КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Сырьевые ресурсы химического производстваС 28 января по 2 февраля 2013 г. Обзорных лекций 5 курса экономического отделения РАСПИСАНИЕ специальности «Бухгалтерский учет, анализ и аудит»
Зам. директора по УМР ______________Т.Г. Мазур Начальник учебной части ___________И.С. Карагяур
Сырье (переменный компонент производства) - вещества и материалы, подвергшиеся ранее воздействию труда и предназначенные для дальнейшей переработки. Это определение можно пояснить на примере: нефть, прежде чем использовать ее в качестве сырья, необходимо добыть из месторождения. Сырьевые ресурсы - источники сырья для переработки в промышленном производстве. Источниками сырья для химической промышленности являются природные материалы, полупродукты и вторичное сырье (рис. 1). Источником природных материалов является окружающая нас среда - земные недра, гидросфера и атмосфера; растительный и животный мир.
Рис. 1. Сырьевые ресурсы химической промышленности
Промышленные природные материалы классифицируют: 1) по происхождению: минеральные, растительные и животные; 2) по запасам: невозобновимые и возобновимые; 3) по химическому составу: неорганические и органические; 4) по агрегатному состоянию: твердые, жидкие и газообразные. Минеральное сырье - добываемые из земных недр полезные ископаемые для дальнейшей переработки в промышленности в требуемые продукты. Они залегают в литосфере на глубине до 10 км и представляют собой различные минеральные ассоциации в виде осадочных, изверженных и метаморфических горных пород. Многие элементы входят в химический состав литосферы, но лишь восемь из них слагают основную массу. Ниже приведено их примерное содержание в % (мае): О Si Al Fe Ca Na К Mg 47 28 9 5 4 3 3 2 Остальных элементов содержится менее 1%. Минеральное сырье принято делить на три вида: рудные, нерудные и горючие ископаемые. Рудное минеральное сырье представляет собой горные породы и минералы, содержащие извлекаемые металлы. В ходе переработки многих видов рудного сырья наряду с металлами производят также химические продукты. Классический пример — получение серной кислоты при производстве меди, цинка, никеля из серосодержащих руд. Нерудное минеральное сырье — не содержащие металлы горные породы, или содержащие в количествах, не пригодных для получения этих металлов заводским путем. Из этого вида сырья производят используемые в производстве химические, строительные и другие материалы. Галит (поваренная соль NaCl) — нерудное сырье в производстве каустической соды NaOH и хлора; серный колчедан (пирит FeS2) и сера -в производстве серной кислоты; апатит и фосфорит (группа фосфорсодержащих минералов, например, Ca5(PO4)3F) — в производстве фосфорной кислоты. Горючее минеральное сырье содержит в своем составе углерод, поэтому его также называют углерод содержащим. К этому виду сырья относят угли, нефть, горючие сланцы, природный газ. Они способны сгорать в кислородсодержащей среде и потому служат источниками тепловой энергии. Из-за этого их также называют топливным сырьем. Горючее минеральное сырье - основа для очень широкой гаммы продуктов химических производств. Нефть - смесь предельных и непредельных, алициклических и ароматических и др. углеводородов — является сырьевой базой для группы химических производств, вырабатывающих бензин, мазут, моторное и дизельное топливо, обобщенно называемых нефтепереработкой. Природный газ используется как сырье в производстве удобрений, пластических масс и других продуктов химической промышленности. Уголь, природный газ, сланцы перерабатывают в разнообразные промежуточные продукты для процессов органического синтеза и других химических производств. Значительный интерес в последнее время вызван к углю как сырью, альтернативному нефти, разработаны методы его превращения в жидкие углеводороды (их смесь иногда называют «искусственная нефть»), моторное топливо. Воздух и вода. Не только литосфера является сырьевой базой химической промышленности. Условно принимают, что земная кора включает атмосферу до высоты 15 км, гидросферу и литосферу, поэтому воздух атмосферы и вода гидросферы также являются сырьем химической промышленности. Компоненты воздуха — азот (его содержание около 79%) и кислород (около 21%) - используют для производства аммиака, а также во многих окислительных процессах. Вода не только непосредственно является реагентом во многих химических процессах, но и служит источником получения водорода и кислорода. Из высококонцентрированных соляных растворов (рапы) морских заливов (лагун) получают йод и бром. Также воду применяют как вспомогательный материал для приготовления растворов твердых, жидких и газообразных веществ, в качестве абсорбента при очистке