2020-06-08
558
— создание оптимальных условий проведения химических реакций: выбор температурного режима, давления, катализаторов, которые значительно увеличивают скорость химической реакции. На некоторых конкретных производствах возможны частные принципы: принцип противотока, прямотока веществ; увеличение поверхности соприкосновения реагирующих веществ;
— полное и комплексное использование сырья: циркуляция, получение офлюсованных агломератов (производство чугуна и стали), безотходное производство и т. п.;
— использование теплоты химических реакций: принцип теплообмена, утилизация теплоты реакций в нуждах производства и местности;
— принцип непрерывности: обеспечение полной автоматизации механизаций, компьютеризации;
— защита окружающей среды и человека: автоматизация вредных производств, герметизация аппаратуры, утилизация отходов производства, нейтрализация выбросов в атмосферу. Подробно см. тему " Научные принципы организации химического производства"
Технологические СОСТАВЛЯЮЩие ПРОИЗВОДСТВенного процесса
1) Аппаратура — технологическое оборудование для осуществления обработки сырья и утилизации отходов, а также осуществления всех этапов получения самого продукта производства. Аппаратура устанавливается стационарно и работает в течение определенного срока допуска:
2) Сырье — это либо природный материал, не прошедший химической обработки, но используемый для получения различных продуктов, либо полученный в химическом производстве продукт. Сырьем могут быть отходы производств, а также изделия, отслужившие свой срок.
3) Вторичное сырье. Кроме природных веществ на химических заводах применяют вторичное сырье: полупродукты и отходы производства. Химия использует отходы многих производств, поэтому важным фактором ее размещения является комбинирование производства, особенно с металлургией. Возможности комбинирования и использования разнообразного сырья так велики, что позволяют строить предприятия химической промышленности почти повсеместно. Но это нецелесообразно из-за высокой энерго- и водоемкости производств.
4) Вспомогательные материалы: вода, топливо, окислители, растворители, катализаторы.
Вода играет очень важную роль в химическом производстве. В некоторых процессах она выполняет роль образующей среды - то есть используется для приготовления растворов и взвесей (например, пульпы при обогащении полезных ископаемых), в других химических процессах вода выполняет роль реагента, участвующего в химических реакциях (например, реакции гидролиза). Вода хороший теплоноситель, так как обладает большой теплоемкостью (процессы теплообмена). Холодной водой охлаждают реагирующие массы, нагретые в результате экзотермических реакций, а горячим водяным паром или горячей водой подогревают взаимодействующие вещества для ускорения реакций, особенно эндотермических.
Величина, характеризующая затраты ресурсов (воды, сырья, энергии) на производство единицы продукции называется ресурсоемкостью производства.
Водоемкость производства - частный случай ресурсоемкости. Расход воды на современных предприятиях огромен. Например, чтобы получить 1 т аммиака требуется 1500 куб. м воды. Поэтому все предприятия строятся рядом с водными источниками. Одна из главных задач современного производства —сокращение объемов потребления чистой воды за счет создания систем оборотного водоснабжения. Это возможно сделать, если образующиеся сточные воды производства охладить и очистить на современных охлаждающих и очистных установках. В результате сокращается потребление воды и предотвращается сброс опасных отходов. В некоторых технологических операциях можно также заменить водяное охлаждение на воздушное.
5) Энергия. Большинство химических процессов требуют затрат энергии. Она расходуется на транспортировку сырья и готовой продукции, сжатие газов, дробление твердых веществ, работу контрольно-измерительных приборов, протекание эндотермических реакций.
Величина, характеризующая затраты энергии на единицу выпускаемой продукции называется энергоемкостью производства.
Например, на производство 1 т аммиака требуется 3200 кВт/ч электроэнергии, а на производство 1 т алюминия — 1900 кВт/ч. Значит, производство аммиака является более энергоемким, чем производство алюминия. Энергоемкость - также частный случай ресурсоемкости.
В химической промышленности используют электрическую, тепловую, ядерную, химическую и световую энергию. Электрическую энергию используют для проведения электролиза расплавов и растворов веществ, нагревания, в операциях, связанных с электростатическими явлениями. Электроэнергию вырабатывают ТЭС, АЭС, ГЭС. Тепловая энергия необходима для нагрева реагирующих веществ, для сушки, плавления, дистилляции, выпаривания и др. Ядерную энергию главным образом используют для получения электроэнергии. Но такие реакции, как полимеризация, синтезы фенолов и анилина проводят с помощью радиоактивного излучения. Химическая энергия выделяется в виде теплоты в результате экзотермических реакций. Ее используют для предварительного подогрева исходных веществ, получения горячей воды, водяного пара. При получении 1т серной кислоты из серы выделяется 5МДж теплоты, а общие затраты на ее производство составляют всего 0,36 МДж. Излишки поступают к другим потребителям в виде пара и электроэнергии. Световую энергию (ультрафиолетовое, инфракрасное, лазерное излучение) используют при синтезе хлороводорода, галогенировании органических веществ, реакциях изомеризации.
Классификация сырья
Сырье, используемое в промышленности, классифицируют по следующим признакам.
1. По агрегатному состоянию различают
- твердое (руды, горные породы, твердое топливо)
- жидкое (нефть, рассолы),
- газообразное (природный и попутные газы, воздух) сырье.
2. По составу сырье делят на минеральное и органическое (растительное и животное).
- К минеральному сырью относят все виды руд, а также нерудные ископаемые: сера, фосфориты, калийные соли, поваренная соль, песок, глины, слюда (из них получают неметаллы, удобрения, соду, щелочи, кислоты, керамику, цемент, стекло и др.).
- К органическому сырью относят ископаемое горючее: торф, уголь, нефть, природный и попутный нефтяной газ. К органическому сырью также относится сырье растительного и животного происхождения, его дают сельское, лесное и рыбное хозяйства.
