ЛЕКЦИЯ. Реакторлар 2 страница

2. Полимер материалдары (синтетикалық каучук, пластмассалар, химиялық талшықтар);

3. Лакты бояулар;

4. Синтетикалық бояулар және жартылай өнімдер;

5. Органикалық синтез өнімдері (мұнай, көмір, орман химиясы)

6. Химиялық реактив және таза заттар алу;

7. Химия – фармацевтикалық.

Химия өнеркәсібі өнім балансының өзгеруіне байланысты бір қалыпты дамымайды. Ғылыми-техникалық прогресс кезінде химиялық өнімнің жаңа түрі шығарылады.

Өзіндік қасиеттеріне байланысты материалдық өнім шығаруда химия өнеркәсібі негізгі орын алады. Ол қасиеттер төмендегідей:

- Еңбек құрлымында өзгеше, ерекше химиялық әдістерді қолдану. Ол кезде өнімге жаңа қасиеттер беріледі;

- Техникалық машиналардың қолдану аясының аздығы;

- Бір өнім шығаруда көптеген заттарды қолдану;

- 85%-ке жететін өнім шығымдылығы;

- Жоғары дәрежеде энергия қолданылады;

- Жоғары дәрежеде автоматизацияны қолдану;

- Бір заттан кең көлемде өнім алу.

Бұл қасиеттердің барлығы химия өнеркәсібінің жоғары эффективтілігін, жаңа қасиеттермен өнім шығаруға тиімділігін, “Б” тобындағы заттар алуда қолайлылығын көрсетеді.

Химия өндірісінің тиімді қолданылуы. Химия өндірісінің эффективтілігі мен экономикалық жағынан қолайлылығы мемлекет территориясында кеңінен қолданылады. Ол өндірістік принциптерге негізделген. Оларға:

· Өндірілетін заттардың шығым көзінің жақындығы;

· Материалдық және еңбек ресурстарының бірге қолданылуы;

· Белгілі бір ауданның табиғи және экономикалық керектілігін қамтамасыз ету үшін белгілі бағыттың дамуы;

· Өнім комплексінің көптігі;

· Экономикалық жағынан басқа да аудандармен байланыс жатады.

Химия өндірісі кезінде, сонымен қатар орналасқан орныда әсер етеді:

· Өндірістік орынның тарихи орналасуы;

· Химия өнімдерін өндіру кезіндегі көптеген әдістердің қолданылуы;

· Материалдық, энергетикалық, су және жылу көлемі;

· Өндіріс кезіндегі ағымды суды тазалау;

· Өнімнің айырбастауға мүмкіндік беруі және көптеген бағытта қолданылуы.

Бұл қасиеттердің негізінде 2 бағыттағы тенденция қалыптасады:

· Бірінші тенденция бойынша жаңа өнім және энергия көздерін игеру, жаңа технологиялар шығарылады, өнімнің және энергияның транспортталуы, жаңа әдістердің шығарылуы қарастырылады.

· Екінші тенденция бойынша бір өнімге негізделген көптеген заттардың шығарылуы және көптеген бағытта қолданылуы жатады.

Негізгі фактор бойынша (ауданның орналасқан орны бойынша) химия өнеркәсібін 4 топқа бөледі:

1. Өнім көзі жақын орналасқан және шығымы мен қолдану аясы кең өндіріс (натрий гидроксиді, натрий карбонаты, фосфорлы және калилі минералды тыңайтқыштар, натрий сульфаты, целлюлоза, азықтық ашытқы, пластмасса, синтетикалық каучук, негізгі органикалық синтез өнімдері).

2. Қолдану жеріне дайын өнім ретінде жеткізілетін, сондықтан өнім транспорты қымбатқа түсетін өндіріс (аммиак, азотты және комплексті минералды тыңайтқыштар, резина өнімдері, пластмасса өнімдері, поро-және пенопласттар).

3. Технологиялық циклы қиын және көптеген реагенттерді (бояулар, полимерлі қоспалар, пестицидтер, мономерлердің кей түрлері, таза реактивтер) қолданып, жартылай өнім өндіретін жерлерге жеткізетін өндіріс.

4. Энергия көзі жақын орналасқан жерлерде, энергияны көп қажет ететін өнім (фосфор, кальций карбиді, кальцийцианамид, электролиз өнімдері) өндіріс түрлері жақсы дамыған.

