V. Энергетика химических производств

V. Энергетика химических производств

Предстоящее пятилетие впервые открывает для химической промышленности небывало широкие перспективы строительства.

Такие производства, как связанный азот, фосфорная кислота, получаемая термическим путем, сода и др. являются весьма энергоемкими, а потому все развертывание туковой промышленности тесно связано с энергетическими базами. Наше бедное фосфором фосфоритное сырье требует специальных технологических процессов, основанных или на химических методах, или на обогащении фосфоритов химическим путем при помощи аммиака. Каждый кг синтетического аммиака требует для своего производства, в зависимости от применяемых методов, от 20.000 до 90.000 калорий или эквивалентное количество электроэнергии; термическое получение 1 кг фосфорной кислоты требует 4‑5 кг топлива.

Связь других отраслей химической промышленности, как коксо-бензольной, анилокрасочной, лесохимической с энергетическими базами идет по другой линии: эти отрасли используют отбросы коксования и углежжения и тем самым рационализируют использование энергетических ресурсов. Кроме того, ряд химических процессов сопровождается выделением энергии и сможет служить также источником таковой. Но во всех случаях химические производства тесно связаны с использованием электрической энергии и могут правильно развиваться только на базе электрификации.

Такая тесная связь химической промышленности с энергетикой определяет характер почти всех новых крупных химических предприятий. Если посмотреть на предполагаемое в ближайшее пятилетие расселение химических предприятий, то придется констатировать, что химическая промышленность концентрируется в весьма немногих районах, вблизи энергетических баз, а именно; 1) Донбасс, 2) Днепрострой, 3) ЦПО с ее подмосковными углями и торфяниками, 4) Урал, 5) Кузбасс, 6) Ср. Азия при гидростанции на Чирчике, 7) Кавказ на гидростанциях Дзорагет, Рион, Гизель-Дон, 8) Сев.‑Западная область с ее торфяниками и гидростанциями.

Существовавшая к началу планируемого пятилетия химическая промышленность имеет совершенно другой характер, чем та химическая промышленность, которая запроектирована к концу пятилетия. Последняя будет построена в большей своей части на энергетических началах. Если до войны в химической промышленности определяла характер производства, главным образом, серная кислота, не требовавшая крупных расходов энергии, то на ближайшее пятилетие, кроме серной кислоты, характер производства будет определяться кислотами и другими химическими продуктами, поглощающими большие количества энергии.

Проектировка новых производств основывается на достижениях заграничной техники, и удельные расходы как топлива, так и электроэнергии принимаются по заграничным данным.

Потребность в электроэнергии отдельных производств по этим данным приводится в следующих данных:

Нормы расхода электроэнергии в квтч. на кг продукции

За исключением содовой промышленности, сосредоточенной всего на трех предприятиях, где вопросы энергетики имели существенное значение, энергетика всей остальной химической промышленности в прежнее время была поставлена самым примитивным образом.

Еще не так давно небольшие химические заводы имели по несколько котельных с котлами малой поверхности нагрева, тогда как лишь централизацией парового хозяйства в таких случаях можно было бы достигнуть существенных улучшений в удельных расходах топлива, а в случаях перевода предприятий, нуждающихся в паре, на использование отъемного пара от турбин высокого давления, возможно было не только покрыть получаемый энергией свою потребность, но и иметь энергию в избытке.

Как осуществляется связь химии с энергетикой в предстоящем пятилетии показывают следующие данные.

Крупный масштаб металлургии в Донбассе требует соответственных размеров коксования. Выделяемые на каждую тонну коксуемого угля 300 м³ газа, несущего в себе шестую часть калорий угля (1.200), до сего времени химия использовала только, как источник подсобных продуктов: смолы, бензола, толуола, аммиака, отдавая очищенный газ на отопительные цели.

Между тем, газы содержат 50% водорода, являющегося ценнейшим материалом для получения синтетического аммиака, метилового спирта и жидких топлив.

Выделение водорода из газа в количестве 150 мг с т скоксованного угля дает возможность с затратой всего лишь 400 тыс. калорий (из 1.200 тыс. кал.) получить 60 кг аммиака. В то время, как получение водорода путем электролиза воды требует на каждый м³ 6 квтч, т. е. на 150 м³ потребовалось бы 150 × 6 = 900 квтч эквивалентных затрате 4,5 млн. калорий. В случае же получения такого количества водорода методами Пинча, Нитрожена и др. потребовалось бы затратить топлива, эквивалентного 2,1 млн. калорий.

Отсюда ясно, что широкое производство аммиака, на водороде коксовых газов позволяет сэкономить значительные количества энергии для других нужд и отнимая от газа, как топлива, всего 400 тыс. калорий, освобождает от 2 до 4 млн. калорий, т. е. сокращает энергетический коэффициент аммиака в 5‑10 раз. Вышесказанное приводит к необходимости запроектировать в пятилетнем плане большую часть производства аммиака при коксовых установках.

