- •Введение
- •Основные принципы энергосберегающей политики в нефтепереработке и нефтехимии.
- •1Совершенствование технологии с целью снижения удельной энергоемкости.
- •1.1Выбор оптимального вида сырья
- •1.2Применение более эффективных катализаторов.
- •1.3Применение более эффективных физико-химических процессов выделения целевых продуктов.
- •1.4Применение комбинирования процессов, установок и производства
- •1.5Применение более совершенных видов оборудования, прогрессивных методов его расчета и условий эксплуатации
- •1.6 Совершенствование химической схемы процесса
- •2Повышение эффективности использования энергоресурсов
- •Химико-технологическая система (хтс)
- •3 Основные элементы хтс
- •4Топология химико-технологических систем
- •Энергокомплекс химико-технологических систем
- •5Структура энергокомплекса хтс
- •6Виды энергии
- •7Энергоресурсы и потребность хтс в энергии
- •8Подсистема рекуперации вторичных энергоресурсов (вэр)
- •9Энергетическая экспертиза хтс
- •9.1Основные этапы энергетической экспертизы
- •9.1.1Структуризация хтс
- •9.1.2Диагностика хтс
- •9.1.3Структуризация цели
- •9.1.4Структуризация путей достижения цели
- •9.1.5Отбор альтернатив
- •9.1.6Выбор окончательного решения
- •9.1.7Формализация цели
- •9.1.8Заключительный отчет
- •Теплоэнергетические системы промышленных предприятий (тэспп)
- •10Общая характеристика теплоэнергетических систем промышленных предприятий
- •11Основные подсистемы теплоэнергетических систем
- •11.1Подсистема паро- и теплоснабжения
- •11.1.1Система сбора и возврата конденсата.
- •11.2Подсистема водоснабжения
- •11.3Подсистема хладоснабжения
- •11.4Подсистема воздухоснабжения
- •11.4.1Система кондиционирование воздуха производственных помещений.
- •Анализ термодинамической эффективности хтс
- •12Понятие об эксергии
- •13Классификация эксергии
- •14Эксергетический и энергетический кпд
- •14.1Эксергетический баланс
- •14.2Энергетический баланс
- •14.3Форма представления эксергетического баланса
- •14.4Виды эксергетических потерь
- •15Изменение эксергии вещества при протекании химических и физических процессов
- •Термоэкономический анализ
- •16Задачи анализа
- •17Оптимизация проектирования подсистемы рекуперации вэр
- •Энерготехнологическое комбинирование
- •18Постановка задачи
- •19Синтез тепловой схемы
- •20Классификация структур тепловых схем
- •21Методика синтеза тепловой схемы
- •22Модели тепловых схем.
- •23Виды энерготехнологического комбинирования
- •23.1Термохимическая регенерация
- •23.2 Комбинирование химико-технологического и ядерного процессов
- •23.3Тепловое и силовое комбинирование
- •23.4Комбинирование экотехнологических и энергетических процессов
- •23.5Комбинирование экзо- и эндотермических реакций в одном реакционном объеме
- •23.6Комбинирование процессов испарения и конденсации в одном аппарате
- •23.7Комбинирование тепловых потоков в подсистемах разделения многокомпонентных смесей
- •23.8Комбинирование плазмохимической и энергетической установок
- •23.9Комбинированное использование тепловых отходов
- •Системный анализ и синтез эффективных энерготехнологических комплексов нефтехимических производств.
- •24Методические вопросы анализа и синтеза энерготехнологических комплексов
- •24.1Методика эксергетического анализа нефтехимических производств
Министерство образования Российской Федерации
Казанский государственный технологический университет
Э.В.Чиркунов, И.М.Кузнецова, Х.Э.Харлампиди,
Е.С.Воробьев, А.А.Гайфуллин
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ
В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Учебное пособие
2004
УДК 658.26:66.094
Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения в химической технологии: Учебное пособие /Э.В.Чиркунов, И.М.Кузнецова, Х.Э.Харлампиди, Е.С.Воробьев, А.А.Гайфуллин,.- Казань: Издательство Казан. гос.технол. ун-т, 2004. – 232 с.
Изложены методические основы построения и оптимизации промышленных энерготехнологических установок с использованием методов термодинамического и термоэкономического анализа, математического моделирования. Приведены способы оптимизации регенерации теплоты и использования вторичных энергоресурсов. Рассмотрены пути улучшения энергоиспользования, в том числе энерготехнологическое комбинирование. Приведены примеры использования эксергетического метода для анализа термодинамической эффективности основного оборудования химико-технологических систем, а также энерготехнологической системы в целом.
Пособие может быть использовано при изучении курса «Термодинамические основы энерго- и ресурсосбережения в химической технологии», а также при курсовом и дипломном проектировании.
Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 251800 «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика» и 170500 « Машины и аппараты химических производств», обучающихся по направлению 655400 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии».
Иллюстраций 47, Таблиц 20, Библиографий 35 назв.
Подготовлено на кафедре общей химической технологии.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного университета.
Рецензенты: доцент КГЭУ Бикбов Р.И.
доцент КГТУ Сагбиев И.Р.
ISDN 5-7882-0236-1 © Казанский государственный технологический университет, 2003
Введение
В основу многих производств вошли химические реакции, протекающие с высокой интенсивностью при температурах 400-1100°С. Этот температурный уровень требует расхода высокопотенциального тепла, генерируемого при сжигании органического топлива.
Химическая и нефтехимическая промышленность относится к энергоемким отраслям промышленности, однако полезное использование тепла в традиционных химико-технологических системах не превышает 20-30 %. Одним из основных направлений снижения расхода топливных ресурсов является рациональное использование побочных (вторичных) энергоресурсов.
Для повышения энергетического КПД в современных производствах аммиака, азотной и серной кислот, этилена и других многотоннажных продуктов начинает широко применяться энерготехнологическое комбинирование, при котором комплексно перерабатываются органическая и минеральная составляющие исходного сырья с утилизацией физического тепла материальных потоков и тепла экзотермических реакций. Благодаря сочетанию химических и энергетических процессов, протекающих на различных температурных уровнях, тепло от сгорания органического топлива вначале передается высокотемпературным эндотермическим процессам, а затем последовательно регенерируется на низкотемпературных стадиях.
Химико-энергетический процесс с позиций системного подхода – это система, конечная цель которой – получение продукции с наименьшими экономическими затратами и максимальным использованием химического и энергетического потенциалов сырья.
В последнее время получила развитие наука об энергетике химических производств и ее взаимосвязи с химической технологией – химическая энерготехнология, занимающаяся проблемой создания замкнутых или безотходных процессов, безопасных для человека и окружающей среды.
Замкнутая технология с рециркуляцией природных ресурсов обеспечивает в самом ходе технологического процесса извлечение тех или иных веществ, которые в обычном производстве являются отходами и поставляются смежным производствам в виде сырья или полуфабрикатов. Наиболее полное комплексное использование знергоресурсов в замкнутых технологических процессах позволяет также значительно снизить тепловое загрязнение окружающей среды за счет сокращения или полного прекращения выброса тепла в водный и воздушный бассейны.
Необходимым условием повышения эффективности синтезируемых и действующих химико-энергетических систем является их термодинамический анализ, который позволяет выяснить предельные возможности систем, определить источники энергетических потерь на различных стадиях процесса и методы их устранения.
Основные принципы энергосберегающей политики в нефтепереработке и нефтехимии.
Энергосбережение – это уменьшение потребления топлива, тепловой и электрической энергии за счет их наиболее полного и рационального использования во всех сферах человеческой деятельности.
Вопросы энергосбережения имеют большое значение в жизни современной России. От успешного решения этой проблемы зависят темпы экономического развития страны и благосостояние ее жителей.
Производства химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности являются крупнейшими потребителями топливно-энергетических ресурсов и занимают первое место среди промышленных предприятий по затратам тепловой энергии. Технологические комплексы данных отраслей в совокупности затрачивают 28,8 % всей производимой в стране тепловой энергии. По затратам натурального топлива на технологию химическая и нефтехимическая отрасли занимают пятое место (4,1 % суммарного объема потребляемого в России топлива), а по затратам электроэнергии третье место (7,6 %). Около 5 % добываемого в стране углеводородного сырья расходуется на получение нефтехимической продукции и 3 % – на производство всех видов энергии. Таким образом, с учетом бифункциональности нефтехимического сырья затраты на энергоресурсы в этой отрасли составляют 60% от затрат на сырье.
Высокий удельный расход топлива и энергии в нефтепереработке и нефтехимии обусловлен многостадийностью, регламентными ограничениями технологических режимов при переработке углеводородного сырья, а также многообразием и сложной структурой взаимосвязей технологического оборудования. Фактические затраты энергоресурсов примерно в 1,7÷2,6 раза превышают теоретически необходимый уровень. По данным 2001 г. лишь 43 % энергоресурсов расходуется полезно, а остальное количество либо трансформируется в различного вида потоки, энергию которых невозможно использовать, либо просто теряется.
Таким образом, проблема снижения себестоимости продукции за счет уменьшения доли затрат на топливо и энергоресурсы для предприятий химического и нефтехимического комплекса представляется чрезвычайно актуальной. Для ее решения необходима разработка и последовательное осуществление комплексной энергосберегающей политики.
Основные принципы энергосбережения применительно к нефтепереработке и нефтехимии целесообразно разбить на две основных группы:
совершенствование технологии с целью снижения удельной энергоемкости;
повышение эффективности использования энергоресурсов.