Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Апрель » 25 » Решение сырьевых проблем современной промышленности ч.3
23:19
Решение сырьевых проблем современной промышленности ч.3

     В прошлый раз мы коснулись энергетического кризиса и закончили на топливе для ТЭС. При этом промышленности и человечеству требуется огромное количество ресурсов, об продукции сельскохозяйственного сектора до нефти и металлов. Несколько лет назад мне попало в руки произведение Ю. Нестеренко “Плющ на руинах”. Это средненького качества фантастика об альтернативной истории человечества. Не углубляясь в сюжет, отмечу, что автор приводит пример сырьевого голода промышленности ближайшего будущего. Он отмечает, что достаточно богатые руды многих металлов были истощены, и промышленности пришлось выделять их из морской воды. Автор несколько перегибает палку, но, суть Вы уловили – в процессе добычи и переработки полезных ископаемых, происходит истощение богатых руд и “распыление” выделенных элементов по биосфере Земли. Что осложняет добычу новых порций сырья.

    Например, к середине 1980-х годов в мире выплавка углеродистых сталей составляла 105% от потерь сталей за счет коррозии. Иными словами, на ржавчину уходило практически столько же сталей, сколько получала промышленность. Более поздних данных по этому вопросу практически нет, но, картина вряд ли изменилась коренным образом. Решением этой проблемы является использование легированных нержавеющих сталей, скорость коррозии которых в сотни и тысячи раз меньше, чем у углеродистых сталей обычного качества.

    Как Вы понимаете, основные направления экономии ресурсов следующие:

1. Более экономичная добыча исходного сырья, снижение потерь и повышение эффективности работы обогатительных предприятий.

2. Рациональное использование полученного сырья в промышленном производстве, снижение потерь при переходе сырье → готовый товар. Например, при переработке древесины в бумагу сегодня КПД использования целлюлозы древесины составляет всего около 60%, остальные 40% теряются с отходами или уходят во вторичное сырье.

3. Сбор использованного сырья (в виде пришедшей в негодность продукции). То есть, переработка отходов человеческой цивилизации.

    Первое направление связано с модернизацией технологического процесса добычи полезных ископаемых или, например, рубкой леса. Из руды нужно выделять максимум концентрата, а на вырубках не оставлять корней, листвы, щепы и пр. Это требует научно-изыскательских работ и финансовых вложений, но, главное, это требует грамотного и ответственного подхода со стороны персонала (технологов, инженеров, начальников цехов, директоров, аппаратчиков и пр.). Что, в свою очередь, упирается в образовательный процесс и научно-техническое воспитание специалистов, начиная со школы. К образовательным проблемам и подготовке грамотных специалистов мы еще вернемся в соответствующих беседах.

    Второе направление включает в себя не только снижение потерь в ходе технологического процесса получения готовой продукции, так же улавливание и переработку производственных потерь. Этот процесс можно показать на примере нефтеперерабатывающей промышленности. При разгонке нефти в ректификационной колонне получают ряд фракций с более или менее узким составом. За один процесс можно получить лишь пригодные для дальнейшей перегонки фракции, которые нормируются по плотности и температуре кипения. Не вдаваясь в тонкости технологии переработки нефти, скажу, что нефть разделяют на тяжелый фракции (асфальт, битум), узкие фракции для химической переработки и узкие фракции для использования в качестве топлив для транспорта или растворителей. Часть тяжелых фракций сегодня не разгоняют дробно, а сжигают в виде мазута, это несколько не осмотрительно, так как, намного выгоднее разделить эти фракции на парафин, вазелин, смазочные масла и асфальтобитумную фракцию ( для строительной индустрии). При любой разгонке получаются всегда три фракции: легкая, тяжелая и промежуточная. Так как, перегонка или ректификация органических соединений очень широко применяются в промышленности, причем, как применительно к сырью (вроде нефти, или природного газа), так и применительно к продуктам реакций (например, на выходе из реактора ацелирования, нитрования, дегидратации и пр.). При этом практически невозможно разделить компоненты полностью, для этого потребуется множество стадий очистки и выделения. Корень этой проблемы кроется в низкой избирательности многих реакций органического синтеза.