Кей жағдайларда химия өнеркәсібі дайын өнімнің импорт және экспортын, жартылай фабрикаттардың шығымын есепке алып белгілі жерде орналасады.

Жоғарыда көрсетілген жағдайлар есепке алынып химия өнеркәсібі дамып, белгілі өндірістік-экономикалық аудан қалыптастырады.

Экономикалық аудан дегеніміз - өндірістік территориялық комплекс. Ол кезде экономикалық, тарихи, табиғи – географиялық жағдайлар есепке алынады. Экономикалық аудандарға жоғары дәрежедегі өндірістік және қоғамдық даму деңгейі тән.

Экономикалық аудандардың өзін өндірістік өнімге, энергияға, транспортқа, еңбек көзіне байланысты төмендегідей бөлеміз:

1. Өндірістік ұйымдар (өндірістік топтар);

2. Көптеген өндіріс орындары біріккен қала типтес өндіріс орталықтары;

3. Өндірістік-территориялық комплекс (ӨТК).

Өндірістік-территориялық комплекс дегеніміз - экономикалық жағынан байланысты, шектеулі территорияда орналасқан дамушы өндіріс көзі. ӨТК-ке технологиялық жағынан байланысты, бір өнім, энергия, су түрін қолданылатын өндіріс тобын айтады. Мысалы: көмірдің энергетикалық көзі ретінде қолданылатын Канск-Ачинск, Қаратау-Тараз өндірістік –территориялық комплексі.

Олардың барлығына ауданның бір типті инфраструктурасы, қоршаған ортаны қорғау жағынан бір бағыттылығы тән. Өндірістік-территориялық комплекс химия өндірісіне рентабелділігін көтеруде өте қолайлы жағдай туғызады.

Ғылыми – техникалық прогрес және ғылыми – техникалық революция.

Материалдық өндірістің жеңісі еңбек құралдары мен технологияны тоқтаусыз жетілдіру мен дамыту, шикізаттың жаңа түрлерін, отын мен қуатын қолдану, қолдану мен өнімдердің жаңа түрін игеруді, өндірісті ұйымдастырудың жаңа түрлерін, жолдарын қолдану.

Ғылым мен техниканың қарқынды түрде өзара байланысты дамуы жаңа ғылыми ашылулар мен тұрақты көрініс беруін техника мен технология деңгейіне көтеру, ғылыми зерттеулерде ғылым мен техниканың соңғы жетістіктерін қолдану ғылыми техникалық прогресс деп аталады.

ҒТП - ғылыми техникалық потенциалдың жинақталуы мен материалдық өндірістің динамизмі мен потенциалы. Сондықтан ҒТП маңызды міндеті болып жасалып жатқан ғылыми техникалық потенциалдың тиімділігін көтеру және өндірісті жақсарту мен өндірісті ұйымдастыруды жақсарту мен тиімділігін арттыру.

Материалдық өндіріс динамизмі мен ғылыми зерттеулердің жедел қарқынды дамуы, ғылымның түбегейлі өзгеруі бір ұрпақ дәуірінде ғана жүре береді. Ғылыми ақпараттың көлемі: 10 жыл ішінде ғылымда, биологияда 5 жылда, генетикада 2 жылда, ядролық физикада және космонавтикада 1,5 жыл ішінде игерілді, ал ақпараттық жинақталу темпі өсе түсуде.

ҒТП бірнеше кезеңді бөліп қарауға болады., олар бір – біріне алмастырып ғылым мен техникадағы сапалы секірістер салдарынан іске асырады. Шекаралық бөлінбестігінің себебіне байланысты ҒТП кезеңделуі негізіне қоғамдық еңбекті үнемдеу принципі алынған.

ҒТП кезінде ғылым мен техниканың жетістіктері өндіріс пен адам қоғамның өмір жағдайының жақсаруына ықпал беруі маңызды нәтижелерге әкеледі. Ол нәтижелері;

— өнімнің материалды және қуат сыйымдылығын төмендету, тиімді ресурсты үнемдеу;

— зиянсыз – технологиялық жасаулардың есебінен қоршаған ортаны қорғау, бүтін циклдер мен шығыны аз өндірістерді жасау;

— өндірістік масштабтарды ұлғайту салдарынан қоршаған ортаның қарқынды ластануынан қорғау.