газов. Растительное и животное сырье имеет происхождение, соответствующее их названию. Растительное включает древесину, картофель, подсолнечник, сахарную свеклу, хлопок, лен, коноплю, отходы первичной обработки сельскохозяйственной продукции (подсолнечная, хлопковая лузга). Животное представляет собой шерсть, кожу, жиры. Растительное сырье претерпевает следующие превращения: переработка его высокомолекулярных компонентов в неизменном или модифицированном виде (производство пластмасс, волокон); пиролиз с получением газообразных и жидких продуктов (оксид углерода, водород, масляные фракции); каталитическое, в частности, ферментативное, расщепление полимерных компонентов с образованием органических продуктов (этанол, фурфурол, фенолы, кормовой белок и др.). Растительное и животное сырье перерабатывают в продукты питания (пищевое сырье), в бытовые и технические продукты. Невозобновимое сырье не восстанавливается совсем или восстанавливается значительно медленнее, чем расходуется. К нему относится минеральное сырье, использование которого неизбежно приво-дщ, к его исчерпыванию. Уже сейчас очевидно истощение ресурсов природной нефти в ближайшие десятилетия при ее добыче современными темпами. Практически исчерпаны природные запасы селитры как источника связанного азота, с начала столетия его получают из свободного азота воздуха в виде аммиака. Возобновимое сырье включает в себя и растительное и животное, некоторые виды минерального сырья (например, соли, осаждающие ся в озерах и морских лагунах). Растениями земного шара методом фотосинтеза ежегодно связывается 2-Ю11 т углерода, идущего на воспроизводство растительного и животного сырья. Восстановление возобновимого сырья идет с разной скоростью, однако его темпы должны соответствовать темпам его расхода. Иначе оно станет невозобновимым. Полупродукты - вещества и материалы, являющиеся продуктом в одном производстве и исходным в другом. Например, продукт производства аммиак может выступать в качестве продукта потребления — удобрения, непосредственно вносимого в почву, так и полупродукта - сырья для производства азотной кислоты. В свою очередь, азотная кислота может быть продуктом потребления, например, в текстильной промышленности, и полупродуктом — сырьем в производстве селитры. На рис. 2.3 показаны возможные пути использования аммиака, полученного из природного сырья. Бензол, продукт переработки нефти или угля, является полупродуктом — сырьем в производстве алкилбензолов. Масла, извлекаемые из растительного сырья, в дальнейшем используют в производстве мыла, лакокрасочных материалов, вспомогательных веществ для легкой промышленности. Нефть как сложная многокомпонентная смесь углеводородов является самым многоассортиментным минеральным рырьем. Продукты нефтепереработки - исходные вещества для многочисленных технологических процессов нефтехимической промышленности и производств органического синтеза. На рис. 2 приведена схема использования нефтяного сырья в производстве полимерных материалов.
Рис. 2. Использование синтетического аммиака Рис.3. Использование нефтяного сырья в производстве полимерных материалов
В абсолютном большинстве производств исходными веществами являются полупродукты. Поэтому обычно и природные материалы, и полупродукты называют первичным сырьем. Вторичное сырье — исходные в производстве вещества и материалы, являюь чеся отходами других производств и потребления. Их источниками Я1 яются отходы производства и отходы потребления. Отходы производства — остатки сырья и вспомогательных материалов, которое утратили свои первоначальные качества, а также продукты, не.вляющиеся целью производственного процесса. Отходы потребления — бывшие в употреблении вещества и изделия, восстановление которых экономически нецелесообразно. Основные пути использования отходов производства и потребления в промышленном производстве следующие: 1) регенерация непрореагировавшего сырья и материалов с последующим возвратом в производство; 2) извлечение ценных компонентов как продуктов производства; 3) выделение компонентов и придание им с помощью специальных операций товарной ценности; 4) использование отходов в качестве вторичного сырья в других производствах или других отраслях промышленности. Во всех случаях предполагается одно из двух назначений вторичного сырья как исходного компонента: а) вторичное сырье частично или даже полностью заменяет первичное в каком-либо производстве; б)на основе вторичного сырья создается новый химико-технологический процесс. Очевидно, использование вторичного сырья сберегает природные ресурсы. Классическим примером является полная замена природной селитры на синтетическую, полученную из аммиака, производимого из природного газа и воздуха. Когда в 