    Как уже отмечалось ранее, многие производства обходятся очень дорого по причине необходимости глубокой очистки промежуточных соединений и конечных продуктов. При этом всегда остаются остатки от разделения. Ряд технологий позволяет возвращать эти остатки в технологический цикл, но, многие производства это не допускают. Поэтому, наиболее удобный вариант утилизации таких фракций – сжигание. Так как, при полном сжигании любой органики получаются диоксид углерода и вода.

    Из выше сказанного следует, что использовать как сырую нефть, так и фракции ее переработки в качестве топлива ТЭС и ТЭЦ не целесообразно по причине снижения удельной стоимости электроэнергии относительно стоимости энергоносителей (в первую очередь, в связи с истощением природных запасов энергоносителей и увеличением валового производства электроэнергии). Стоит всю нефть и по возможности весь газ использовать в качестве сырья химической промышленности, а ТЭС питать многокомпонентными технологическими отходами их переработки на разных стадиях. Для пояснения общего механизма приведен простейший технологический цикл подобного производства.

    В начале показана реакционная масса после проведения синтеза, в ней указано содержание целевого продукта (С1) в 5%. В ходе первого акта выделения целевого продукта их реакционной смеси происходит увеличение его содержания до 70%, масса фракции при этом падает с 1000 кг до 10 кг. На второй стадии происходит очистка от примесей (побочные продукты показаны индексами С2, С3, С4, продукты разложения или реакций всех 4 продуктов обобщены под одним пунктом – “прочие”). В процессе очистки (каждая стрелка это стадия очистки) происходит повышение содержания целевого продукта при снижении общего выхода. Этот пример несколько радикальный, на практике выход целевого продукта в органическом синтезе обычно превышает 70-80%, и при очистке теряется небольшое количество целевого продукта. Во многих производствах можно направлять реакционную среду после отделения целевого продукта обратно в процесс, таким образом, снижая потери практически до нуля и замыкая цикл производства.

     Но, если целевой и побочные продукты необратимо реагируют между собой, неустойчивы или являются ингибиторами реакции синтеза (особенно, в выгодном для нас направлении), тогда возврат реакционной массы в цикл не имеет особого смысла. В процессе очистки целевого продукта мы имеем ряд фракций, богатых побочными продуктами или их смесями. Эти фракции часто оказываются бесполезны в той области, где используется целевой продукт, и для них приходится искать другие области использования. Например, побочные продукты при синтезе красителей можно применять для пропитки шпал или отходы при производстве топливных присадок в качестве ПАВ для водонаполненных БВВ и т.д.

     В некоторых случаях отходы при очистке столь многокомпонентные и сложно разделимые, что не находят подходящего применения, их можно использовать лишь в качестве топлива для ТЭС, что и будет их утилизацией. Наиболее рентабельно проводить сжигание отходов химпрома по месту их получения, что нивелирует роль ТЭС на подобных энергоносителях в других отраслях промышленности и хозяйственной сферы.

    Чем крупнее предприятие и совершеннее его оборудование, тем меньший процент таких отходов и выше выход целевых продуктов. При этом крупные предприятия имеет смысл оснащать своими крупными электростанциями различного типа, а небольшие предприятия будут рады подспорью малой заводской ТЭС для отопления, производства электроэнергии и технологического пара. Рентабельность малых предприятий (особенно, химической промышленности) значительно ниже, чем у крупных комплексов, но, при малотоннажном производстве это практически единственный вариант.

     Таким образом, любое сырье и материалы можно на 100% превратить в полезную продукцию, вторичное сырье или, в крайнем случае, в топливо для ТЭС. Отходы при этом исключаются, вопрос только в желании, качественном развитии и финансовых вложениях.

    О третьем направлении экономии сырья и снижения вреда для экологии мы продолжим беседу в следующий раз.

Категория: Пища для размышлений | Просмотров: 1766 | Добавил: Chemadm | Теги: КПД использования сырья, вторичное сырье, экология | Рейтинг: 4.8/10
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]