Кроме энергии, идущей на получение водорода, требуется в виде электроэнергии около 2,5 квтч. на синтез 1 кг аммиака.

Запроектированное в оптимальном варианте пятилетнего плана производство аммиака, цианамида, электролиз поваренной соли, калийных, магниевых и др. солей, не считая производства алюминия, — все это связано с расходом электроэнергии до 1.150 млн. квтч.

Широкое развертывание фосфорно-кислых удобрений до 3,4 млн. т суперфосфата и 1,2 млн. т фосфорной муки потребует электроэнергии до 150 млн. квтч.

Только эти производства, дающие наибольшие темпы роста в пятилетие, потребуют расхода 1,3 млрд. квтч, или мощности на шинах станций 200‑225 тыс. квт, в то время как в 1927/28 г. по этим же производствам расходовалось только 25‑30 млн. квтч.

Приведенные цифры показывают, что химическая промышленность к концу пятилетия будет в балансе потребления электроэнергии занимать одно из видных мест, расходуя до 10% всей производимой в Союзе электроэнергии.

Кроме расхода электроэнергии химическая промышленность для осуществления своих производственных процессов будет нуждаться в значительных количествах так называемого технологического топлива, при чем ряд производств, как содовое, искусственного волокна, мыловаренное и производство резиновых изделий, расходуют на свои технологические процессы большие количества пара низких давлений. Этот пар может быть получен при производстве электроэнергии турбинами с отъемом пара.

Так, например, запроектированная мощность заводов искусственного волокна потребует на получение пара ежегодного расхода до 500 тыс. т условного топлива. Если потребное количество пара получить в котлах высокого давления и пропустить через турбины электростанции, то можно попутно с осуществлением технологического процесса получить энергию порядка 200 млн. квтч в год.

Такая тесная увязка энергетики с химическими процессами дала основание комбинировать в пятилетнем плане строительства ряд химических предприятий с крупными электроцентралями. Приведем несколько примеров такого комбинирования.

При проектировании Дзорагетской гидроэлектрической станции выявилось, что районная нагрузка порядка 6 тыс. квтч может использовать только 30% мощности водной энергии.

При такой нагрузке стоимость электроэнергии была бы весьма высокой и лишь сооружение химического завода, использующего не только постоянную мощность гидростанции, но и часть сезонной энергии, делает работу станции рентабельной и обеспечивает химическое производство дешевой энергией. Такое же комбинирование предположено на гидроэлектростанции Гизель-Дон.

Особенно яркий пример комбинирования гидростанции с химическим производством дает нам Чирчикское строительство в Ср. Азии, где крупная гидроэлектроцентраль почти полностью отдает свою энергию на удобрительные туки, идущие на снабжение хлопковых посевов.

Днепрострой с его дешевой энергией дает основание широкому развертыванию электрохимических производств с расходом до 150 млн. квтч.

Крупное содовое производство, потребляющее значительные количества пара, делает весьма целесообразной постройку при этом заводе электроцентрали на 55 тыс. квт, оборудованной турбинами с отъемом пара.

Березняковский комбинат на Урале использует как энергетическую базу кизеловские угли: сжигая под котлами топливо для получения пара на содовое производство в Березняках, пропускают этот пар предварительно через турбины создаваемой таким образом электроцентрали в 18‑20 тыс. квт, и получают энергию для синтеза аммиака. Коксуя на месте кизеловские угли, Березняки имеют возможность получить необходимый для синтеза аммиака водород, а близость источников серы, фосфора и калия дает возможность запроектировать там крупный туковый комбинат с производительностью к концу пятилетия 350 тыс. т фосфорно-кислых удобрений в перерасчете на суперфосфат. Березняковскую электростанцию предполагается впоследствии кольцевать с Кизеловской электростанцией.

Аналогичное комбинирование электроцентрали с требующим больших количеств пара резиновым производством предполагается осуществить на Ляпинской торфяной электростанции и резиновом заводе в Ярославле.

Наконец, нельзя не отметить, что использование низкосортных углей Подмосковного бассейна для получения электроэнергии может стать особенно рентабельным в комбинате с химпроизводством. Осуществляя газогенераторный процесс и выделяя методом глубокого охлаждения из полученного газа ряд побочных продуктов и водород, идущий на синтез аммиака, мы в качестве отброса получаем высококалорийный газ, который является ценным топливом для электростанции.

Вследствие создания энергоемких производств значительных масштабов, энергетическая слагаемая в продукции химпромышленности станет играть весьма существенную роль: в 1927/28 г. химпромышленность израсходовала около 200 млн. квтч электроэнергии как от собственных станций, так и со стороны, в 1932/33 г. общий расход электроэнергии достигнет 2,1 млрд. квтч. Вооружение электроэнергией одного рабочего в химпромышленности возрастает с 2.680 квтч в 1927/28 г. до 15.300 квтч в 1932/33 г. (по оптимальному варианту, т. е. в 5,7 раза).