ҒТП болжау деп ғылымның, технологиялардың және техникалық даму қарқындары мен негізгі бағыттарын қоғамның әлеуметтік дамуымен экономикалық жағдайымен алдын ала болжап білуді айтады. Мұндай болжам қазіргі ғылым мен өндірістің барлық салаларының теңестіріле дамуының негізі. Қазіргі кезде математикалық модельдеуінің әдістерін қолданумен жүйелі көзқарастар мен іс - әрекеттерінің негізінде құрылады.

ХХ ғ екінші жартысынан бастап материалдық өндірістің дамуында ҒТП жаңа дәуір орын алады, ол ғылыми техникалық революция деп аталады. ҒТР – қоғамдық күштер өндірісінде түбегейлі сапалы қайта құрылулар, ғылымның сапалы өндірістік күшке айналуы, материалдық базаның өзгеруі, өндірістік мазмұны мен формасының адам еңбегінің сипатының өзгерісі орын алады.

Бұл кезеңде ғылым қоғамдық өндірістік күштердің жетекші элементі болып ғылыми таным мен өндірістік іс - әрекет бүтін болып бірігіп, өндірістің материалды техникалық базасында түбегейлі өзгерістер жүреді. Автоматизацияны, робот техникасын, автоматты басқару жүйелерін ендіру логикалық қызметті орындайтын техникалық құралдарды жасау адамдардың ғылыми әрекетінің сипатын өзгертеді – инженердің, ғалымның, жұмысшының еңбек функциялары өзгеріске ұшырайды.

Осылай ҒТР, ҒТП қазіргі кезеңдік жаңа формасын білдіріп, ғылым мен өндірістің де, сонымен адам әрекетінің қалған салаларында мәдени, психологиялық, шығармашылық салаларын қамтиды.

ҒТР – ға өндіріс технологиясына және өндірістік аппараттарды приоритетті таңдаулы жаңа бағыттарының негізінде ЭЕМ қолданумен, иілімді автоматтандырылған жүйелер, автоматты жобалау негізінде фундаменталды зерттеулерге белсенді ықпал ету.

ХХ ғ соңында ҒТР – ң жаңа дәуірлеу кезеңі орын алды. Ол электроника, биологиялық процестерді реттеу мен биохимиялық жүйелердің өнімділігін көтеру күрделі технологиялық жүйелерді автоматтандырумен қамту және сонымен қатар жобалау мен ғылыми зерттеу ақпараттық көлемі мен мүмкіндігін қамту. Сол арқылы ҒТР ғылыми - өндірістік ревалюцияға ұласады, бұл кезде өндірістің жеке салалары халық шаруашылығының жеке салалары қайта құрылды.

1.1.3.5. Ғылыми – техникалық прогрестің химиялық өндірісте орын алуы.

Өндірістік өндіру ҒТП кезеңінде тек мазмұны мен ұйымдастырылуына сапалық өзгерістерді ендіру кезеңінде ғана тиімді дамиды. Бұл кезеңдегі маңызды бағыттары болып:

— халық шаруашылығының барлық салаларын электрлендіру;

— өндірісті кешенді автоматтандыру;

— атом қуаты мен қуаттың альтернативті көздерін қарқынды дамыту;

— жаңа материалдар мен технологияларды жасау;

— биотехнологиялық процестерді жасау.

ҒТП химия өндірісінде келесі бағыттарда ерекшеленеді: еңбек құралдарын жетілдіру, қолда бар және жаңа технологияларды жасау, шикі заттарды қолдануды жақсарту, химия өндірісін автоматтандыру.

1.Еңбек құралдарын жетілдіру, яғни аппараттар мен машиналарды, келесі бағыттарда жүреді:

— жабдықтарды унификациялау, соның ішінде көп функционалды әрекетті аппараттарды жасау;

— капиталды және эксплуатациялық жұмыстарды және қызмет көрсететін персонал санын кеміту аппаратуралардың өнімділігін арттыру мақсатында ауқымды бірегейлік қуатты – агрегаттарды жасау есебінен жабдықтарды ірілеу;

— экстремальды жағдайларда және агрессиялық орталарда жұмыс істейтін аппаратуралардың коррозиялық төзімділігін және сенімділігін артыру, мұны жаңа конструктивті материалдар есебінен, коррозия ингибиторларын қолдану есебінен;

— экономика талаптарын қамтамасыздандыру, гигиеналық, физиологиялық, эстетикалық талаптар аппаратуралар мен оның жұмысына қойылады.

2.Өңдеу әдістерін жетілдіру келесілердің есебінен орын алады:

— жабдықтар жұмысын интенсивтендіру, жоғары температураларды, қысымда және жылдамдықтарда реагенттерді қолдану;

— жаңа жоғары тиімді катализаторларды жоғары селективтілікпен және төмен температуралы оталдыруы бар, катализдік уларға төзімділігін қолдану;

— іс - тәжірибе экстремальды және қауіпсіз ықпалды – ферментативті әсер етушілерін ендіру;

— технологиялық процестерді плазмада және магниттік өрісте іске асыру;

— жылуды сақтаушы технологиялардың жаңасын ендіру, мысалы, ректификациялау - буландырудың орнына абсорбциялау мен экстракциялауды ендіру;

3. Шикізаттарды тиімді қолдану:

— шикізатты кешенді өңдеу әдістерін ендіру және қалдығы аз технологияларды жасау;

— азықтықты техникалыққа және арзан және кең тараған шикізаттарға алмастыруға бағытталған шикізат балансын өзгерту;

— шикізаттың регенерациясын іске асыру.

4. Аппараттардан өндіріс саласына дейін технологиялық және басқару тізбегінің тораптарында басқару жүйесін автоматтандыруды кеңінен ендіру. Химия өндірісінде ҒТП маңызды нәтижесі болып халық шаруашылығының барлық салаларына химияның жемістерін барынша кеңінен ендіру. Халық шаруашылығын химияландыру деп химиялық технологиялық әдістерін, материалды өндіріске химиялық шикізат және химиялық материалдар мен заттарды ендіру процесін айтамыз. Халық шаруашылығын химияландырудың (ХШХ) мақсаты өндіріс тиімділігін көтеру және интенсификация, ал өндірістік емес салада еңбек ету жағдайы мен қызмет көрсету сапасын жақсарту болып табылады. Химияландыру теңгейін сандық бағалау химиялық сыйымдылық коэффициенті К_х – саналады:

(1.1)

Мұндағы: М_хим және М_{хим. емес} – химиялық әдістермен материалдарды қолданумен және оларсыз, сәйкесті өндірілген өнімдердің құны. К_х максимальды мағынасы – синтетикалық полимер материалдарын қолданумен байланыс жүйесінде және транспортта қолдануда орын алады.

Бақылау сұрақтары

1. ҒТП дегеніміз не?

2. Қазіргі уақытта химия өндірісіндегі ҒТП ерекшеліктері.

3. Халық шаруашылығын химияландыру және өндіріс салаларындағы оның деңгейі қалай бағаланады?

4. Эргономика дегеніміз не және қазіргі өндірістегі рөлі қандай?

№8 ЛЕКЦИЯ. Фосфор және фосфор қышқылдарын өндіру

Фосфорлы және комплексті тыңайтқыштар мен фосфор қышқылының өндірісі.

Көптеген фосфорлы және комплексті минералды тыңайтқыштарға ортофосфор қышқылының әр түрлі тұздары жатады. Олардың генетикалық өндірісіндегі технологиялық процесс - фосфор қышқылын, фосфор оксидін (V) және элементті фосфорды өндіру процесімен байланысты. Олардың барлығы табиғи фосфатты шикізаттан өндіріледі және ұқсас технологиялық аппараттар базасына ие. Осы өндірістердің бір-бірімен байланыстылығы 5.3 суретте көрсетілген.

Сурет 5.3. Фосфорлы және маңызды комплексті тыңайтқыштардың фосфор негізіндегі бір – бірімен байланысы.

Фосфорлы тыңайтқыштардың өндірісі. Жай фосфорлы тыңайтқыштарға кальцийдің фосфор қышқылымен әр түрлі қоспадағы тұздары жатады. Калий және азотты тыңайтқыштармен салыстырғанда, фосфорлы тыңайтқыштар тұздарының табиғатына байланысты ерігіштігі әртүрлі болып келеді. Ерігіштігіне байланысты фосфорлы тыңайтқыштар 3 топқа бөлінеді: суда еритін (I топ); органикалық қышқылдарда еритін (II топ); ерімейтін немесе тек күшті минералды қышқылдарда еритін (ПІ топ).

