प्रक्रम ऊष्मा

प्रक्रिया ऊष्मा का तात्पर्य औद्योगिक प्रक्रियाओं के दौरान ऊष्मा के अनुप्रयोग से है। ठोस  से लेकर कांच,  इस्पात  से लेकर कागज तक कई सामान्य उत्पादों के निर्माण के दौरान किसी न किसी प्रकार की प्रक्रिया ऊष्मा का उपयोग किया जाता है। जहां समग्र औद्योगिक प्रक्रिया के उपोत्पाद या अपशिष्ट उपलब्ध होते हैं, उनका उपयोग अक्सर प्रक्रिया को गर्मी प्रदान करने के लिए किया जाता है। उदाहरणों में कागज बनाने में काली शराब या गन्ना प्रसंस्करण में खोई शामिल हैं।

आवश्यकताएँ
प्रक्रिया के लिए आवश्यक तापमान व्यापक रूप से भिन्न होता है, लगभग आधे औद्योगिक प्रक्रिया ताप में ऑपरेटिंग तापमान ऊपर होता है 400 Celsius. इन उच्च-तापमान प्रक्रियाओं कोयला आम तौर पर केवल प्राकृतिक गैस या कोयले जैसी समर्पित आपूर्ति द्वारा ही आपूर्ति की जा सकती है, हालांकि ईंधन के उपयोग को कम करने के लिए अन्य स्रोतों से प्री-हीटिंग भी आम है। माध्यिका के नीचे संचालित होने वाली वे प्रक्रियाएँ बहुत व्यापक प्रकार के स्रोतों का उपयोग कर सकती हैं, जिनमें उसी औद्योगिक प्रक्रिया में अन्य प्रक्रियाओं से अपशिष्ट ऊष्मा भी शामिल है। सैद्धांतिक रूप से प्रतिरोधी तापन प्रक्रिया ताप का एक संभावित स्रोत होगा, लेकिन भले ही यह आपूर्ति की गई बिजली का लगभग 100% ताप में परिवर्तित कर देता है, लेकिन ताप विद्युत संयंत्र  में बिजली का उत्पादन करने के लिए ईंधन जलाना स्पष्ट रूप से कम कुशल है, केवल उस बिजली का उपयोग करने के लिए सीधे ईंधन का उपयोग करने की तुलना में गर्मी की प्रक्रिया करें। इस प्रकार ताप के इस स्रोत का उपयोग केवल वहीं किया जाता है जहां गैर-थर्मल स्रोतों (जैसे जलविद्युत) से बिजली सस्ती और प्रचुर मात्रा में होती है।  गर्मी पंप  जो आमतौर पर घरेलू हीटिंग, गर्म पानी और अन्य ताप अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं 100 C गर्म और ठंडे सिरे के बीच उच्च तापमान अंतर पर कार्नोट दक्षता बहुत कम होना सार्थक है। पिघला हुआ नमक  इलेक्ट्रोलीज़  जैसी कुछ प्रक्रियाएं उसी बिजली द्वारा आवश्यक प्रक्रिया गर्मी प्रदान करती हैं जो  एन्दोठेर्मिक  प्रतिक्रिया को चालू रखने के लिए भी आवश्यक होती है। गर्मी का वर्णन आमतौर पर उच्च ग्रेड वाले उच्च तापमान वाले ग्रेड द्वारा किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि गर्मी स्वाभाविक रूप से गर्म से ठंडी की ओर बहती है और इस प्रकार कम तापमान अनुप्रयोगों के लिए गर्मी के उच्च तापमान स्रोत का उपयोग करना हमेशा संभव होता है लेकिन इसके विपरीत नहीं। चूंकि उच्च श्रेणी की गर्मी का उत्पादन करना अधिक बोझिल और महंगा है और चूंकि सामग्रियों में सीमित गर्मी प्रतिरोध होता है, इसलिए उत्प्रेरक और फ्लक्स (धातु विज्ञान) के उपयोग के माध्यम से जहां भी संभव हो, काम के तापमान को कम करने का प्रयास किया जाता है। रासायनिक संतुलन में जहां तापमान संतुलन को प्रभावित करने वाले कारकों में से एक है, एक सतत प्रक्रिया में वांछित उत्पादों को हटाकर तापमान की आवश्यकताओं को कम किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि एबी और सीडी के बीच एक संतुलन प्रतिक्रिया एसी और बीडी उत्पन्न करती है और तापमान बढ़ाकर संतुलन को दाईं ओर स्थानांतरित किया जा सकता है, तो प्रतिक्रिया से लगातार एसी या बीडी को हटाने से तापमान आवश्यकताओं को कम किया जा सकता है (ले चैटेलियर का सीएफ सिद्धांत)। हालाँकि, इसकी सीमाएँ हैं क्योंकि प्रतिक्रिया की गति भी तापमान पर निर्भर होती है। उत्प्रेरक किसी भी तापमान पर प्रतिक्रिया की गति को बढ़ाने का काम कर सकते हैं, लेकिन परिभाषा के अनुसार, वे संतुलन को नहीं बदलते हैं।

