Рациональное использование энергии. Принцип организации энергосберегающих технологий и проблемы минимизации водопотребления

Химические предприятия потребляют большие количества энергии, поэтому энергетические затраты существенно влияют на технико-экономические показатели процессов. Критерием экономичного использования энергии служит коэффициент использования энергии η_э, определяемый по уравнению:

η_э = W_т/W_пр*100%

где W_т и W_пр соответственно количество энергии, затрачиваемое теоретически и практически на получение единицы продукта.

Во многих производствах этот коэффициент очень низкий, что свидетельствует о непроизводительном расходе энергии. Поэтому большое практическое значение имеют мероприятия, направленные на повышение η_э.

Из всех видов потребляемой в химической промышленности энергии первое место принадлежит тепловой энергии. Степень использования тепла в химико-технологическом процессе определяется тепловым коэффициентом полезного действия η, выражаемым уравнением:

η_э = Q_т/Q_np*100%

где Q_т и Q_np — соответственно количество тепла, теоретически н практически затрачиваемое на осуществление химической реакции.

Использование вторичных энергетических ресурсов (отходов) повышает коэффициент использования энергии. Энергетические отходы могут быть использованы в химической и других отраслях промышленности для выработки электрической и тепловой энергии в утилизационных установках; отработанный пар и горячая вода обычно расходуются непосредственно (без преобразования в другие энергоносители) для отопления и горячего водоснабжения.

Особенно большое значение в химической промышленности имеет утилизация тепла продуктов реакции, выходящих из реакционных аппаратов, для предварительного нагревания материалов, поступающих в эти же аппараты. Такой нагрев осуществляют в аппаратах, называемых регенераторами, рекуператорами, теплообменниками. Реагенты поступают в теплообменник, где нагреваются за счет тепла горячих продуктов, выходящих из реакционного аппарата, и затем подаются в реактор. По этой схеме теплообмен между горячими и холодными продуктами происходит через стенки трубок теплообменника, аппараты такого типа называют рекуператорами (теплообменниками).

Регенераторы также применяются для утилизации тепла газов; они представляют собой периодически действующие камеры, заполненные насадкой (обычно насадкой служат решетки из кирпича). Для создания непрерывного процесса необходимо иметь по крайней мере два регенератора. При организации такой периодической работы регенераторов обеспечивается постоянный подогрев холодного газа за счет тепла отходящего горячего газа.

Тепло газообразных продуктов реакции и отходящих газов часто используют для производства пара в так называемых котлах утилизаторах.

Тепло отходящих продуктов на химических заводах может быть также использовано для сушки, выпаривания, дистилляции и других процессов.