Список використаних джерел. Лекція 5. Техніка, технологія і продукція хімічної та нафтохімічної промисловості

Лекція 5. Техніка, технологія і продукція хімічної та нафтохімічної промисловості

План

1. Продукція хімічної промисловості, її властивості, техніко-економічні характеристики та галузі ефективного використання.

2. Хіміко-технологічні процеси одержання окремих видів продукції хімічного виробництва, їх основні схеми.

3. Особливості протікання технологічних процесів, можливості впровадження нових технологічних схем, техніко-економічна оцінка.

4. Техніка безпеки та охорона праці на хімічних підприємствах.

5. Охорона навколишнього середовища.

1. Дичковська, О. В. Системи технологій промисловості [Текст]: навч. посіб. / О. В. Дичковська. – К.: Знання, 2007. – 270 с.

2. Збожна, О. М. Основы технологий [Текст]: учебн. пособ. / О. М. Збожна, 2001. – 385 с.

3. Маслов, В. П. Інформаційні системи і технології в економіці [Текст]: навч. посібн. / В. П. Маслов. – К.: Слово, 2003. – 264 c.

4. Остапчук, М. В. Системи технологій (за видами діяльності) [Текст]: навч. посібн. / М. В. Остапчук, А. І. Рибак. – К.: ЦНЛ, 2003. – 888 с.

5. Паничев, М. Г. Организация и технология отрасли [Текст]: учебн. пособ. / М. Г. Паничев, С. В. Мурадьян. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2001. – 448 c.

6. Системы технологий [Текст]: учебн. пособ. / под ред. проф. П. Д. Дудка. - Харків: Бурун Книга, 2003. - 336 с.

Основними продуктами неорганічної хімії є кислоти, луги та солі. Кислоти – речовини, які у водних розчинах дисоціюють з утворенням позитивно заряджених іонів водню. Найбільш широке розповсюдження мають соляна, сірчана та азотна кислоти.

Сірчана кислота Н₂SO₄ – важка, масляниста, гігроскопічна рідина без забарвлення (ρ =1,84 г/см³, t_пл= - 10,4⁰С).

Ця кислота використовується у виробництві добрив, штучних волокон, пластмас, барвників, фарб, для очистки нафтопродуктів. Акумуляторна сірчана кислота використовується після розбавлення дистильованою водою у якості електроліта для свинцевих акумуляторів.

Соляна кислота HCl – безбарвна, димляча на повітрі рідина з різким запахом. Використовується у кольоровій металургії, для очищення котлів від накипу, для одержання барвників.

Азотна кислота НNO₃ – важка безбарвна речовина (ρ = 1,52 г/см³,

t_кип.=86⁰С), сильний окислювач. Використовується для виробництва вибухових речовин, барвників, пластмас, мінеральних добрив.

Луги – розчинні у воді гідрати окислів металів. З них найбільше використання знаходять їдкий натр та їдке калі. Це тверді, незабарвлені, мильні на дотик речовини з високою гігроскопічністю. Їдкий натр широко використовують у нафтохімічній, целюлозо-паперовій промисловості, кольоровій металургії.

Солі – хімічні з’єднання, які є продуктами заміщення водню металами у кислотах. За хімічною реакцію солі розділяють кислотні, лужні та середні. Солі є реагентом для очищення та помягшення води, їх використовують в паперовій, текстильній, шкіряній, харчовій та фармацевтичній промисловостях, у скловарінні, при виробництві мінеральних добрив.

Мінеральні добрива переважно являються солями. За видом поживних елементів їх поділяють на азотні, фосфорні, калійні та комплексні. До азотних добрив відноситься аміачна селітра, карбамід, сульфат амонію, рідкий аміак, аміачна вода. З фосфорних добрив переважно використовують суперфосфат. Калійні добрива представлені хлоридом калію та сульфатом калію. Комплексні добрива вміщують два і більше поживних елементи (амофос, нітроамофоска).

ВИРОБНИЦТВО СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ.

Безводна сірчана кислота – важка масляна рідина, що змішується з водою в любих співвідношеннях. Вона використовується для виготовлення добрив – суперфосфату, аммофасу, сульфату амонію. Значну її кількість використовують для очистки нафтопродуктів, а також в кольоровій металургії при травленні металів. Сірчана кислота особливої чистоти використовується при виробництві барвників,. лаків, пластичних мас, багатьох ядохімікатів, вибухових речовин, спиртів і т.п.

Виробляється сірчана кислота здебільшого т.з. контактним способом. При цьому в якості сировини може використовуватися елементарна сірка, сірчаний колчедан або сірковміщуючі промислові відходи.

Сірчаний колчедан вміщує 35…50% сірки. Виробництво сірчаної кислоти контактним способом включає чотири стадії:

1. Отримання діоксида сірки 4FeS₂+HO₂=2Fe₂O₃+8SO₂+Q

2. Очищення газу від домішок сірки.

3. Отримання триоксіду сірки. 2SO₂+O₂=2SO₃Q

4. Абсорбцію триоксиду сірки. SO₃+H₂O→H₂SO₄+Q

Промисловість випускає технічну, акумуляторну та реактивну сірчану кислоту. Вони відрізняються за призначенням та вмісту основного компонента та домішок.

ВИРОБНИЦТВО АМІАКУ ТА АЗОТНОЇ КИСЛОТИ

З’єднання азоту необхфдні для виробництва синтетичних смол, барвників, фотографічних та фармацевтичних препаратів вибухових речовин… Більша частина виробляємих промисловістю з’єднань азоту використовується для виробництва мінеральних добрив.

Азот – один з найважливіших елементів, що забезпечують життєдіяльність організму. Людина і тварини застосовують лише в складі рослиинних або тваринних білків, а рослини можуть синтезувати білкові речовини з мінеральних з’єднань азоту нітратів або амонійних солей.

В природі мінеральні з’єднання зустрічаються достатньо в зв’язку з його інертностю як хімічного елементу.

ВИРОБНИЦТВО АЗОТНОЇ КИСЛОТИ

Азотна кислота – одна з найважливіших мінеральних кислот. Об’єм її виробництва декілька менший ніж сірчаної. В основному азотна кислота використовується для отримання мінеральних добрив. Вона використовується для виробництва барвників та вибухових речовин, в промисловості органічного синтезу, як окислитель ракетного палива, в виробництві нітролаків та кіноплівки.

Сучасне виробництво азотної кислоти основане на процесах окислення аміаку та послідуючій переробці окисів азоту.

В основі процесу отримання розбавленої азотної кислоти з аміаку лежать слідуючі реакції:

1. Контактне окислення аміаку киснем повітря до оксиду азота.

4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O+Q

Процес можливий лише при високих температурах і в присутності каталізатору. Каталізатором являється платина або її зплави з метатлами платинової групи. Платинові каталізатори застосовуються у вигляді сіток з дроту діаметром 0,.06…0,09мм, що мають 1024 чарунки на 1 см². Добавлення до платини паладію і родію дозволяє підвищити міцність каталізаторних сіток і знизити витрати платини.

Від довготривалості контактування аміачно-повітряної суміші з каталізатором залежить вихід оксиду азоту; оптимальна його довготривалість складає біля 0,.00015 сек. При більшцй його швидкості аміак не встигає окислятися. Платинові каталізатори чутливі до домішок в складі аміачно-повітряної суміші (пил, іржа, компресорне мастило, з’єднання сірки, фосфору). Активність каталізатору поступово знижується з часом. Для її відновлення каталізаторні сітки промивають розчинами соляної і азотної кислот. При цьому частина платини безповоротно губиться. Каталізатор може без заміни служити 1…1,5 року.

2. Абсорбція окису азота водою являється кінечною стадією виробництва азотної кислоти:

3NO₂+H₂O↔2HNO₃+NO+Q

Промисловість випускає розбавлену, слабу та концентровану азоту кислоту.

1) Розбавлена кислота використовується головним чином у виробництві азотнокислих солей, що застосовуються у виробництві азотнокислих солей, що застосовуються в якості добрив;

2) Концентрована – у вигляді суміші з сірчаною кислотою ніж раційні суміші) для нітрування органічних речовин (виробництво барвників, вибухових речовин, пороку, целулоїду).

3) Слаба кислота (45…60%) зберігається в резервуарах з нержавіючої сталі.

Розбавлену азотну кислоту перевозять в скляних бутлях в корзинах зі стружкою або соломою, що просочені вогнестійкими речовинами. Великі партії – в цистернах з нержавіючої сталі.

Концентровану кислоту – в цистернах з алюмінію. Суміш азотної кислоти з 7,5% H₂SO₄, що називається МЕЛАНЖЕМ, в цистернах з вуглецевої сталі.

Лише в Чілі та в Південній Африці є придатні для використання в промисловості запаси натрієвої селітри,. а в Індії – калійної селітри. Тому життєво важлива для людства проблема – отримання з’єднань азоту зв’язаного азоту.