Химия в промышленности (стр. 4 )

1,6 х1012 м3 горных пород и отходов переработки по­лезных ископаемых, и на каждого человека в год образуется 400 кг бытовых отходов. Металлы в виде вторичного сырья (так называемо­го скрапа) используют уже сейчас довольно широко: около половины мирового производства стали базируется на скрапе. Он же покры­вает от 20 до 60% потребности в важнейших металлах.

До поступления на химическое производство минеральное сырье, как правило, подвергается предварительной обработке, после кото­рой его состав и свойства удовлетворяли бы требованиям данного технологического процесса. Такая обработка состоит из совокуп­ности механических, химических и физико-химических операций: измельчение, укрупнение, обезвоживание, обогащение или флота­ция. Флотация основана на различной смачиваемости водой полез­ных компонентов и пустой породы минерального сырья. Например, флотацией полиметаллических сульфидных руд получают концент­раты, отделяя при этом пустую породу.

3. Взаимоконтроль

Составить тест по изученной теме.

Примерный тест

1. Рудное сырье, или руда, служит для получения

a.  неметаллов;

b.  металлов;

c.  металлов и неметаллов.

2.Нерудное минеральное сырье является источником получения

a.  неметаллических химиче­ских продуктов;

b.  металлических химических продуктов;

c.  металлических и неметаллических продуктов.

3. Горючее минеральное сырье слу­жить в качестве

a.  получения электроэнергии;

b.  конструктивных материалов;

c.  топлива.

4. Неиссякаемыми источниками сырья является

a.  вторичное сырье;

b.  первичное сырье;

c.  не то и не другое

5. До поступления на химическое производство минеральное сырье подвергается предварительной обработке. Она состоит из совокуп­ности

a.  механических;

b.  химических;

c.  физико-химических операций;

d.  всех перечисленных выше операций.

4. Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях

Урок 3.

Тема: Энергетика в химической промышленности.

Цель: изучить источники энергии для осуществления химико - технологических процессов; понятие топлива и его классификацию; принципы развития топливной энергетики в России;

- развивать умение логически излагать свои мысли, сравнивать, анализировать и делать выводы по изученной теме.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Предъявление нового материала.

Лекция - беседа

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Химическая промышленность — самая энергоемкая отрасль на­родного хозяйства. В таблице 1 показано, какое количество энер­гии необходимо затратить на получение тонны продукта (алюми­ния, стали, цемента, нефти, бумаги).

Таблица1. Необходимые количества энергии для производства

1 т продукта. (в среднем в мире)

Способ получения продукта	Энергопотребление на 1 т, в ГДж и т условного топлива
алюминия	стали	цемента	нефти	бумаги
Действующая технология	211,0 7,2	28,49 0,97	9,50 0,32	4,75 0,16	42,20 1,4
Реально возможная техно­логия	179,36 6,1	17,94 0,6	4,00 0,14	3,69 0,126	26,38 0,9
Теоретически рассчитанная технология	26,37 0,9	6,33 0,21	0,74 0,025	0,42 0,014	0,21 0,007
1 ГДж соответствует 109 Дж; 1 т условного топлива — 29,3 МДж/кг.

В России химическая промышленность выпускает 7% всей про­мышленной продукции, а потребляет 20% энергии. За рубежом это соотношение еще более контрастно.

Основным источником энергии для осуществления химико-тех­нологического процесса является электрическая энергия и внутрен­няя энергия (получаемая при сгорания топлива).

Электрическая энергия используется:

1) для различных электро­химических процессов (электролиз растворов и расплавов солей);

2) для электротермических процессов (плавление, возгонка, полу­чение элементного фосфора и т. д.);

3) в электромагнитных процес­сах (разделение продуктов);

4) в электростатических процессах (электрокрекинг углеводородов) .

Внутренняя энергия используется для разнообразных физиче­ских процессов (нагревание, плавление, сушка и т. д.) и для нагре­вания реагентов при химических превращениях.

Топливо — это материал, служащий источником энергии. На­звание топлива, как правило, отражает его природу или назначе­ние (например, горючие вещества, ядерное топливо, ракетное топливо и т. д.). В горючих веществах основной составной частью является углерод. Эти вещества находят широкое применение для получения энергии или служат сырьем в химической промышленности. По происхождению топливо делится на природное (нефть, уголь, природ­ный газ и пр.) и искусственное (кокс, моторные топлива и пр.), а по агрегатному состоянию — на твердое, жидкое и газообразное. Мировые запасы энергии различных источников приведены в табли­це 2, а виды топлива — в таблице 3.