30-х годах возникла проблема с обеспечением удобрениями посева хлопчатника в Узбекистане, было создано производство селитры из воздуха и воды! Воздух служил сырьем для получения азота глубоким холодом, а вода — сырьем для получения водорода электролизом и источником энергии для этих энергоемких процессов. Этого было достаточно, чтобы синтезировать аммиак, из него - азотную кислоту и далее из аммиака и азотной кислоты — селитру, ценное удобрение. Другой пример: из отходящих газов цветной металлургии и процессов обессеривания нефти производится до 30% серной кислоты. Химический состав и агрегатное состояние сырья определяют направления и способы его обработки. Основные технологические процессы переработки сырья и получаемые из него продукты, естественно, зависят от химического состава сырья. Агрегатное состояние перерабатываемого материала определяет, в основном, метод его транспортировки и подготовки к переработке. Газообразное сырье поставляется к месту переработки в основном по газопроводам, жидкофазное - по трубопроводам или в цистернах (железнодорожных или автомобильных), твердое сырье перевозят наземным транспортом или доставляют, например, ленточными транспортерами. Обогащение твердого сырья. Добываемое из недр земли сырье, кроме целевых компонентов, содержит бесполезные (пустая порода) и вредные примеси. В большинстве случаев содержание примесей относительно велико, поэтому приходится проводить обогащение сырья — отделение от него пустой породы. Оно необходимо для уменьшения затрат на переработку сырья, улучшает качество продукта и уменьшает транспортные расходы. Полученные полезные ископаемые, как правило, сначала измельчают. Затем образующиеся зерна подвергают дальнейшему разделению, используя индивидуальные свойства компонентов породы. Существуют различные способы обогащения сырья. Основные из них и примеры их применения следующие. Твердая порода, содержащая минералы различной прочности, образует при измельчении зерна различного размера, которые рассеивают на грохотах — ситах с отверстиями разных размеров (грохочение). Применяют при обогащении фосфатных руд. Измельченные зерна минералов и пустых пород могут различаться своей плотностью. Их разделяют в определенных средах: в тяжелой жидкости, потоке воды или воздуха (гравитационное обогащение). Используя различие зерен в магнитной проницаемости или в электрической проводимости, используют электромагнитное и электростатическое обогащение: проходя на транспортере магнитное или электрическое поле, фракции разделяются. Метод применяют для некоторых видов рудного сырья. Флотация (англ. «float» - плавать на поверхности/ наиболее широко применяемый способ обогащения. Он основан на различной смачиваемости водой частиц минерального сырья. Во флотационную машину поступает смесь воды и мелких частиц обогащаемой руды (пульпа) и подается воздух. Гидрофобные (не смачиваемые водой) частицы прилипают к пузырькам воздуха и выносятся вместе с ними на поверхность, образуя пену, которая удаляется специальным устройством. В пульпу добавляют специальные добавки, позволяющие регулировать смачиваемость частиц. Применяют для разделения полиметаллических сульфидных руд, отделения пустой породы от нефелина и обогащения многих других минералов. Для обогащения используют также различие и других свойств компонентов минерального сырья, к которым относятся: плавкость (термическое обогащение), химическая активность (химическое обогащение), растворимость в некоторых жидкостях (экстракция). В промышленности эти способы применяются для обогащения твердого минерального сырья. Например, при нагревании серосодержащей руды легкоплавкая сера раньше других переходит в жидкое состояние и отделяется (термическое обогащение). Химическим обогащением удаляют балластные органические примеси при обжиге твердой породы. Экстракция - один из основных методов извлечения редких металлов из минерального сырья. Разделение жидких и газовых смесей. Жидкие и газовые смеси разделяют, используя различия температур кипения, растворимости, сорбционных, химических и других свойств компонентов смеси. Наиболее широко разделение таких смесей используется на нефтяных месторождениях. Нефть, представляющую собой смесь углеводородов с примесями кислородных, сернистых и азотистых соединений, разделяют перегонкой на составные части, или фракции, - бензин, лигроин, керосин, мазут и т.д. Сернистые соединения бензиновой фракции удаляют с использованием химического метода каталитической гидроочистки: сернистые соединения в паровой фазе гидрируют на катализаторе до сероводорода, который далее отделяется при конденсации.
Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 4837; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |