2020-01-14
186
1. модернизация действующего и замена устаревшего энергетического и энергоиспользующего оборудования, машин и механизмов;
2. оптимизация режимов работы энергетических и технологических установок в целях снижения удельных расходов топлива, тепловой и электрической энергии;
3. широкое использование современных приборов и автоматизированных систем для учета и контроля расхода топлива, тепловой и электрической энергии;
4. повышение уровня использования вторичных топливно-энергетических ресурсов, максимальное применение рекуперации теплоты в технологических агрегатах и использование теплоты вентиляционных выбросов для предварительного подогрева вентиляционного воздуха, а также утилизация других видов низкопотенциальной теплоты с помощью тепловых насосов;
5. снижение потерь топлива и нефтепродуктов при транспортировке, хранении и использовании, а также тепловой и электрической энергии при производстве и передаче.
При всей важности перечисленных направлений для всей отрасли приоритетным является рациональный выбор источников топливо- и энергоснабжения, а также всемерная экономия энергоресурсов и их вторичное использование.
По характеру применения вторичных энергоресурсов (ВЭР) их подразделяют на горючие, тепловые, механические.
К горючим ВЭР относятся горючие газы (отходящий газ в производстве технического углерода, метано-водородная фракция в производстве этилена, адсорбционные газы в производстве мономеров для синтетических каучуков), жидкие углеводороды и твердые остатки.
К механическим ВЭР относится энергия сжатых до определенного давления газов, образующихся в технологическом процессе.
К тепловым ВЭР относятся:
-физическая теплота уходящих дымовых газов технологических печей нефтеперерабатывающих заводов, заводов синтетического каучука, производств этилена, аммиака;
-физическая теплота контактных газов, газов регенерации каталитического крекинга, нагретых продуктовых потоков нефтепродуктов при переработке нефти, сырья и продуктов в производстве каучука, аммиака, бутиловых спиртов, этилового спирта;
-физическая теплота охлаждающей воды после скрубберов-конденсаторов, теплообменной аппаратуры;
-физическая теплота отработанного пара, пара вторичного вскипания конденсата от паровых турбин.
Параметры вторичных энергоресурсов изменяются в широком диапазоне. В зависимости от них вторичные тепловые энергоресурсы делятся на высокопотенциальные (температура 400 градусов С и выше), среднепотенциальные (250-400 градусов С) и низкопотенциальные.
В химической промышленности в основном образуются низкопотенциальные вторичные энергоресурсы: жидкости с температурой 100 градусов С и ниже, дымовые газы с температурой 250 градусов С и ниже, вентиляционные выбросы. Их использование затруднено вследствие наличия в них агрессивных примесей. Кроме того, потребность в низкопотенциальной теплоте на предприятиях ограничена.
Другая особенность отрасли – наличие во многих производствах вредных горючих и негорючих отходов, которые обязательно необходимо подвергать термическому обезвреживанию. Образующиеся при этом дымовые газы практически не утилизируются.
В отрасли имеются большие возможности по повышению уровня использования ВЭР. Основными направлениями использования вторичных энергоресурсов в химической отрасли являются:
- утилизация отходящих дымовых газов и теплоты нагревательных установок и утилизационных котельных агрегатов;
- вторичное использование греющего пара (передача пара после обогрева аппаратов, где требуется высокая температура, на аппараты с небольшой температурой обогрева и для отопления);
- максимальное использование изоляционных и экранирующих устройств;
- предотвращение тепловых потерь, особенно в зимнее время;
- тщательный подбор электродвигателей пропорционально мощности рабочих машин и аппаратов;
- повторное использование воды.
Образующиеся в химических производствах ВЭР могут использоваться непосредственно в виде топлива, либо преобразовываться в иные энергоносители в специальных утилизационных установках.
Направления преобразования вторичных энергоресурсов зависят от трех факторов:
-количества ВЭР, образующихся в единицу времени;
-степени непрерывности их получения;
-температурного уровня.
Опыт показывает, что использование ВЭР экономически весьма эффективно. Капиталовложения в утилизационные установки окупаются в среднем за 0,8-1,5 года. Себестоимость тепловой энергии, получаемой в котлах-утилизаторах, работающих на отходящих газах технологических печей, составляет не более 50% от себестоимости такой энергии на установках, использующих первичные энергоресурсы. Попутная тепловая энергия от расположенных рядом ТЭЦ обходится предприятиям отрасли в 3-4 раза дороже, чем собственные ВЭР.
- ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ ОТРАСЛИ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
В промышленности вода используется в качестве исходного сырья, растворителя, теплоносителя, транспортного средства. Общий годовой расход свежей воды в промышленности стран СНГ составляет порядка 110 куб. км, из них 25 куб. км – безвозвратные потери. На долю оборотного водоснабжения приходится более 70% общего водопотребления.
Крупными потребителями воды являются предприятия химической отрасли. В ряде химических производств вода используется в качестве рабочей среды.
Масштабы потребления воды в отрасли определяются спецификой производства.
Удельный расход воды в химических производствах колеблется в очень широких пределах и составляет (в куб. м на 1 т готовой продукции):
Азотные удобрения 350-400
Пластические массы 500-1000
Аммиак 1000
Целлюлоза 1500
Синтетический каучук 2000
Синтетические волокна 2500-3000
Широкий ассортимент химических соединений, контактирующий с водой во время химического производства определяет и состав образующихся на предприятии сточных вод.
В зависимости от специфики производств в состав загрязненных сточных вод могут входить: взвешенные вещества, углеводороды, нитриты и нитраты, фенолы, формальдегид, серосодержащие и фосфорсодержащие соединения, синтетические жирные кислоты и спирты, поверхностно-активные вещества, пестициды и прочие материалы.
