 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
248
В настоящее время ископаемое топливо играет исключительно важную роль. Оно дает тепло и
свет, является одним из основных источников электроэнергии и механической энергии для
обеспечения огромного парка многочисленных машин и различных видов транспорта. Не следует
забывать, что ископаемое органическое сырье в огромных количествах потребляется химической
промышленностью для производства большого многообразия полезной и ценной продукции.
Химические процессы и преобразование энергии
Еще в недалеком прошлом во многих странах основным источником энергии был каменный
уголь. Однако с течением времени добыча нефти возрастала, и к середине XX в. потребление
нефти и угля сравнялось. Трехкратное увеличение населения в XX в. сопровождалось
приблизительно десятикратным увеличением потребления всех видов энергии.
Химические процессы – сжигание нефти, природного газа и угля – обеспечивают производство
значительной доли энергии во всем мире. При преобразовании световой и тепловой энергии в
электрическую химические процессы также неизбежны. Химические технологии лежат в основе
создания высококачественных теплоносителей и термостойких материалов для современных
энергетических установок. Все это означает, что прогресс в развитии энергетики во многом
зависит от достижений современной химии.
Первой энергетической установкой промышленного масштаба была паровая машина, созданная
во второй половине XVIII в. английским изобретателем Джеймсом Уаттом (1736–1819). Тепловая
энергия в ней превращалась в механическую работу. С паровой машиной долгое время
конкурировало водяное колесо. Гораздо позднее – к середине XIX в. – была создана
гальваническая батарея – первый источник электрического тока. В поисках более эффективных
источников тока для телеграфной связи в 1866 г. немецкий электрик Вернер Сименс (1816–1892)
изобрел динамомашину – генератор тока, ставший отправной точкой для новых исследований и
разработок многочисленных источников электрического тока. Электроэнергия в те времена
производилась в небольших количествах и была слишком дорогой. Так, например, алюминий и
магний, полученные электрохимическим путем в середине XIX в., стоили дороже золота и
платины. С модернизацией генератора электрического тока энергия постепенно дешевела, что
способствовало бурному развитию химической промышленности.
При превращении электрической энергии в тепловую была достигнута температура примерно
3500° С. Такую высокую температуру не удавалось получить ранее никакими другими способами.
Только с применением электроэнергии были реализованы методы восстановления металлов и
выплавлены в чистом виде многие металлы, а также синтезированы не существующие в
природных условиях соединения металлов с углеродом – карбиды. На химических заводах, кроме
того, стало возможным осуществлять электрохимическое разложение вещества в крупных
промышленных масштабах. Так открывались новые пути развития разных отраслей химической
промышленности, производящей многообразные синтетические неорганические вещества.
В настоящее время химическая промышленность – одна из самых энергоемких отраслей.
Количество энергии, необходимое для промышленного производства различной продукции,
зависит от ее вида, что наглядно представлено на рис. 9.2, где даны энергозатраты Q, выраженные
в тоннах природной нефти на 1 т продукта. Например, для производства 1 т карбида кальция или
хлора требуется не менее 3500 кВт электроэнергии. Расход электроэнергии на производство
алюминия и магния равен 14–18 кВт на 1 т. В общих затратах на производство многих видов
промышленной продукции на долю электроэнергии приходится 18–25%. Для карбида кальция
затраты на электроэнергию составляют почти половину его себестоимости, для поливинилхлорида
и полиэтилена – 35–50%, для ацетальдегида – даже 45–70%. С каждой тонной азотного удобрения
в землю «закапывается» почти 14 000 кВт энергии.