Құрамында қоректік элементтердің болуына байланысты фофорлы тыңайтқыштар: концентрлі (30% Р₂О₅ - тен астам) және концентрлі емес (30% Р₂О₅ - тен кем) деп екіге бөлінеді. Төмендегі 5 .9 кестеде фосфорлы тыңайтқыштардың жалпы өндірістегі бөлінген массасы және қасиеттері көрсетілген.

Кесте 5.9 Фосфорлы тыңайтқыштардың түрлері және қасиеттері.

Тыңайтқыш	Әрекеттесетін заттардың формуласы	Р205 % мөлшері	Ton	Меншікті үлес жыл бойынша %
Фосфор ұны	ЗСа3(РО4)2·СаҒ2	19-30	III	30,8	8,2
Суперфосфат:	Са(Н2РО4)2·Н2О
Жай		19-21	I	45,1	6,6
Қос		42-50	I	15,0	11,5
Металлургиялық шлак	4CaO·P2O5·SiO2	8-16	III	1,1	0,3
Преципитат	СаНРО4·2Н2О	46-48	II	-	-

Фосфорлы тыңайтқыштардың түрлері ауысып отыратыны 5.9 кестеде көрсетілген. Төмен концентрлі тыңайтқыштардың (фосфорит үны, шлактар, жай суперфосфат) өндірісі тез арада төмендеп, кейбір жоғарлаудан кейін қос суперфосфат өндірісінің тенденциясының төмендегенін байқауға болады. Мұны 1970 жылы 11,5% - ке, ал 1985 жыды 70,5% - ке дейін өскен, құрамында - фосфор бар комплексті тыңайтқыштар өндірісінің тұрақты көлемінің артуымен түсіндіруге болады.

Фосфорлы тыңайтқыштар, фосфор қышқылы және элементарлы фосфор өндірісіндегі шикізат көзі ретінде табиғи фосфатты рудалар: апатиттер және фосфориттер болып табылады. Құрамында фосфор бар компоненттерге үш кальций фосфатты қос тұздар жатады. 3Са₃(РО₄)₂·СаХ₂, мұндағы X=F, ОН, СІ. Осыған байланысты фторапатиттер (X = F) және гидроксилапатиттер (X=ОН) ажыратылады.

Апатиттер вулкан түзілетін жыныстарды ірі түйіршікті фтор апатит түрінде және негізгісі нефелин минералы (Na₂O(К₂О)·А1₂О₃·2SiO₂) болып табылатын, фосфатты емес минералдар түрінде кездеседі. Сондықтан фосфорлы тыңайтқыштар өндірісінде құрамы 40% Р₂О₅,- тен тұратын апатит концентраты және нефелинді апатитке бай апатит рудалары қолданылады.

Фосфорит рудаларының құрамында фторапатит күйіндегі фосфор және құрамы ауыспалы апатит тәрізді минералдар болады, олар жоғары дисперсті тұнба тәрізді болып келеді. Фосфориттің құрамындағы фосфор 16%-тен 30%-ке дейін (Р₂О₅) ауытқып тұрады.

Фосфатты шикізаттар - механикалық және химиялық әдіспен, рудалардың құрамына байланысты өңделеді. Механикалық өңдеу нәтижесінде - қарапайым фосфорлы тыңайтқыштар - фосфорит ұны және металлургиялық шлактар алынады. Фосфорлы тыңайтқыштардағы фосфатты химиялық әдіспен өңдеудің максаты - ерімейтін үшкальцийфосфаттың, өсімдікке жақсы сіңірілетін фосфорлы қоспаларға және жоғары концентрлі құрамына Р₂О₅ - тің мөлшері көп фосфорлы тыңайтқыштарға айналдыру.

Табиғи фосфаттың химиялық жолмен өңдеудің үш әдісі болуы мүмкін: химиялық ыдырату, көміртекпен қалыптастыру және термиялық өңдеу.

