агрегатного состояния топлива подразделяют на твердое, жидкое и газообразное. К твердым топливам относятся бурые и каменные угли, антрациты, торф, сланцы и дрова, а также продукты их переработки: кокс, полукокс, брикеты торфяные и угольные, термоантрацит, древесный уголь; к жидким – нефть, газовый конденсат и продукты их переработки: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, смолы и т.п.; к газообразным – природный, нефтепромысловый (попутный) и шахтный газы, а также сжиженный нефтезаводской, коксовый, полукоксовый, генераторный, водяной, доменный и др. Глава I
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 196; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.22.181.81 (0.007 с.) |