डीकार्बोनाइजेशन
विनिर्माण क्षेत्र में सभी ईंधन उपयोग का लगभग 30% प्रोसेस हीट है, और कार्बन न्यूट्रल या कम से कम कम कार्बन प्रोसेस हीट आपूर्ति के नए रूपों को पेश करने के महत्वपूर्ण प्रयासों का लक्ष्य है। कुछ अपशिष्ट - जिनमें बेकार टायर भी शामिल हैं - आमतौर पर प्रतिस्थापन ईंधन के रूप में उपयोग किए जाते हैं या उचित अनुपात में पारंपरिक ईंधन में मिलाए जाते हैं। बायोमास पहले से ही उद्योग में व्यापक उपयोग में है, जबकि भूतापीय ऊर्जा, केंद्रित सौर ऊर्जा और परमाणु ऊर्जा प्रयोगात्मक बनी हुई हैं और वर्तमान में आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी नहीं हैं। प्रक्रिया ताप के लिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने में एक समस्या यह है कि आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले दबाव वाले पानी रिएक्टरों का ऑपरेटिंग तापमान 400 डिग्री सेल्सियस से काफी नीचे होता है। और उबलते पानी के रिएक्टर अभी भी (लगभग) कम तापमान पर काम करते हैं 285 C). उन्नत गैस-कूल्ड रिएक्टर - जिसका उच्च शीतलक आउटलेट तापमान एक स्पष्ट डिजाइन लक्ष्य था - एक तकनीकी गतिरोध साबित हुआ है और 2022 तक किसी भी अन्य उच्च तापमान वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्र ने कभी भी व्यापक वाणिज्यिक संचालन में प्रवेश नहीं किया है। कुछ पीढ़ी IV रिएक्टर प्रस्ताव इसे बदल देंगे, जिससे उच्च श्रेणी की गर्मी पैदा की जा सकेगी। इसी तरह भू-तापीय ताप स्रोतों में अक्सर अपेक्षाकृत कम तापमान होता है, कभी-कभी बिजली उत्पादन के लिए बाइनरी चक्र की भी आवश्यकता होती है। बढ़ी हुई लागत (कार्बन मूल्य निर्धारण की अनदेखी) और कम राउंड ट्रिप दक्षता की कीमत पर डीकार्बोनाइजेशन के लिए एक स्टॉपगैप समाधान वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले जीवाश्म ईंधन को एक्स को पावर व्युत्पन्न ईंधन द्वारा प्रतिस्थापित करना है। हालाँकि इस दृष्टिकोण का फायदा यह है कि यह न्यूनतम या बिना किसी संशोधन के मौजूदा तकनीक के साथ प्रयोग करने योग्य है, यह प्रतिरोधी हीटिंग से भी कम कुशल है क्योंकि विद्युत ऊर्जा को कृत्रिम ईंधन में बदलने के लिए आवश्यक रासायनिक प्रक्रियाएं प्रतिरोधी हीटिंग की तुलना में कम कुशल हैं। ऐसी प्रक्रियाओं में जहां ईंधन गर्मी और रासायनिक कार्य दोनों प्रदान करता है (उदाहरण के लिए स्टील बनाने में कम करने वाले एजेंट के रूप में कोक (ईंधन)) हालांकि आने वाले कुछ समय के लिए पावर-टू-एक्स ईंधन एकमात्र व्यवहार्य कम कार्बन विकल्प हो सकता है। पानी के इलेक्ट्रोलिसिस जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त हाइड्रोजन को अक्सर प्रक्रिया ताप के वर्तमान स्रोतों के विकल्प के रूप में प्रस्तावित किया जाता है। हाइड्रोजन आज पहले से ही उद्योग में व्यापक उपयोग में है, लेकिन 2022 तक भाप सुधार जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से ज्यादातर जीवाश्म ईंधन से प्राप्त होता है। चूंकि सल्फर-आयोडीन चक्र जैसी हाइड्रोजन उत्पादन के लिए कुछ प्रस्तावित प्रक्रियाओं के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, इसलिए हाइड्रोजन उत्पन्न करने की उनकी व्यवहार्यता प्रक्रिया के लिए आवश्यक ऊष्मा के प्रत्यक्ष उपयोग के विपरीत प्रक्रिया ऊष्मा के लिए ईंधन संदिग्ध लगता है।