Энерготехнологические установки
Необходимое количество энергии для подведения на различных стадиях химико-технологического процесса, определяется его режимом. Можно затраты энергии сократить за счет регенерации энергии между стадией процесса и стадией потребления потенциала потоков в самом процессе. Однако полностью компенсировать затраты энергии по ряду причин не всегда удается.
Некоторая часть энергии теряется почти всех протекающих процессов необратимо из-за природы, так как они термодинамически необратимы, соответственно диссипация энергии неизбежна. К примеру, необратимыми являются затраты на преодоление гидравлического сопротивления потоков в трубопроводах и аппаратах. Система получает высокопотенциальную энергию, в то время, как в технологическом процессе образуется множество низкопотенциальных потоков, у которых работоспособность существенно ниже исходных, даже несмотря на то, что я в них содержится такое же, а порой и в несколько раз больше энергии.
Часть тепла, то есть энергии, затрачивается вместе с общими тепловыми потерями. К данной части относятся испарение в качестве средства поддержания температурного режима, вывода неиспользуемых тепловых потоков, а также естественных тепловых потерь через изоляцию.
Энерготехнологической системой называют химико-технологическую систему, которая включает энергетический узел, «питающийся» топливом, и при этом вырабатывающий энергию, чтобы компенсировать необратимые потери для того, чтобы поддерживать технологический режим и обеспечивать функционирование ХТС. Данная система не потребляет энергию извне, энергетически она считается автономной, потребляя нужное ей количество топлива. Энергетический узел, который вырабатывает недостающую энергию из подводимого топлива – это подсистема ХТС. Приведем классический пример энерготехнологической системы.
Сегодня в производстве азотной кислоты под давлением воздух, выступающий одним из сырьевых компонентов, сжимается в компрессоре, после чего направляется в технологические аппараты. Затем, когда произошли все превращения, остается в результате практически только азот в качестве отходящего газа под давлением меньшим давления воздуха после компрессора. Так как потенциал отходящего газа недостаточен, и соответственно полностью компенсировать невозможно затраты на сжатие исходного воздуха, его можно использовать для частичного возмещения затрат. Так, нужно увеличить количество энергии исходящего газа как рабочего тела турбины при помощи повышения его температуры. В линию отходящего газа подают топливо (природный газ), после чего его сжигают с остатками кислорода, что и представляет собой энергетический узел.