Фосфатты шикізатты өңдеудегі кеңінен таралған әдіс - күкірт, фосфор және қышқылдарымен ыдырату, бұл әдіс көптеген өнеркәсіп масштабтарында фосфорлы тыңайтқыштар, фосфор қышқылы, фосфор және комплексті тыңайтқыштар өндірісінде қолданылады (5.4 сурет).

Сурет 5.4. Фосфатты шикізатты қышқылмен өңдеудің сызбанұсқасы.

Қышқылмен өңдеудің нәтижесінде - фосфатты шикізат ерігіштігі III топтан II және I топқа өтетін құрамында Р₂О₅-тің мөлшері жоғары тұздар, кальцийдің гидрофосфаты және дигидрофосфатына айналады.

Кесте 5.10. Кальций фосфатының қасиеті.

Қасиеті	Кальций дигидрофосфаты Са(Н2РО4)2	Кальций гидрофосфаты СаНРО4	Үшкальций фосфаты Са3(Р04)2
Ерігіштік топ	I	II	III
Еріткіш рН - ы	рН³7	рН<7	рН<<7
Р2О5 % - тің мөлшері	60,7	52,2	45,8

Жай фосфорлы тыңайтқыштардан төмен - қос суперфосфат - ауыл шаруашылығына интенсивті енгізілуіне қарамастан маңызын сақтап қалған қоссуперфосфат өндірісі қарастырылады.

Табиғи фосфатты фосфор қышқылымен ыдырату арқылы қос суперфосфат алынады. Фосфор қышқылының өндірісінде де фосфорлы шикізат колданылады. Сондықтан қос суперфосфат өндірісі де екі кезеңнен тұрады:

II - кезеңде реагент ретінде қолданылатын - фосфор қышқылының

өндірісі (I - кезең).

Фосфор қышқылымен фосфатты ыдырату арқылы қос суперфосфат алу (II – кезең)

Фосфор қышқылымен фосфатты ыдырату 2 кезеңді қамтиды, сондықтан қос суперфосфаттың алыну процесіндегі әрекеттерге байланысты алынған өнім «қос» деп аталады (сурет 5.5).

Сурет 5.5. Қос суперфосфат алудың жалпы сызбанұсқасы.

Фосфор қышқылы технологияда - құрамында 72,4% Р₂О₅ бар, ортофосфор кышқылымен белгілі Н₃РО₄ (Р₂О₅ · Н₂О). Ортофосфор қышқылының балқу температурасы 42,4°С, ауаға тез таралады, түссіз, кристалл тәрізді. Суытылған күйінде - қою майлы сұйықтық, тығыздығы 1,88 т/м. барлық жағдайда сумен араласады. Қыздырғанда дегидратацияға ұшырап, құрамы әр түрлі полифосфорлы қышқылдар түзіледі. (Р₂О₅ · п Н₂О) мұндағы п < 3; пирофосфорлы Н₄Р₂О₇ (Р₂Оз · 2 Н₂О), үшполифосфорлы Н₅Р_зО₁₀ (3 Р₂О₅ · 5 Н₂О) және т.б. 70 - 80 % Р₂О₅ қүрайтын техникалық қышқыл -суперфосфор қышқылы атауымен белгілі, оның тығыздығы 1,8 - 2,0 т/м; қату температурасы 3 - 8°С. Суперфосфор қышқылының құрамында Р₂О₅ -тің көп мөлшерде болуына және еритін комплексті қоспалар түзетін қасиетіне байланысты жоғары концентрлі фосфорлы тыңайтқыштар алуда кеңінен колданылады.

Фосфор қышқылын экстрациялық әдіспен өндірісі. Процестің физика-химиялық негізі. Экстракциялық әдіспен фосфор қышқылын өндіру процесі - табиғи фосфатты күкірт қышқылымен ыдырату реакциясына негізделген. Процесс 2 кезеңнен тұрады: фосфатты ыдырату және түзілген фосфор қышқылын фильтрлеу және кальций сульфатын сумен шаю. Кальций фосфатын күкірт кышкылымен ыдырату - гетерогенді қайтымсыз процесс, жүйеде «қатты дене –сұйықтық» сипатта жүреді:

Са₅ (РО₄)₃ Ғ + 5 H₂SO₄ + n Н₃РО₄ + 5m H₂O =

Дата добавления: 2014-12-10