Энергия в химической технологии

Энерговооруженность общества является условием прогресса человечества, и уровень его материального благосостояния определяется количеством энергии, вырабатываемой на душу населения. Потребление энергии на Земле непрерывно возрастает.

В 1975 г. оно составило 0,25Q, в 2000 г. – 0,8Q, а прогноз на 2100 г. предполагает колоссальную цифру – 7,3Q, где Q = 2,3×10¹⁴ кВт×ч.

Выявлена определенная зависимость между потреблением энергии на душу населения обществом и средней продолжительностью жизни. Для достижения устойчивой средней продолжительности жизни, равной 80 лет, потребление энергии на душу населения составляет 7×10³ кВт×ч. Этот порог достигли или близки к нему такие страны, как Швеция, Япония, Израиль, Германия, США. В России же потребление энергии составляет 4×10³ кВт×ч, что соответствует продолжительности жизни менее 70 лет.

2.2.1. Использование энергии в химической технологии

Химическое производство – одно из самых энергоемких. Доля энергетических затрат в нем составляет 9 %, в то время как в среднем по промышленности она равна 2,5 %. При доле химической отрасли 6% во всей промышленности она потребляет до 12% всей вырабатываемой энергии.

В химической технологии энергия служит для проведения следующих операций:

– химических реакций;

– компрессии газов и жидкостей;

– нагрева материалов;

– проведения тепловых процессов, не связанных с химическими реакциями (ректификация, испарение и другие);

– проведения механических и гидродинамических процессов (фильтрование, измельчение, сушка).

В химическом производстве используют электрическую, тепловую, топливную, световую, ядерную и химическую виды энергии.

Электроэнергия необходима для электрохимических, электротермических, электромагнитных и электростатических процессов, а также для переноса различных материалов и приведения в действие машин и механизмов.

Тепловая энергия применяется для высокотемпературной переработки сырья (обжиг, нагрев аппаратуры, реагентов). Передачу тепла ведут за счет контакта нагреваемой системы с теплоносителем, в качестве которого наиболее распространены горячий воздух, топочные газы, горячая вода и водяной пар. Тепловая энергия, используемая в химической промышленности, делится на высокопотенциальную (более 350⁰С), среднепотенциальную (100 – 350⁰С) и низкопотенциальную (50 – 100⁰С).

Топливная энергия (энергия, полученная при сжигании топлива непосредственно на технологических установках) применяется для производства тепла и электроэнергии в печах специального назначения.

Световую энергию применяют для проведения процессов фотосинтеза, например, при производстве хлороводорода и галогенопроизводных.

Химическая энергия находит применение в работе химических источников тока.

Ядерная энергия применяется для проведения радиационно-химических процессов (например, некоторых полимеризационных процессов, а также для анализа, контроля и регулирования технологических процессов).

В химической промышленности на долю электрической энергии приходится примерно 40%, тепловой – 50%, топливной – 10%. Доля остальных видов энергии составляет менее 1%.