Ресурсы и энергоснабжение

1. Ресурсы и энергоснабжение

2.

Все вещественные потоки, поступающие в производство
называют исходными материалами. Они делятся на
сырье, реагенты, вспомогательные материалы.
Сырьё – природные материалы, используемые для
переработки в целевые продукты
Реагент – химически активный материал (вещество), с
помощью которого сырье перерабатывают в конечный
продукт (кислота, щелочь, окислитель и т.д.), но не
содержащий основы (ядра), которая переходила бы в
целевой продукт.
Вспомогательный материал – вещество, которое
выполняет полезную функцию в производстве заданного
продукта, но в состав продукта не входит. Не расходуется
в процессе.

3.

Природные материалы классифицируют:
по происхождению – минеральные, растительные и
животные;
по запасам – невозобновляемые (руды, минералы,
горючие ископаемые) и возобновляемые (вода, воздух,
растительное и животное сырье);
по химическому составу – неорганические (руды,
минералы) и органические (нефть, уголь, природный газ);
по агрегатному состоянию – твердые (руды, минералы,
уголь, сланцы, торф), жидкие (вода, рассолы, нефть) и
газообразные (воздух, природный газ).
Сырье можно подразделить:
• Первичное (минеральное, растительное и
животное, горючие ископаемые, вода и воздух)
• Вторичное (промышленные и потребительские
отходы)

4.

Обогащение сырья – совокупность физических,
физико-химических, химических методов
обработки исходного сырья с целью удаления
пустой породы и повышения содержания
заданного компонента.
Методы обогащения твердых материалов
основаны на различии физических свойств
(прочность; плотность; температура плавления,
кристаллизации,
испарения;
магнитная
проницаемость), физико-химических свойств
(растворимости, и т. д.) веществ, входящих в
состав сырья.

5.

Основные методы обогащения твердого сырья:
Физические (рассеивание (грохочение);
гравитационное обогащение; электромагнитное и
электростатическое обогащение;);
Физико-химические
(сорбция,
экстракция,
вымораживание, упаривание, флотация)
Химическое обогащение основано на различии во
взаимодействии компонентов сырья с химическими
реагентами.
Термическое обогащение (например, нагреванием
серосодержащей породы отделяют легкоплавкую
серу от тугоплавких известняков, гипса и т. п.);

6.

Флотационный метод, основанной на различной
смачиваемости компонентов, входящих в состав
сырья.
Грохочение основано на том, что при обогащении
соответствующий состав пропускается через
грохоты - сито. Разделяется на фракции по
крупности просеивания через сито.
Гравитационное разделение основано на различной
скорости осаждения частиц в жидкости или газе,
например при промывке золота.
Электромагнитная сепарация применяется для
отделения магнитных материалов от пустой
породы, например при обогащении железной руды.

7.

ТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ СЫРЬЯ
ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО
ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
Основное сырье промышленного органического синтеза
составляют углеводороды. Источником этих соединений
являются горючие ископаемые :нефть, углеводородные
газы, уголь.

8.

Нефть — это легкая или тяжелая маслянистая
жидкость, в состав которой входят углеводороды и
минеральные примеси. Углеводородная часть нефти
представлена парафиновыми, нафтеновыми и
ароматическими
соединениями.
Парафиновые
углеводороды включают растворенные в нефти
газообразные (С1–С4), а также жидкие (С5–С15) и
твердые (выше С15) гомологи метанового ряда. Группа
нафтенов представлена моно, би и полициклическими
структурами с боковыми цепями. Группу ароматических
соединений нефти составляют моноциклические бензол, толуол, ксилолы, би и полициклические
(нафталин, фенантрен, антрацен и пр.) соединения.
Кроме вышеназванных веществ, нефть содержит
кислородные, сернистые и азотистые соединения.

9. Важным энергетическим сырьем является продукт переработки нефти –мазут. Мазут. Мазут применяется в качестве топлива для паровых

котлов, промышленных печей и
газовых турбин, в качестве сырья — во
вторичных процессах нефтепереработки.
Однако когда Европа перейдет на газ,
потребность в мазуте отпадет, и он пополнит
список сырья для глубокой переработки.

