Вода в промисловості

Вода в промисловості використовується як дуже важливий компонент і як реагент у відповідних процесах.

Для промислових потреб використовують прісну воду. Запаси прісної води на Земній кулі складають приблизно 3% від загальної кількості води. Прісною вважається вода, яка вміщує в 1 л не більше 1г солей.

Жодне промислове виробництво не може існувати без води, а деякі виробництва споживають воду в дуже великих кількостях. Наприклад, для виробництва однієї тони сталі необхідно 600т води, однієї тони синтетичних волокон – 5 тис.т води. Отже, поруч з виробництвом завжди постає питання водопостачання і технічної переробки відпрацьованої води.

При водопостачанні до уваги завжди приймають якісні показники води, до яких належать жорсткість, солемісткість, забрудненість газами і механічними домішками, прозорість та реакція. Розглянемо ці показники.

Жорстокість води визначається наявністю в ній солей кальцію і магнію. За цим показником природні води поділені на 5 класів: дуже м’які, м’які, пом’якшені, жорсткі і дуже жорсткі. Різні виробництва потребують воду тільки певного класу.

Солемісткість води визначається наявністю інших солей. Максимально допустима концентрація розчинених у воді солей регламентується стан-дартом залежно від виробництва, на якому ця вода споживається.

Якщо вода жорстка або забруднена домішками, то на внутрішніх поверхнях труб і котлів осідає накип, який викликає зменшення теплопровідності і передчасний вихід з ладу апаратури і навіть цілих систем.

Розчинені у воді гази (вуглекислий газ, кисень, сірчаний газ) визивають корозію труб.

Реакція води (кислотність-лужність) визначається показником рН, який також регламентується стандартом. Реакція природних вод близька до нейтральної.

Прозорість води визначається товщиною шару води, через який можна візуально або з допомогою фотоелемента розпізнати зображення хреста або певного шрифту.

Якщо природна вода не відповідає вимогам виробництва, її попередньо переробляють. Комплекс заходів і технологічних процесів отримання води необхідної якості, називається промисловою водопідготовкою.

Розглянемо основні операції водопідготовки.

- відстоювання дозволяє видаляти з води домішки, які осідають на дно бетонованих відстійних резервуарів. Ця операція часто виконується з використанням спеціальних коагуляторів – речовин, що прискорюють процес відстоювання;

- фільтрування - це процес очищення води від домішків з допомогою піщаних фільтрів. Фільтрування відбувається швидше ніж відстоювання, але коштує дорожче;

- знезараження - це хлорування газоподібним хлором, або хлорним вапном. Процес може також виконуватись шляхом кип’ятіння, ультразвуковою або ультрафіолетовою обробкою. Використовується в харчовій промисловості, а також при водопідготовці питної води;

- пом’якшення і знесолення. Пом’якшення – це видалення солей кальцію і магнію. Знесолення – видалення всіх солей. Ці процеси здійснюються з допомогою хімічних реакцій (вапновий, содовий, фосфатний способи) або фізичними способами (кип’ятіння, виморожування, дистиляція). Дистиляція – це повне знесолення, яке застосовується рідко (в основ-ному в хімічних лабораторіях);

- нейтралізація застосовується для оборотної води, якщо вона забруднена кислотами або лугами. Частіш за все при цьому використовують хімічні засоби.

Сучасні виробництва проектуються і будуються з замкненим циклом водокористування. Тобто вода після її використання у технологічних процесах проходить очищення, нейтралізацію та інші процеси з метою досягнення вимог стандартів і потім знову використовується у технологічному процесі. Все це відбувається безліч разів. Такі підприємства вважаються екологічно чистими.

Повітря в промисловості

Повітря вміщує: азот – 78%, кисень – 21%, аргон – біля 1%, вуглекислий газ – 0,03%, в незначній кількості водень, водяні пари, пил.

У промисловості повітря використовують у таких напрямках:

- як сировину для отримання кисню і азоту;

- в металургії – для підвищення ефективності процесів;

- в хімічній промисловості – у якості реагенту;

- в паливній промисловості – для здійснення процесу горіння;

- в теплотехніці і в машинобудуванні – у якості енергоносія.

Значним споживачем повітря є металургія. Тут воно використовується для підвищення ефективності горіння твердого палива (для підвищення температури і прискорення розплавлення руди). При цьому може використовуватись як звичайне повітря (доменний процес), так і повітря, збагачене на кисень (конверторний процес).

У хімічній промисловості повітря використовують у якості реагенту в багатьох реакціях. Для цього повітря попередньо очищують від пилу і вологи, використовуючи промивні башти з різними поглинаючими, мокрими або сухими електрофільтрами.

У паливній промисловості повітря використовують як окислювач для підвищення теплотворної здібності палива.

Повітря використовують також як теплоносій (в металургії), а також у багатьох інших галузях для нагрівання рідин, газів, сушіння сировини та готових виробів.

У машинобудуванні стиснене повітря використовують у пневмоприводах механізмів, які набувають руху під дією розширення (двері автобусів і тролейбусів зачиняються з допомогою стисненого повітря).

Процеси газового зварювання та різання металів відбуваються за допомогою кисню, здобутого з повітря.

2. Енергія в промисловості

Технологічні процеси в промисловості пов’язані з поглинанням або виділенням енергії або перетворюють один вид енергії в іншій.

В технологічних процесах застосовують електричну, теплову, хімічну та інші види енергії.

Електрична енергія використовується у промисловості для перетворення у механічну при здійсненні механічних і фізичних процесів обробки матеріалів: подрібнення, сортування, перемішування, сушіння, нагрівання, проведення хімічних реакцій.

Найбільш поширеними джерелами електричної енергії є вода на гідроелектростанціях; енергія, що виділяється при згоранні палива на теплових електростанціях; енергія ядерних реакцій - на атомних електро-станціях. Джерелами електричної енергії є також вітрова, сонячна та інші види енергії.

Теплова енергія, яка отримується при згоранні палива, використовується для отеплення, проведення численних технологічних процесів (плавлення, сушіння, перегонка). Теплоносіями у цьому випадку є топочні гази, водяна пара, вода.

Хімічна енергія, яка виділяється в процесі екзотермічних реакцій,