Степень загрязнения сточными водами многих рек и водоемов становится угрожающей. Поэтому важное значение приобретает очистка сточных вод от вредных веществ.
Очистка сточных вод требует значительных эксплуатационных затрат и капитальных вложений. Так, например, по Селенгинскому целлюлозно-бумажному комбинату в удельных капиталовложениях на производство тарного картона составляющая очистных сооружений превышает 10%. По Байкальскому ЦБК такие вложения намного выше.
Проблема промышленных сточных вод химических предприятий решается по ряду направлений:
1. всемерное сокращение количества сточных вод за счет их замкнутого цикла в производстве, а также сжигание загрязненных отходов с предварительным выпариванием и утилизацией теплоты, выделяющейся при сгорании органической части;
2. широкое применение естественной очистки путем спуска сточных вод под землю и использования сточных вод в земледелии для удобрения почв;
3. биологическая очистка и аэрация в искусственных и естественных прудах и накопителях;
4. очистка с помощью химических средств и адсорбентов.
Методы очистки сточных вод.
В настоящее время используются механические, биологические и химические методы очистки сточных вод химических производств.
В основе механических методов очистки лежит разделение жидкой и твердой фазы сточных вод с помощью решеток, фильтров, отстойников, песколовок, нефтеловушек и т.п. Данный способ относится к разряду регенеративных методов, так как позволяет выделить механические примеси или нерастворимые в воде органические продукты из сточных вод без нарушения их структуры и состава. Выделенные вещества могут быть возвращены в технологический процесс или реализованы на сторону.
Механический метод достаточно дешев, однако не позволяет очистить сточные воды от растворенных в них химических соединений.
После механической очистки сточные воды химических предприятий подвергаются естественной или искусственной биологической очистки.
Естественная биологическая очистка осуществляется на полях фильтрации или полях орошения.
Искусственная биологическая очистка проводится в специальных сооружениях – аэротенках, куда помещается активный ил. Суть метода заключается в поглощении определенных органических соединений микроорганизмами при соответствующих технологических условиях.
Достоинства метода: высокая санитарная эффективность, т.к. вредные вещества расщепляются микроорганизмами до диоксида углерода и воды.
Недостатки метода: низкая скорость процесса и большие площади, занятые под процесс. Высокая чувствительность микроорганизмов к другим токсичным веществам. Относительно высокие капитальные и эксплуатационные затраты.
Химические методы очистки основаны на химических превращениях вредных веществ в сточных водах в безвредные, либо их выделении и возвращении в технологический процесс. Их делят на регенеративные и деструктивные.
При высоком содержании вредных веществ в сточных водах одним из распространенных регенеративных методов является метод экстракции вредных веществ селективными растворителями. В качестве экстрагентов применяют этилацетат, бутилацетат, бензол, бензин, диизопропиловый эфир, гексиловый спирт и др. При выборе экстрагента надо иметь в виду, что он должен обладать высокой растворяющей способностью по данному соединению, не должен растворяться в воде и не вызывать коррозии оборудования.
Достоинства метода: возможна очистка любых объемов сточных вод с повышенной концентрацией вредных соединений. Возможность выделения из состава сточных вод вредных компонентов и возвращения их в процесс.
Недостатки метода: недостаточная степень очистки сточных вод. Сложность технологической схемы. Повышенный расход энергии на стадии регенерации экстрагента. Высокие эксплуатационные расходы.
В случае малого содержания вредных соединений в сточной воде применяется сорбционный метод. В качестве сорбентов используются активированный уголь, шлак и зола.
Достоинства метода: высокая степень очистки сточных вод (до 97%). Низкие эксплуатационные затраты. Возможность регенерации вредных соединений.
Недостатки метода: высокий расход энергии при регенерации адсорбента. Невысокая скорость процесса сорбции.
При высокой концентрации в сточных водах вредных летучих веществ для их очистки используется метод эвапорации. Он заключается в пропускании через сточную воду насыщенного водяного пара, который выдувает из воды летучие вредные соединения. Смесь пара и вредных соединений пропускается через раствор щелочи, которым вредные соединения поглощаются. Освобожденный от примесей водяной пар возвращается в процесс. Степень улавливания вредных веществ при эвапорации не превышает 90%.
Достоинства метода: Простота технологического оформления процесса и эксплуатации. Возможность вторичного использования вредных соединений.
Недостатки метода: недостаточная степень очистки сточных вод. Высокая энергоемкость процесса за счет потери части пара.
Когда применение регенеративных методов невозможно или их применение не дает нужной степени очистки применяют деструктивные химические методы очистки сточных вод. Наиболее распространенными деструктивными методами очистки являются:
1. окисление вредных веществ активным хлором, диоксидом хлора или хлорной известью;
2. озонирование вредных веществ;
3. нейтрализация вредных веществ с помощью минеральных кислот или щелочей;
4. сжигание сточных вод;
5. каталитическое окисление вредных соединений.
Последний метод является особенно перспективным в химической отрасли. Степень очистки сточных вод при этом методе достигает 98%.
В качестве катализаторов могут быть использованы соединения марганца, меди, железа, цинка, ванадия, хрома. Катализатор должен отвечать требованиям: обладать высокой активностью и селективностью, механической прочностью и водостойкостью. Сточные воды, поступающие на катализатор не должны содержать высококипящих органических веществ, высокомолекулярных и галогеносодержащих соединений.
Достоинства метода: высокая степень очистки и высокая скорость подачи сточных вод. Высокая экологическая эффективность. Низкий уровень капитальных и эксплуатационных затрат.
Недостатки метода: высокая чувствительность катализаторов к каталитическим ядам и возможность закоксовывания.