10.

Промысловая подготовка нефти
Промысловая подготовка нефти заключается в удалении из
нефти минеральных примесей (вода, песок, соли),
растворенных газов (попутный газ) и легко-летучих
жидкостей (газовый бензин).
УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ГАЗЫ
Углеводородные газы относятся к наиболее перспективным
видам нефтехимического сырья. По сравнению с нефтью
этот вид сырья характеризуется лучшими экономическими
показателями и более высокой технологичностью, поскольку
легко транспортируется, содержит меньше примесей и
перерабатывается по непрерывным легко
автоматизируемым технологическим схемам.
Основной категорией для классификации углеводородных
газов служит происхождение (рис)

11.

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
Природный газ добывается из пластов, не
содержащих нефти. Основные
компоненты природного газа представлены
метаном (80–98%) и его низшими гомологами С2–
С4 (0,5–2%). Содержание углеводородов С5 и выше
составляет не более 1%. В качестве примесей
природный газ может содержать H2S и СО2.

12.

ПОПУТНЫЙ ГАЗ
Попутный газ добывается вместе с нефтью в
количестве порядка 50 м3/т нефти и после снятия
пластового давления отделяется от нее в цистерне,
которую называют трапом. Этот газ относится к
группе жирных, так как, кроме газообразных С1–
С4, содержит пары легколетучих С5–С9
парафиновых углеводородов (газовый бензин).
Многие попутные газы содержат также и
благородные газы (гелий, аргон). Попутный газ
вместе с газовым бензином поступает на
газофракционирующие установки (ГФУ), где
разделяется на отдельные компоненты и газовый
бензин.

13.

НЕФТЕЗАВОДСКИЕ ГАЗЫ
Нефтезаводские газы образуются в процессах нефтепереработки. В каждом из этих процессов получается какое- то
количество газа: в каталитических процессах их выход
составляет 15–20%, в термических — 7–8%.

14.

УГЛЕХИМИЧЕСКОЕ СЫРЬЕ
Этот вид сырья является альтернативой нефти. До Второй
мировой войны промышленный органический синтез
базировался преимущественно на двух процессах
переработки угля: газификации и коксовании.
Газификация обеспечивала получение газообразного
топлива и так называемого синтез-газа, на основе которого
было налажено производство моторного топлива,
синтетического парафина (синтина) и ряда других
продуктов (Германия).
Коксование (нагрев угля до 1200 С без доступа воздуха)
снабжало металлургическую промышленность доменным
коксом и промышленность тяжелого органического
синтеза углеводородами преимущественно
ароматического и полиароматического рядов.

15.

Соотношение между мировыми
запасами газа, угля и нефти и уровнем
их потребления

16.

Новейшие
технологические
открытия
в
области
каталитической переработки нефти и нефтепродуктов
оттеснили углехимическое сырье на задний план, о чем
свидетельствуют изображенные на диаграмме рисунка
сравнительные данные по запасам горючих ископаемых и
уровню их потребления за последние годы. Горючие
ископаемые преимущественно используются в качестве
источника энергии, т. е. попросту сжигаются, и лишь
незначительная их часть (2–3%) поступает на установки
химических
предприятий.
Прогрессирующий
рост
потребления энергии столь же быстро приводит к
истощению мировых запасов нефти и углеводородных
газов (имеются в виду нефтезаводские и попутные газы),
следствием чего является неминуемый возврат к углю как
источнику орга-нических соединений и синтетического
моторного топлива с использованием более совершенных

17.

УГОЛЬ
Органическая масса угля представляет собой
макро-циклические полимеры, включающие
отдельные фрагменты соединений
ароматического, гидроароматического,
гетероциклического и алифатического типов.
Эти соединения в качестве элементов структуры
включают также разные функциональные
группы, преимущественно О-содержащие.

18.

Неорганическая часть угля содержит такие элементы, как
кремний, алюминий, кальций, железо. Некоторые угли
содержат и уран. Старые технологии переработки угля
базировались на термических методах активации и
отличались
высокой
энергоемкостью
и
низкой
производительностью оборудования. За последние годы
разработан целый ряд новых каталитических процессов,
обеспечивающих получение более технологичного, чем
уголь, газообразного и жидкого синтетического топлива, а
также обширного ряда органических соединений для
организации
сырьевой
базы
промышленности
органического синтеза и полимерной химии.

19.

ЛЕСОХИМИЧЕСКОЕ СЫРЬЕ
Основой растительного сырья (древесины и прочих
сельскохозяйственных культур) является биополимер —
лигноцеллюлоза. Лигноцеллюлоза в своем составе содержит
собственно целлюлозу, лигнин и гемицеллюлозу. Целлюлоза
(45%) представляет собой биополимер, построенный из мономерных звеньев глюкозы [C6H7O2(OH)3]x. Макромолекулы
целлюлозы объединены в волокна (фибриллы) за счет водородных связей и образуют чередующиеся аморфные и
кристаллические зоны, внедренные в матрицу гемицеллюлозы.
Гемицеллюлоза (25%) вещества растений), в отличие от целлюлозы, в качестве мономерных звеньев содержит арабинозу,
галактозу, ксилозу, манозу и рамнозу.
Лигнин построен из оксифенилпропановых единиц.
Каждая из трех составляющих является ценнейшим сырьем для
целого ряда отраслей промышленности: целлюлознобумажной,
гидролизной, лесохимической промышленности.

20.

ГОРНОХИМИЧЕСКОЕ СЫРЬЕ
Добываемое в природе горнохимическое сырье отличается
сложным минеральным составом и, кроме полезного
компонента, ради которого была организована добыча,
содержит многочисленные примеси. И хотя последние
часто представляют не меньшую ценность, их обычно
направляют в отвал после извлечения основного компонента. Поэтому вторым перспективным источником минерального сырья являются отходы от добычи, обогащения и
переработки руды. К числу перспективных источников
минерального сырья относят мировой океан.
Переработку горнорудного сырья начинают с обогащения.
При этом нужный минерал получают в виде концентрата,
а примеси и пустую породу — в виде отходов (хвостов).

21.

СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ КИСЛОТ
Серная кислота производится преимущественно из
кускового (самостоятельные залежи) и флотационного
(отход при переработке руд цветных металлов)
колчеданов FeS2. К числу других более технологичных
источников относятся самородная сера и H2S из
природных и промышленных газов.
Основой для производства азотной кислоты служит
аммиак. Окислением аммиака с последующим
поглощением диоксида азота водой получают
разбавленную азотную кислоту. Концентрированная
азотная кислота получается окислением N2O4
кислородом под давлением. Азотная кисло-та является
основой промышленности нитросоединений.

22.

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ
Минеральные соли получают либо из природных залежей или рапы
морей и солевых озер, либо готовят на основе промышленного
сырья с использованием минеральных кислот. Каменную соль,
сульфат натрия (тенардит), калийные и магниевые соли (сильвинит KCl,
NaCl), карналлит KCl, MgCl2х 6H2O, карбонаты и др.) добывают из
залежей открытым способом или подземным выщелачиванием.
Соляные озера и воды лиманов морей содержат поваренную соль,
сульфат натрия и магния (мирабилит), йод,бром и пр.
ГИДРОМИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЕ
Подземные рассолы, океанические и морские воды, промышленные
стоки могут служить источниками важнейших минералов. К числу
важнейших источников минерального сырья следует отнести промышленные воды (стоки предприятий по добыче и переработке
сырья). Степень минерализации воды зависит как от профиля
предприятия, так и от месторождения перерабатываемого сырья. Так,
например, степень минерализации пластовых вод нефтедобычи
колеблется от 20 до 283 г/л.

23.

.-
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИИ ПРЕДПРИЯТИЙ
Энергоресурсы делятся на основные или первичные и
вторичные (ВЭР).
К основным энергоресурсам относятся:
а) твердое топливо (угли, сланцы, торф);
б) жидкое топливо (нефть и ее производные - мазут,
соляровое масло, керосин и др.);
в) газообразное топливо (природный газ, попутный газ, газ
газоконденсатных месторождений, искусственные горючие
газы);
г) водяной пар различных параметров;
д) горячая вода;
е) холодная вода;
ж)воздух;
з) продукты разделения воздуха (азот, кислород);
и) холодоноситель; к) водород.

24.

Под вторичными энергоресурсами понимают
энергетические ресурсы, получаемые в виде
побочных продуктов основного производства.
ВЭР подразделяются на горючие и негорючие.
К горючим ВЭР относятся доменный и коксовый газы,
биогаз и др.
Негорючие ВЭР делят на тепловые и ВЭР давления.
К тепловым ВЭР относятся физическая теплота
доменного и коксового газов, теплота горючих
шлаков и кокса в коксохимических батареях, теплота
дымовых газов, уходящих из котельных установок и
промышленных печей и др.,
а к ВЭР давления - давление газов, выходящих из
газовых турбин.

25.

Основными источниками электроснабжения являются районные
энергосистемы, к линиям и подстанциям которых присоединяются
подстанции потребителей.
Кроме того, на некоторых предприятиях для питания потребителей
дополнительно вырабатывается собственная электроэнергия - на
заводских теплоэлектроцентралях (ТЭЦ).
Источниками водоснабжения крупных предприятий являются
сооружения внешнего водозабора, включающие береговые или
артезианские насосные станции, насосные станции первого
подъема. К потребителям вода подается с помощью насосных
станций второго и третьего подъемов. Для небольших предприятий
источником водоснабжения является городской водопровод.
Теплоснабжение потребителей (снабжение горячей водой и паром)
может производиться от ТЭЦ. При теплоснабжении от собственных
ТЭЦ и котельных тепловая энергия вырабатывается, в том числе с
использованием ВЭР.
Топливо, поступающее на предприятие, может быть твердым,
жидким или газообразным.

26.

Твердое топливо (уголь) на предприятия доставляется
преимущественно железнодорожным транспортом. Груженые
полувагоны взвешиваются на железнодорожных весах и
подаются в приемно-разгрузочное устройство. В зимнее время
они предварительно проходят размораживание. После разгрузки
уголь поступает на узел пересыпки, откуда транспортными
механизмами подается на склад.
Из жидких топлив на предприятиях в основном используют
мазут,
доставка
которого
обычно
осуществляется
железнодорожным транспортом в цистернах. Разогретый мазут
сливается из цистерн и после фильтрации и дополнительного
подогрева попадает в резервуары основного хранения
вместимостью до 50000 м3.
Основным видом топливных газов, используемых на
предприятиях,
является
природный,
поступающий
на
предприятия но магистральным трубопроводам от различных
месторождений. К предприятию и отдельным цехам природный
газ подводится через газорегуляторные пункты.

27.

На некоторых предприятиях, например металлургических,
наряду с природным газом широко используются
доменный и коксовый газы, являющиеся продуктами
(отходами) доменного и коксохимического производства. В
целях экономии расхода природного газа и для повышения
калорийности
газов,
являющихся
продуктами
технологического производства, на газосмесительных
станциях (ГСС) газы с различными свойствами смешивают и
затем полученную смесь используют для сжигания.
Источниками сжатого воздуха на промпредприятиях
являются различные компрессоры, воздуходувки и
вентиляторы. Эти механизмы могут устанавливаться
непосредственно в технологических цехах или на
специальных компрессорных станциях.

28.

В качестве источников холода на предприятиях применяются
компрессорные холодильные машины с центробежными и
винтовыми
компрессорами,
а
также
абсорбционные
холодильные машины, которые используют в качестве
источников энергии теплоту технологических процессов, ВЭР
или обратную воду ТЭЦ.
Производство
искусственного
холода
может
быть
централизованным и децентрализованным. Централизованный
способ применяется при больших нагрузках, сосредоточенных
на сравнительно крупных предприятиях. Источниками
кислорода и азота на крупных промышленных предприятиях
являются кислородные станции с блоками разделения воздуха,
компрессорами и холодильными машинами. На этих же
станциях в случае необходимости могут быть получены и другие
продукты разделения воздуха - инертные газы, аргон, неон,
криптон, ксенон и гелий.