Концепция полного использования сырья

Уровень переработки сырья в технологических процессах характеризуется степенью конверсии. Чем выше этот показатель, тем большее количество сырья используется по целевому назначению.

В концепциях наиболее полного использования сырья (сырьевая подсистема) можно выделить несколько основных направлений. Выбор технологической схемы — одно из перспективных направлений.

Пример. При получении хлорвинила одним из исходных веществ является этилен. Процесс можно проводить в две стадии: 1) хлорирование этилена с применением хлора; 2) пиролиз образовавшегося дихлорэтана. Выход по этилену составляет 90%, а по хлору — 50%. В качестве отхода производства образуется хлорид водорода. Существует другой вариант проведения процесса в одну стадию. В этом случае хлорирование заменяют гидрохлорированием (вместо хлора применяют хлорид водорода). Степень использования этилена и хлора составляет 95 %.

При осуществлении одностадийного процесса происходит экономия сырья и значительно сокращается количество отходов. Применение одного из реагирующих веществ в избытке смещает равновесие обратимых реакций в сторону образования целевого продукта и позволяет более полно использовать второй реагент. Обычно при реализации этого принципа в промышленности в реакционную смесь вводят избыток менее токсичного или менее ценного сырьевого компонента. Например, для увеличения степени использования S02 в процессе получения серной кислоты применяют реакционную газовую смесь S02 и 02, содержащую избыток кислорода. Использование метода противотока. Противоточное движение фаз — известный способ для увеличения движущей силы. При этом возрастает и скорость процесса. Метод широко применяется в теплообменных процессах при организации схемы движения теплоносителей, а также в различных отраслях промышленности для увеличения скорости в гетерогенных системах, например при абсорбции.

Существует несколько разновидностей рециркуляционных процессов: фракционный рецикл (см. поз. 7, рис. 3.1) предполагает выделение непрореагировавшего сырья после завершения процесса и возвращение его на переработку; регенерация с рециклом заключается в регенерации вспомогательного материала после его использования с последующим возвращением в процесс. Утилизация отходов позволяет получить дополнительные полезные продукты из побочных продуктов или неиспользованного сырья. Одним из направлений в решении этого вопроса является использование отходов других производств или поиск альтернативных источников для замены первичного сырья.

Например, относительная ограниченность запасов нефти обусловливает разработку процессов получения других видов сырья для производства моторных топлив и исходных продуктов для органического синтеза. Одним из таких методов является гидрогенизация угля до С02 и Н2 с последующим каталитическим синтезом углеводородов.