Таблица2. Мировые запасы энергии различных источников

Источники энергии

Запасы энергии, млрд. кВт-ч

480х103 5,8х106 30х106 700х103 80х103 223х103 200х103 150х106 150х103 70х106 23х103 Практически безграничны

Торф

Угли бурые

Угли каменные

Сланцы горючие

Газ природный

Нефть

Древесина (годовой прирост)

Энергия Солнца

Энергия ветра

Энергия приливов и отливов

Энергия рек

Энергия ядерного горючего

Таблица 3. Виды топлива

Название топлива	Содержание углерода, %	Теплота сгорания, кДж/кг
Антрацит	95	34000
Каменный уголь	75—90	35000
Бурый уголь	65—70	28000
Торф сухой	55—60	23000
Нефть	80—87	44000
Природный газ	До 95% метана	50000

В настоящее время основным источником получения внутрен­ней энергии служит нефть. В топливно-энергетических балансах промышленно развитых стран доля нефти составляет 47%, газа — 17%, угля — 30%. Остальные 6% приходятся на все прочие источ­ники энергии, включая гидроэлектростанции, атомные электро­станции, геотермальные, ветровые, солнечные и другие установки. Тенденция увеличения расхода природного газа и нефти объясняет­ся большей их экономичностью (относительная простота добычи, транспорта, хранения и использования). Однако природные ресурсы нефти и газа ограничены и невосполнимы

Очевидно, что и сегодня, и через 25 лет нефть сохранит свою лидирующую позицию. Вместе с тем ее вклад в энергоресурсы заметно сократится, и будет компенсироваться возросшим вкладом угля, газа, ядерного горючего, энергии Солнца и других видов во­зобновляемой энергии, включая биоэнергетику.

Основным принципом топливной энергетики нашей страны является максимальное и комплексное энерготехнологическое использова­ние топливных ресурсов.

Из соображений экономии вытекает не­обходимость:

1) максимального использования теплоты;

2) вторич­ного использования теплоты;

3) регенерации и рекуперации теплоты;

4) уменьшения потерь теплоты в окружающую среду;

5) макси­мального использования местных топливных ресурсов и производ­ственных отходов.

Теплота, выделяющаяся при химических превращениях в реак­торе, используется для нагревания исходных продуктов. Горя­чие газы, проходя по трубам, отдают теплоту воде, находящейся в межтрубном пространстве, а образующийся пар применяется далее.

Бережное расходование энергетических ресурсов — хозяйствен­ная политика нашей страны. Это — увеличение к. п.д. технологических процессов, снижение металлоемкости оборудования, снижение удель­ных расходов энергоресурсов, повышение эффективности процес­сов производства и передачи электроэнергии.

В будущем восполнение топливных ресурсов связывают с ра­циональной переработкой угля, который будут сжижать (запасы угля превышают 95% от запасов природных топлив).

Неисчерпаемые возможности таит ядерная энергетика. Расчеты показали, что при правильном использовании урана можно не бо­яться его истощения в ближайшие тысячелетия. В перспективе получение энергии управляемым термоядерным синтезом ядер дейтерия и трития.

В промышленности твердое топливо сжигают в печах непрерыв­ного действия. Принцип непрерывности осуществляется при помо­щи подвижной колосниковой решетки (рис. 17) , на которую непрерывно подается твердое топливо. Жидкое топливо вводится в топку через форсунку при помощи водяного пара или сжатого воздуха. Еще лучше смешивается с воздухом и полнее сгорает газообразное топ­ливо. Для сжигания газообразного топлива используются особые керамические печи, в которых горючий газ и требуемое количество воздуха подаются в мельчайшие каналы, где происходит сгорание.

трубы с водой

колосники

Газообразное топливо имеет ряд преимуществ перед твердым топливом: 1) экономически более выгодна добыча и транспорти­ровка;

2) упрощается устройство топок и облегчается труд челове­ка при подаче топлива в печь;

3) упрощается управление процессом горения и облегчается соблюдение гигиены труда;