Технологічна система хімічної промисловості

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді і спорту України

Державний Вищій Навчальний Заклад

«Приазовський державний технічний університет»

СДЗ на тему:

«Технологічна система хімічної промисловості»

Хімічне виробництво нині об'єднує понад два десятки галузей промисловості: азотної, хлорної, содової, фосфорної, основної, калійної, йодобромної, органічних барвників, важкого органічного синтезу, хімічного й синтетичного волокна, пластичних мас, каучуку, товарів побутової хімії.

По-перше, це висока токсичність і шкідливість для здоров'я людини відходів виробництва за відносно невеликих концентрацій у навколишньому середовищі.

По-друге, це велика потреба у дефіцитній прісній воді. Її витрати становлять, наприклад, на 1 t аміаку 800 … 1000 m³, каучуку й гуми -- 2400 m³, капролактаму -- 5000 m³. Сучасні заводи пластмас або синтетичного каучуку використовують стільки води, скільки її потрібно для міста з населенням 0,5 … 1 млн людей.

По-третє, стоки хімічних підприємств потребують більш ніж десятикратного розведення чистою водою, оскільки токсичні речовини в них за певних концентрацій згубні для рослинного і тваринного світу річок та водоймищ.

Крім шкідливих для природи і людини безпосередніх відходів хімічної промисловості, дуже небезпечним є те, що хімія синтезує неприродні сполуки, котрі є або надзвичайно стійкими, через що не включаються в природний кругообіг речовини (пластмаси), або надзвичайно активними щодо зміни процесів живої природи (дефоліанти, гербіциди, інсектициди). Перші у вигляді відходів (пляшки, банки, пакети) надовго забруднюють навколишнє середовище, а другі, накопичуючись у рослинах і тваринах, якими харчується людина, згубно діють на її здоров'я.

Збільшення використання добрив і пестицидів у сільському господарстві зумовило їх постійне надходження з поверхневими стоками у водоймища. Крім шкоди, якої завдають добрива, про що вже згадувалося раніше, деякі пестициди в умовах водоймищ набувають особливо небезпечних властивостей. Так, фосфороорганічні інсектициди, наприклад, хлорофос, структурна формула якого збільшують свою токсичність у воді в кількадесят разів.

Великої шкоди річкам, озерам і штучним водоймищам завдають синтетичні мийні засоби, які потрапляють у них разом з промисловими й побутовими стічними водами. Вода таких водоймищ не тільки сама стає непридатною для вживання в побуті, а й забруднює водоносні горизонти артезіанських джерел. Потужним джерелом забруднення атмосфери є сучасна азотна промисловість, продуктами якої є аміак (NН₃), азотна кислота (НNО₃) та азотні добрива -- аміачна селітра (NН₄NО₃) і карбамід (СО(NН₂)₂). Навколо деяких комбінатів (часто вже за 3 … 5 km) концентрація аміаку в повітрі значно перебільшує допустимі норми, а з високої труби і вдень, і вночі стелеться червоно-жовтий шлейф диму -- «лисячий хвіст» з оксидів азоту (NО, NО₂).

Виробництво полімерних матеріалів (каучуку, волокон, пластмас) також характеризується значними викидами в атмосферу цілої низки дуже шкідливих речовин: ціанідів -- солей синильної кислоти (МеСN, де Ме -- одновалентний метал), фосгену (дихлориду вуглецевої кислоти СОСl₂), хлориду водню (НСl), бензолу (С₆Н₆), дивінілу (СН₂--СН=СН--СН₂), циклогексану (С₆Н₁₂), хлоропрену (СН₂--СН=ССl--СН₂) та ін.

Викиди хімічних речовин поширюються по всій планеті. У гірських снігах і льодовиках Європи за останні 30 років вміст окремих шкідливих хімічних речовин збільшився в середньому у 100 разів. Пестициди знаходять нині навіть в Антарктиді. Великої господарської шкоди завдають так звані кислотні дощі -- результат викиду кислотоутворюючих оксидів, про які згадувалось у попередніх розділах. Сотні озер у Канаді, Скандинавії і в нашій країні вимерли -- в них прозора вода, але життя там нема.

Матеріальний баланс технологій виробництва добрив і токсичні відходи

Виробництво добрив є однією з найважливіших галузей сучасної хімічної промисловості. Сільськогосподарські рослини, наприклад зернові, за вегетаційний сезон на кожну тонну зерна виносять з грунту десятки кілограмів азоту, фосфору, калію та інших хімічних елементів. Щоб компенсувати їх вміст у грунті для нового врожаю, у сучасному індустріальному сільському господарстві широко застосовують мінеральні добрива -- продукт хімічної переробки мінеральної сировини. До найважливіших мінеральних добрив належать фосфорні, з яких найбільш поширений -- суперфосфат, азотні -- селітри натрію й амонію, карбамід та калійні -- хлорид калію.

Звичайно в земній корі міститься багато фосфоровмісних сполук, наприклад, фосфоритів і апатитів, а в атмосфері повітря -- понад 76% молекулярного азоту, але рослини можуть споживати ці елементи тільки з водорозчинних солей. Завдання виробництва добрив саме і полягає в тім, щоб перевести «зв'язані» елементи фосфору чи азоту з природних речовин у водорозчинні солі. Світове виробництво добрив становить до кількасот мільйонів тонн щороку.

Великого техногенного навантаження зазнає місцевість навколо хімічних комбінатів з виробництва фосфорних добрив. Наприклад, одним із багатотоннажних відходів таких добрив є фосфогіпс (CaSO₄ 2 H₂O + Н₃РО₄), який утворюється за виробництва фосфорної кислоти відповідно до реакції:

.

Гіпс відокремлюють фільтруванням, а одержана фосфорна кислота спрямовується на виробництво подвійного суперфосфату:

.

(суперфосфат)

Із наведених рівнянь випливає, що на кожний моль суперфосфату припадає 2 моля фосфогіпсу, відтак на 1t суперфосфату вихід гіпсу становить:

40 + 2 (2 + 31 + 4 16) = 234 -- 2 (40 + 32 + 4 16) = 272

1 t суперфосфату -- х

гіпсу.

Виробництво суперфосфату в деякі роки на Україні становило близько 10 млн t. Отже, багатомільйонні відходи гіпсу, насичені сірчаною кислотою, ставлять складну екологічну проблему перед сучасним виробництвом фосфорних добрив.

Друге, надзвичайно важливе виробництво добрив -- азотно-тукове, в основі якого лежить перша стадія процесу «зв'язування» атмосферного азоту в аміак. Хімічна реакція цього процесу на вигляд надзвичайно проста N₂ + 3H₂ 2NH₃ + 92 kJ, але саме вона є прикладом того, як людство завдяки науковому пошуку вирішує сучасні глобальні проблеми.

До початку першої світової війни основним азотним добривом була натрієва селітра (NаNО₃), природні поклади якої є обмеженими. Основну масу натрієвої селітри завозили у Європу з Південної Америки, з Чилі, завдяки чому вона більш відома під назвою «чилійська селітра». Звичайно, доставка селітри з-за океану збільшувала її ціну, що негативно впливало на рівень економічної ефективності її застосування в сільському господарстві та промисловості. Додамо, що в ті часи натрієва селітра широко застосовувалась для виробництва азотної кислоти (за реакцією NаNО₃ + H₂SO₄ = 2HNO₃ + Na₂SO₄), яка, у свою чергу, використовувалась у процесі виготовлення пороху й вибухівки.

У великій кількості ще в минулому сторіччі азотовмісну речовину, яку можна було використати як добриво чи вихідний напівпродукт у хімічному виробництві, отримували за коксування вугілля. Кам'яне вугілля містить до 2% азоту й кілька відсотків водню. У процесі коксування вугілля ці елементи поєднуються в сполуку NН₃ -- аміак і її похідну -- солі амонію (N), наприклад (NН₄)₂SO₄. Відокремлення аміаку й солей амонію від інших продуктів коксування досягається пропусканням коксового газу через воду. Така вода одержала назву «аміачна вода» і знайшла застосування як перше азотне добриво хімічного виробництва. Нагріванням аміачної води з вапном аміак можна було виділити в чистому вигляді як газ, що й було єдиним промисловим методом його одержання до початку ХХ ст.

Обмежені запаси природної селітри й незначні потужності аміачного виробництва коксохімічної технології спонукали науковців і виробничників до інтенсивних пошуків економічно ефективніших промислових методів одержання аміаку, який уже був відомий як хімічно активна і зручна сполука для її використання в різних хімічних процесах виробництва добрив, барвників і військової продукції (пороху, динаміту, тринітротолуолу).

Початок першої світової війни значно загострив потреби в азотній кислоті, яка була особливо необхідною Німеччині, блокованій Антантою. Німецькі хіміки Фріц Габер і Карл Бош завершили багаторічні пошуки видатних хіміків свого часу -- здійснили синтез аміаку за тією простою реакцією, з якої ми почали цю тему. Але це не було просто. Треба було визначити термодинамічні умови перебігу реакції і знайти відповідні параметри процесу і каталізатори.

Свідченням значення цього видатного науково-технічного досягнення для прогресу цивілізації є визнання його вченим світом -- Ф. Габер і К. Бош були удостоєні Нобелівської премії. Принципи технології синтезу аміаку, розроблені цими вченими, не змінилися до нашого часу в системі технологій отримання азотних добрив й описані в кожному підручнику з хімії. Значно змінилися апаратурне оформлення і параметри процесу.

У сучасному технологічному процесі синтезу аміаку найчастіше тиск у системі підтримують близьким до 30 МРа, а температуру 400 … 500°С. У зв'язку з високими тиском і температурою конструювання й виготовлення апарата синтезу аміаку становить складну проблему.

Перші апарати -- колони синтезу виготовляли із стальних заготовок у Німеччині після першої світової війни на військових заводах Круппа за такою технологією, як і для крупнокаліберних гарматних стволів. З часом розміри колон збільшувались і змінювалась технологія їх виготовлення. Сучасна колона синтезу -- це великогабаритний апарат каталітичного синтезу аміаку безперервної дії (рис. 62). Унизу до колони надходить азотно-воднева суміш, а згори виходять продукти реакції -- аміак (близько 20%) і вихідні реагенти (Н₂ і N₂), які не прореагували. Після відокремлення аміаку водень і азот знову повертаються в колону синтезу.

Опрацьовуючи наведені далі розрахунки матеріальних потоків і матеріального балансу, користуйтесь методикою аналогічних розрахунків з попередніх розділів:

аміак азотна кислота гума

Технічна характеристика Виробництво за добу, t 1360 Внутрішній діаметр, мм: корпусу колони 2400 теплообмінника 1000 Робочий тиск, kgs/sm2 32 Максимально допустима температура стінки корпусу, С 250 Внутрішній об'єм корпусу, м2 96,6 Загальна висота колони, мм 31450 Маса оснащеної колони, t 510 Колона синтезу аміаку: 1 -- теплообмінник; 2 -- верхнє днище колони; 3 -- рулоновані блоки центральної обичайки корпусу; 4 -- внутрішня насадка з каталізатором; 5 -- нижнє днище колони; 6 -- вхідний штуцер; 7 -- вихідний штуцер

Обчислення матеріального балансу основних стадій процесу синтеза 1 t аміаку

За реакцією N₂ + 3 H₂ 2 NH₃;

молярні маси: 28 3 2 = 6 2 (14 + 3) = 34;

потрібно азоту (N₂):

Об'єм N₂ за н. у. за формулою становитиме: 820 kg : 1,25 kg/m³ = = 656 m³, де 1,25 kg/m³ -- густина азоту за н. у.

Потрібно H₂ : ;

;

об'єм 1t

Добування N₂ для синтезу 1 t NH₃.

Витрати повітря для добування 0,82 визначимо з умови, що вміст N₂ у повітрі становить 75 % (об'ємних разом з інертним газом).

або за масою: 830 m³

. Як побічний продукт матимемо: О₂ : 1,07 - 0,82 = 0,25 або за об'ємом:

Добування Н₂. Для добування 0,18 t водню (Н₂) електролізом потрібно води:

; води.

При цьому матимемо як побічний продукт кисень:

кисню.

Матеріальний баланс процесу:

Надходить	Отримуємо
	kg	%		kg	%
Повітря	1070	40	Аміак	1000	40
Вода	1620	60	Кисень з повітря	250	77
			Кисень з води	1440	53
Усього	2690	100	Усього	2690	100

Схему матеріальних потоків синтезу аміаку показано на рис.

Рис. 63. Схема матеріальних потоків і відходів виробництва аміаку

Зважаючи на високу ціну електроенергії, у сучасному виробництві аміаку водень отримують не електролізом, а конверсією природного або коксового газу на нікелевому каталізаторі за реакцією:

.

Дальша очистка водню від шкідливих домішок сірковмісних сполук, які не беруть участі в реакції, зв'язана з певними проблемами еколого-економічного характеру.

Іншим видом багатотоннажних відходів хімічної промисловості є водні суспензії хлоридів кальцію і натрію у виробництві соди, які накопичуються в так званих «білих морях» (див. 3.1.2).

Гази (SO₂, NmOn, NH₃, Cl₂), пил і токсичні органічні речовини хімічних заводів з дощем утворюють стійкі сполуки з компонентами грунту, знижуючи його продуктивність. Значною мірою це залежить від складу грунтів: перегній і вапно (СаО) помітно нейтралізують шкідливий вплив хімічних відходів, а глини накопичують токсичні речовини. Виявлено, що такі грунти можуть згодом проявлятись як десорбери токсичних речовин, отруюючи сільськогосподарську продукцію і тварин.

Насамкінець спинімося ще на одній екологічній проблемі, зв'язаній з хімічною промисловістю, -- руйнуванні озонового шару атмосфери. Схему утворення озону (О₃) див. у (2.1.2), а його руйнування за даними сучасної науки можливе завдяки викидам в атмосферу хлору, фтору й оксидів азоту. За наявності цих сполук в атмосфері можливе руйнування озону через реакції фотодисоціації:

Азотний цикл	1) O + NO O2 + NO;
	2)NO + O3 NO2 + O2;
	O + O3 O2 + O2;	(cумарна реакція)
Хлорний цикл	1) Cl + O3 ClO + O2;
	2) O + ClO Cl + O2;
	O + O3 O2 + O2;	(сумарна реакція)

Багаторазове повторення таких циклів призводить до порушення рівноваги між природними процесами утворення і руйнування озону в атмосфері. Розрахунки, зроблені за допомогою математичного моделювання, дають змогу прогнозувати, що в останнє десятиліття ХХ ст., якщо викиди фреонів не збільшуватимуться, а концентрація монооксиду азоту (NO) буде близькою до 0,2 %, то кількість озону на висоті 10 km збільшиться на 25 %, а на висоті 40 km зменшиться на 40%.

Слід звернути увагу на те, що будь-який хіміко-технологічний процес складається з трьох стадій:

1) підведення реагентів у зону реакції;

2) хімічна реакція;

3) виведення реагентів із зони реакції.

Щоб управляти таким процесом, потрібно знати, яка з вище зазначених стадій є найповільнішою, бо саме від швидкості її проходження залежатиме загальна швидкість процесу. Якщо найповільнішими стадіями будуть перша або третя (процеси, що знаходяться в дифузійній галузі), то їх прискорення визначатиметься швидкістю перемішування, способами гомогенізації та іншими засобами, які використовують для дифузних процесів. Якщо ж швидкість процесу визначатиметься швидкістю хімічної реакції, потрібно знати залежність останньої від зміни тиску, температури та концентрації, бо саме зміною цих параметрів можна впливати на перебіг технологічних процесів хімічної промисловості.

Величезне значення для хімічної промисловості мають каталітичні

процеси, оскільки близько 90 % всіх виробництв цієї галузі використовують каталіз. Тому зверніть увагу на відміну дії каталізу на прискорення хімічних реакцій, яке відрізняється від дії зміни температури, тиску або концентрацій тим, що каталіз однаково впливає як на швидкість прямої, так і зворотної реакцій. Суттєвий виграш полягає у зменшенні часу настання рівноваги та селективності дії каталізаторів. Згідно з класифікацією каталітичні процеси бувають гомогенні та гетерогенні. Пам'ятайте, якщо для перших апаратурне оформлення просте, то для других (які значно частіше використовуються в промисловості) значно складніше та різноманітніше. Каталітичні процеси використовуються у виробництві кислот, аміаку, органічних речовин тощо.

Продовжуючи вивчення даної теми, необхідно зупинитись на розгляді деяких основних хіміко-технологічних процесів, зокрема, виробництві кислот, соди, мінеральних добрив, гуми, нафтопродуктів тощо.Слід зазначити, що серед хімічних продуктів головне місце посідає сірчана кислота. Завдячуючи її властивостям, а також у зв'язку з тим, що вона значно дешевша за інші кислоти, сірчану кислоту широко використовують як у хімічній промисловості, так і в металообробній, нафтопереробній і в інших галузях промисловості (виробництво мінеральних добрив, синтез барвників і лікарських речовин, металургія, виробництво солей і кислот та ін.). Сірчану кислоту справедливо називають фундаментом хімічної промисловості.

Зверніть увагу на те, що сірчана кислота - рідина, яка не має кольору, важка (майже вдвічі важча за воду) і в'язка, як олія. При кімнатній температурі вона нелетка, тому не має запаху. Під час контакту зводою відбувається дуже сильне розігрівання. Концентрована сірчана кислота поглинає з повітря водяні пари. Тому її використовують для висушування речовин. Гази осушають шляхом пропускання їх через промивні склянки з концентрованою сірчаною кислотою. При потраплянні на шкіру викликає сильні опіки.

Виробництво сірчаної кислоти. Сировиною для виробництва сірчаної кислоти є сірка, сірковий колчедан і сірководень, спалюючи які,одержують оксид сірки (IV) SО2. Сировиною служать також відходи(оксид сірки) виробництва багатьох відомих металів, коксу (коксовий газ) та інші.__ Технологічний процес виробництва сірчаної кислоти складається з двох стадій. На першій стадії отримують окис сірки SО2, а на другій -окислення оксиду сірки (IV) в окис сірки (VI):

1. 4FеS2 + 11О2 = 2Ре2О3 + 8SО2 + Q.

2. 2SО2 + О2 = 2SО3 + Q.

Для прискорення цієї реакції використовують як каталізатор (длянайбільш ефективного окислення) окис ванадію (V).Окис сірки (VI), який утворився в контактному апараті, витягують з газової суміші, в якій його об'ємна частка становить 7 %, і отримують концентровану Н2SО4 або розчин окису сірки (VI) в сірчаній кислоті -олеум.

SО3 + Н2О = Н2SО4 + Q.

Реакція відбувається при температурі 300 °С. Як реакційний апарат використовують башту з насадкою з протитечійним рухом газової суміші та поглинаючою окис сірки (VI) рідиною. При цьому миттєво утворюється пара сірчаної кислоти. Газова суміш виявляється перена сиченою пароподібною Н2SО4, яка конденсується на стінках башти, а потім виводиться з неї.

Виробництво азотної кислоти. Для виробництва розбавленої азотної кислоти з аміаку використовують такі системи:

1. Синтез при атмосферному тиску.

2. Синтез пiд тиском.

3. Комбiнований синтез (окислення амiаку до оксиду азоту проводиться при атмосферному тиску, а окислення оксиду азоту до дiоксиду та абсорбцiя дiоксиду водою проводиться при підвищеному тиску.

В основi синтезу розбавленої азотної кислоти лежать такі реакцiї:

1. Контактне окислення амiаку до оксиду азоту:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.

2. Окислення оксиду до дiоксиду:

2NO + O2 = 2NO2.

3. Абсорбцiя дiоксиду азоту водою:

3NO2 + H2O = 2НNO3 + NO.

Оксид азоту, що при цьому видiляється, знову окислюється. Цi реакцiї практично незворотнi, i напрямок процесу визначається спiввiдношенням швидкостей. Через це для виробництва азотної кислоти використовують каталiзатори, якi вибiрково прискорюють ці реакцiї. На практицi ступiнь окислення амiаку досягається майже на 98 %. Процес окислення проходить тiльки при високих температурах (до 900 оС).

У лабораторнiй практицi використовують кислоту, що мiстить приблизно 65 % HNO3 (густота - 1,40). У промисловостi отримали роз-повсюдження два сорти кислоти: розбавлена (50-60 % HNO3) і концен-трована (96-98 %).

Виробництво фосфорної кислоти. Розчин фосфорної кислоти отри-мують пiсля вiдокремлення фiльтрацiєю фосфогiпсу, забрудненого домiшками, що потрапляють у розчин з фосфату: кремнезем, сульфати та фосфати залiза і алюмiнiю.Оптимальнi умови екстракцiї визначаються бажанням отримати найбiльш висококонцентровану кислоту, великi кристали фосфогiпсу (полегшує процес фiльтрацiї) та прискорити процес екстракцiї. Великi кристали фосфогiпсу отримують при температурі 70-80 оС і невисокiй концентрацiї сiрчаної кислоти. Для отримання концентрованої фосфорної кислоти та прискорення процесу екстракцiї використовують 75 %-ну баштову сiрчану кислоту (iнодi купоросне масло 72,5 %) і бiльш високу температуру на початку екстракцiї.

Екстракцiйна фосфорна кислота мiстить не бiльше 36 % Н3РО4. Для виробництва подвiйного суперфосфату та iнших добрив необхiдно упарювати кислоту до концентрацiї 50-80 %.Концентрування фосфорної кислоти ускладнене процесами корозiї апаратiв і випаданням осадiв сульфату кальцiю та iнших домiшок на грiючих поверхнях.

Виробництво добрив. Виробництво добрив є однією з найважливіших галузей сучасної хімічної промисловості. Промисловість України випускає близько 50 найменувань мінеральних добрив, але найбільшого поширення набули саме азотні, фосфорні та калійні. Розглянемо найбільш поширені з них:

* азотні: безводний аміак - 82,3 % азоту; карбамід (сечовина) - 46,6 %

азоту; аміачна селітра - 35 % азоту; сульфат амонію - 21 % азоту;

* фосфорні: подвійний суперфосфат - 48 % Р2О5; преципітат - 36 %

Р2О5; знефторений фосфат - 38 % Р2О5; фосфоритна мука - 22 %

Р2О5;

* калійні: сульфат калію; сильвініт; каїніт; хлористий калій. Більше половини міндобрив випускається у концентрованому вигляді. Більше 80 % - складні, комплексні.

Серед комплексних відрізняють:

* змішані (комплексні) - такі, що утворюються перемішуванням де-

кількох простих добрив. Найчастіше, наприклад, використовують

таку суміш: суперфосфат + аміачна селітра;

* хімічно пов'язані - це відомі вам амофос, нітрофос і нітрофоска, які

продаються у розфасованому вигляді для дачників.

Мікродобрива - це хімічні з'єднання з елементами бору, міді, мар-ганцю, молібдену, цинку та ін. Усього хімічна промисловість випускає близько 20 найменувань мікродобрив. Іноді мікродобрива додають як

складовий компонент до комплексних добрив.

На прикладі виробництва калійних мінеральних добрив ознайомтеся з перебігом технологічних процесів, характерних для сольових технологій, де використовуються типові фізичні методи, зокрема подрібнення, класифікація, збагачення, сушка та ін. Важливими є стадії процесу, що містять у собі розчинення, фільтрацію, відстоювання, випаровування, кристалізацію, висушування тощо. Отримання власне калійних добрив пов'язано із застосуванням флотаційного та галургічного методів.

Технологія виготовлення гуми складається з чотирьох стадій:

1) різання каучуку на куски і приготування інгредієнтів (подрібнення,

просіювання, сортування, зважування);

2) приготування гумової суміші в герметичних гумозмішувачах і на

каландрах (валках);

3) формування (на валках для листової гуми або в пресформах для

штучних виробів);ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”95

4) вулканізація - завершальна і дуже відповідальна операція, яка

може відбуватися в пресах, котлах і автоклавах при температурі 130-160 єC і тиску 18-20 МПа, але може відбуватись і при тиску 3-6 МПа.

Сьогодні в технологічних процесах нафтопереробки застосовують фізичний і хімічний способи. До них належать: дистиляція (фізичний спосіб) і крекінг (хімічний спосіб).

Дистиляція нафти полягає в поділі нафти на пальні та мастильні фракції (складові). Цей поділ ґрунтується на різній температурі кипіння окремих фракцій. Дистилюють нафту за умов запобігання розкладанню вуглеводнів. За такого способу перероблення нафти кількість отриманого бензину становить лише 5-20 % від кількості перероблюваної нафти Для більш глибокого розділення багатокомпонентної суміші, якою є нафта, на окремі фракції використовують ректифікацію.

Крекінгом називають перероблення нафтопродуктів, під час якого великі молекули вуглеводнів розщеплюються на малі.

Наприклад, С14Н30 ? С17Н16 + С7Н14 - О.

У нафтовій промисловості використовують різні види крекінгу.До них належать термічний, піролізний, каталізний тощо.Термічний крекінг проводять за температури 470-540 °С і тиску 2-7 МПа. Вуглеводні починають розщеплюватися при температурі 380-400 °С. