Файл: Фурмер, И. Э. Общая химическая технология учеб. пособие.pdf

ипостоянная жесткость, так как все соли кальция и магния переходят

внерастворимый осадок в виде карбоната кальция СаС03 и гидрооки­

си магния Mg(OH)2.

Для умягчения воды применяют фосфат натрия Na3P 0 4, который переводит соли кальция и магния из раствора в нерастворимый оса­ док фосфатов кальция и магния (устраняется временная и постоянная

свойстве некоторых труднорастворимых веществ — ионитов обменивать свои ионы на ионы солей, растворенных в воде. Например, ионит алю­

за и др., способных разрушать (корродировать) аппаратуру, осуще­ ствляют, продувая воду воздухом. Растворенные газы переходят из воды в воздух и вместе с ним удаляются. Этот процесс называют так­

химических предприятий содержат загрязнения в виде кислот, щело­ чей, солей, всевозможных органических веществ, часто ядовитых для растительных и животных организмов. Сбрасывать такие воды в прилегающие к заводу водоемы недопустимо. Действующее в СССР

законодательство предусматривает строгую санитарную охрану ес­ тественных водоемов. Спуск промышленных сточных вод в водоемы производится в соответствии с санитарными правилами. При очистке сточных вод разрушают имеющиеся в них вредные примеси и перево­ дят их в безвредную форму или извлекают для последующего исполь­ зования в качестве сырья.

Ввиду многообразия химических производств загрязненность сточ­ ных вод может быть самой различной.

Существуют следующие способы очистки и обезвреживания сточ­ ных вод:

м е х а н и ч е с к и е — отстаивание и фильтрование, проводи­ мые для удаления взвешенных частиц;

31

вод населенных пунктов с помощью некоторых микроорганизмов, например хлопьевидных колоний бактерий и низших организмов, со­ держащихся в активном иле. Органические примеси в результате жизнедеятельности микроорганизмов превращаются в углекислый газ, нитраты, воду и окислы.

Потребление воды на больших химических комбинатах измеряется миллионами кубометров, поэтому во многих производствах отработан­ ная вода, например вытекающая из холодильников, вновь использу­ ется в производстве. Такая вода называется о б о р о т н о й . Оборот­ ную воду охлаждают в специальных водоемах (прудах), иногда пред­ варительно разбрызгивая ее, или подают сверху в деревянную башню с насадкой из решеток и реек. Стекая вниз по насадке, вода охлаждает­ ся движущимся навстречу холодным воздухом. Такие башни назы­ вают градирнями.

§ 4. Энергетика химической промышленности

Химические производства потребляют значительные количества энергии. Энергия затрачивается не только на проведение химических реакций, но также на транспортировку материалов, дробление и измельчение твердых веществ, фильтрацию, сжатие газов и др.

В фабрично-заводской стоимости химической продукции затраты энергии составляют около 10%, что свидетельствует о высокой энерго­ емкости химических производств.

Виды энергии. В химической промышленности применяются элек­ трическая, тепловая, химическая, световая, внутриядерная энергия

ивторичные энергетические ресурсы.

Эл е к т р и ч е с к а я энергия необходима для разложения под

действием электрического тока (электролиза) растворов и распла­ вов, нагревания реакционных смесей до высокой температуры (элект­ ротермические процессы), превращения ее в механическую энергию, используемую для транспортировки материалов, дробления, сжатия

газов и т. д.

Т е п л о в у ю энергию применяют для нагрева, сушки, выпарки,

дистилляции и т. д.

Х и м и ч е с к а я э н е р г и я используется в гальванических элементах и аккумуляторах, где она преобразуется в электрическую

32

высокую температуру, используют для нужд предприятий и тем са­ мым сокращают потери энергии в окружающую среду.

Источники энергии. Для производства химических продуктов в качестве источников энергии используют уголь, нефть, горючие слан­

ных химических реакций, к общему количеству затраченного тепла.

Во многих производствах этот коэффициент невысок. Так, в про­ цессе обжига известняка, при котором при 900° С протекает реакция

СаС03 = СаО + С02 ^ (III, 7)

коэффициент использования тепловой энергии составляет около 65%. При этом 25% тепла теряется с продуктами, выходящими из аппара­ та (СаО и С02), и 10% — в окружающую среду. Вследствие этого перед химическими предприятиями ставится задача использования тепла выходящих из реакционных аппаратов газов, жидкостей и

Тепло отходящих нагретых газов используют чаще всего для пред­

варительного нагревания материалов, поступающих в реакционные аппараты, или для получения пара, необходимого в производстве. Для этой цели служат теплообменники, называемые рекуператорами

ирегенераторами тепла, и котлы-утилизаторы.

Ре к у п е р а т о р (рис. 6) — обычно цилиндрический аппарат 2,

внутри которого помещены плиты 1 с развальцованными в них труба-

Горячие газы,

\

Охлажденные газы

ми. Горячие газы, выходящие из реакционного аппарата, проходят, например, по трубкам 3 регенератора; холодные газы, которые долж­ ны быть поданы в реакционный аппарат, движутся в межтрубном пространстве. В результате теплообмена через стенки трубок прохо­ дит охлаждение горячих газов и нагрев холодных.

Р е г е н е р а т о р — периодически действующая камера, запол­ ненная насадкой (рис. 7). Вначале через камеру 1 пропускают горячие газы, выходящие из реакционного аппарата. Газы соприкасаются с насадкой 2, отдают ей тепло и охлаждаются; насадка при этом нагрева­ ется. Затем прекращают подачу горячих реакционных газов и через горячую насадку начинают пропускать холодные газы, которые далее должны поступать в реактор. Холодные газы отбирают тепло от на­ садки и нагреваются; насадка при этом охлаждается. Затем через ох­ лажденную насадку продувают горячие газы и т. д.

Для создания непрерывного процесса устанавливают, по крайней

34

мере, два регенератора. В этом случае, когда одна камера работает на нагревание насадки, т. е. через нее пропускают горячие газы, в другой камере пропускают холодный газ, т. е. насадка отдает тепло холодному газу. Через некоторый промежуток времени происходит автоматическое переключение потоков газов.

Рис. 8. Схема котла-утилизатора:

1 — вентиль, 2 — влагоотделитель, 3 — корпус котла, 4 — трубы, 5 — штуцер

изображена одна из конструкций котла-утилизатора. Горячие газы движутся по трубам 4, находящимся в корпусе котла 3. Вода посту­ пает в межтрубное пространство котла через штуцер 5. Полученный пар выводится через влагоотделитель 2 и вентиль 1.

Тепло отходящих газов иногда применяют для нагревания возду­ ха или воды, идущих на отопление заводских зданий и для других целей (горячая вода для душевых, парникового хозяйства и др.).

Энергию сжатых газов или жидкостей, выходящих из реакцион­ ных аппаратов, используют для приведения во вращение колес газо­ вых и водяных турбин, смонтированных на одном валу с насосом и электродвигателем, и тем самым уменьшают расход электрической энергии, которой питают электродвигатель.

Потери тепла в окружающую среду через стенки реакционного аппарата уменьшают, покрывая наружные стенки аппаратов тепло­ вой изоляцией или футеруя внутренние стенки материалами, плохо