Principalele surse de energie pentru industrie sunt combustibilii fosili și produsele lor de prelucrare, apă, abur, biomasă și combustibil nuclear. O parte nesemnificativă este reprezentată de energia eoliană, solară, maree și geotermală.
Cantitatea de energie produsă în prezent pe planetă este de aproximativ 3 × 10 14 kWh pe an.
Toate resursele energetice sunt împărțite în primar și secundar, combustibil regenerabil și neregenerabil, combustibil și non-combustibil.
Resursele de energie neregenerabile sunt asociate cu fosile combustibile. Printre acestea se numără cărbunele, petrolul, gazele naturale, turba, șisturile de petrol, nisipurile gudronate. Tipurile de energie rămase sunt regenerabile. Acestea includ energia soarelui, a vântului, a mareelor, a energiei bio și geotermale. Toate tipurile de resurse energetice enumerate sunt primare.
Resursele secundare de energie se numesc potențialul energetic al produselor finale, subproduselor și produselor intermediare și al produselor reziduale de producție chimică utilizate pentru alimentarea cu energie a plantelor, mașinilor și mecanismelor. Acestea includ căldura reacțiilor exoterme, entalpia deșeurilor din proces, precum și energia potențială a gazelor comprimate și a lichidelor. Întreprinderile de rafinare a petrolului, industria petrochimică, gaze și chimică, precum și metalurgia, au cele mai mari resurse de energie secundară, în principal sub formă de energie termică. Schematic, clasificarea surselor de energie este prezentată în Figura 2.5.
Fig. 2.5. Clasificarea resurselor energetice
2.2.3. Utilizarea rațională a energiei
O mare parte din costurile energiei din produsele chimice necesită o abordare rațională și economică a utilizării energiei. Criteriul de rentabilitate este coeficientul de utilizare a energiei egal cu raportul dintre cantitatea de energie necesară teoretic pentru producerea unei unități de producție și energia reală consumată.
În cazul proceselor endotermice la temperaturi ridicate, acest coeficient nu depășește 0,7, adică mai mult de 30% din energie este pierdută cu produsele de reacție sau prin transferul de căldură prin perete în mediul înconjurător.
Există o serie de metode pentru reducerea pierderilor de căldură, care se reduc la două tipuri: dezvoltarea tehnologiilor de economisire a energiei și utilizarea economică a energiei în cadrul tehnologiei existente.
Primul tip include următoarele activități:
- dezvoltarea de noi tehnologii de economisire a energiei;
- înlocuirea metodelor de separare aplicate cu cele mai puțin consumatoare de energie, de exemplu rectificare pentru extracție;
- crearea de scheme combinate de tehnologii energetice care combină operațiunile tehnologice care au loc cu absorbția și eliberarea energiei.
Al doilea tip de măsuri de economisire a energiei este:
- reducerea pierderilor de căldură datorate izolației termice efective și reducerii suprafeței radiative a echipamentului;
- reducerea pierderilor de rezistență electrică în procesele electrochimice.
2.2.4 Noi tipuri de energie în tehnologia chimică
În ultimele decenii, noi tipuri de energie au fost introduse din ce în ce mai mult în tehnologia chimică, utilizând procese chimice în plasmă, ultrasunete, expunere la radiații foto și radiații, descărcări electrice de joasă tensiune și radiații laser. Aceste acțiuni extreme promovează activarea moleculelor sistemului de reacție, apariția particulelor excitate în el și inițierea unui proces chimic, inclusiv cu selectivitate ridicată. Această zonă constituie o nouă ramură a chimiei - chimie de înaltă energie (HVE), care studiază compoziția, proprietățile și transformările chimice în sistemele care conțin particule excitate.
Dintre procesele de mai sus, cele mai promițătoare și universale sunt procesele chimice din plasmă. Ele diferă în cursul proceselor chimice în starea plasmatică.
Există plasmă cu temperatură scăzută (10 3 - 10 4 K) și temperatură înaltă (10 6 - 10 8 K). În tehnologia chimică se utilizează plasmă cu temperatură joasă. Studiile privind utilizarea plasmei în industria chimică au fost efectuate în mai mult de 70 de procese tehnologice, dintre care unele au fost introduse în producție, incluzând:
- sinteza compușilor refractari, cum ar fi carburile de uraniu și tantal, titanul, aluminiu, nitrurile de tungsten;
- reducerea metalelor de oxizi și săruri (fier, aluminiu, wolfram, nichel, tantal);
- oxidarea diferitelor substanțe (azot, acid clorhidric, monoxid de carbon, metan);
- piroliza materiilor prime hidrocarbonate;
- Sinteza în etape din elemente (amoniac, cianură de hidrogen, hidrazină, fluorocarbon);
- sinteza compușilor formați numai în condiții de plasmă: ozon, difluorură de krypton, oxid de sulf (II), oxid de siliciu (II).
La scară industrială, procesele chimice din plasmă sunt utilizate pentru a produce acetilenă și hidrogen din gazele naturale, acetilena, etilenă și hidrogen din produsele petroliere, dioxidul de titan.
Procesele chimice cu plasmă au un timp de contact foarte scurt de 10 -2 - 10 -5 s. Un timp de contact scurt determină dimensiunile nesemnificative ale reactorului. Procesele chimice din plasmă sunt ușor controlate, optimizate și modelate, iar costurile de energie pentru implementarea lor nu sunt mai mari decât în procesele tradiționale.
Un loc special în multe surse promițătoare de energie este hidrogenul. Aplicarea sa are mai multe avantaje:
- larg răspândită în scoarța pământului (fosile combustibile) și sub forma unor resurse de apă inepuizabile practic;
- curățenia ecologică a produselor de ardere (apă);
În Rusia, cea mai economică sursă de hidrogen este gazul natural, din care hidrogenul este produs prin conversia cu abur-oxigen sau cu abur-aer, pe baza reacțiilor chimice (2.4, 2.5):
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: