Energiaforrások
Az ipar legfontosabb energiaforrása a fosszilis tüzelőanyagok és feldolgozótermékeik, a víz, a gőz, a biomassza és a nukleáris üzemanyag. A jelentéktelen részesedést a szél, a nap, az árapály és a geotermikus energia számolja el.
A bolygón jelenleg gyártott energia mennyisége évente körülbelül 3 × 10 14 kWh.
Minden energiaforrás elsődleges és másodlagos, megújuló és nem megújuló, üzemanyag és nem üzemanyag.
A nem megújuló energiaforrások éghető fosszíliákhoz kapcsolódnak. Közülük szén, olaj, földgáz, tőzeg, olajpala, bitumenes homok. A fennmaradó energiatípusok megújíthatók. Ezek közé tartozik a nap, a szél, az árapály, a bio- és a geotermikus energia energiája. Minden felsorolt energiaforrás elsődleges.
A másodlagos energiaforrásokat a növények, gépek és mechanizmusok energiaellátására használt végtermékek, melléktermékek és köztes termékek, valamint vegyipari termelésből származó hulladéktermékek energiapotenciájaként nevezik. Ezek közé tartozik az exoterm reakciók hője, a folyamat során keletkező hulladéktermékek entalpia, valamint a sűrített gázok és folyadékok potenciális energiája. Az olajfinomítás, a petrolkémiai, a gáz- és vegyipar, valamint a kohászat szakosodott vállalkozásai a másodlagos energia legnagyobb forrásaival rendelkeznek, elsősorban hőenergia formájában. Az energiaforrások osztályozását a 2.5. Ábrán mutatjuk be.
Ábra. 2.5. Az energiaforrások osztályozása
2.2.3. Az energia ésszerű felhasználása
A vegyipari termékek energiaköltségeinek nagy része megköveteli az energiafelhasználás ésszerű és gazdaságos megközelítését. A nyereségesség kritériuma az energiafelhasználás együtthatója, amely megegyezik a termelési egység előállításához elvileg szükséges energia arányával és a ténylegesen elhasznált energiával.
Magas hőmérsékletű endotermikus folyamatok esetében ez az együttható nem haladja meg a 0,7-et, vagyis több mint 30% -a elveszett a reakciótermékekkel vagy a falon át történő hőátadással a környezetbe.
Számos módszer létezik a hőveszteségek csökkentésére, amelyek kétféleképpen változnak: az energiatakarékos technológiák kifejlesztése és az energia gazdaságos felhasználása a meglévő technológiában.
Az első típus a következő tevékenységeket tartalmazza:
- új energiatakarékos technológiák kifejlesztése;
- az alkalmazott elválasztási módszerek kicserélése kevésbé energiaigényesekkel, például kitermeléssel történő helyreigazítás;
- olyan kombinált energiatechnológiai rendszerek létrehozása, amelyek ötvözik az energiafelszívódással és -kibocsátással járó technológiai műveleteket.
A második típusú energiamegtakarítási intézkedések a következők:
- a hatékony hőszigetelés és a berendezés sugárzó felületének csökkentése által okozott hőveszteségek csökkentése;
- az elektromos ellenállások veszteségeinek csökkentése elektrokémiai folyamatokban.
2.2.4 Új típusú energiák a vegyipari technológiában
Az utóbbi évtizedekben, kémiai technológia intenzívebben új formáinak bevezetésével előállított energia felhasználásával plazma-kémiai folyamatok, ultrahang, foto- és sugárterhelés, alacsony feszültségű elektromos kisülés, lézersugárzás. Ezek a szélsőséges hatások hozzájárulnak az aktiválás a molekulák a reakció-rendszer, a megjelenése abban gerjesztett részecskék és kémiai iniciációs, beleértve a magas szelektivitást folyamatot. Ez a terület a kémia új szakasz - kémia nagy energiájú (HVE) tanulmányozza a készítmény, tulajdonságait és kémiai konverziós tartalmazó rendszerekben gerjesztett részecskék.
A fenti eljárások közül a legígéretesebb és egyetemesebb a plazma-kémiai folyamatok. Különbözőek a kémiai folyamatok során a plazmában.
Alacsony hőmérsékletű (10 3 - 10 4 K) és magas hőmérsékletű (10 6 - 10 8 K) plazma van. A kémiai technológiában alacsony hőmérsékletű plazmát használnak. A vegyiparban a plazma használatára vonatkozó tanulmányokat több mint 70 technológiai folyamatban végezték el, amelyek közül néhányat bevezettek a termelésbe, többek között:
- tűzálló vegyületek, például urán és tantál-karbidok, titán, alumínium, volfrám-nitridek szintézise;
- oxidok és sók fémjeinek csökkentése (vas, alumínium, volfrám, nikkel, tantál);
- különböző anyagok (nitrogén, hidrogén-klorid, szén-monoxid, metán) oxidációja;
- szénhidrogén nyersanyagok pirolízise;
- Egylépéses szintézis elemekből (ammónia, hidrogén-cianid, hidrazin, fluor-szénhidrogén);
- kizárólag plazma körülmények között képződő vegyületek szintézise: ózon, kripton-difluorid, kén (II) -oxid, szilikon-oxid (II).
Ipari léptékben a plazma-kémiai folyamatok során acetilént és hidrogént állítanak elő földgázból, acetilénből, etilénből és hidrogénből kőolajtermékekből, titán-dioxidból.
A plazma-kémiai folyamatok nagyon rövidek 10-2-10-5 s időtartammal. A rövid érintkezési idő határozza meg a reaktor jelentéktelen méreteit. A plazma-kémiai folyamatokat könnyedén vezérelhetjük, optimalizálhatjuk és modellezhetjük, és a megvalósításukhoz szükséges energiaköltségek nem magasabbak, mint a hagyományos folyamatoknál.
Különös hely számos ígéretes energiaforrásnál a hidrogén. Alkalmazása számos előnnyel jár:
- elterjedt a földkéreg (éghető fosszíliák) és gyakorlatilag kimeríthetetlen vízkészletek formájában;
- Az égéstermékek ökológiai tisztasága (víz).
Oroszországban a legelőnyösebb hidrogénforrás a földgáz, amelyből a hidrogén gőz-oxigén vagy gőz-levegő átalakítás révén keletkezik kémiai reakciók alapján (2.4, 2.5):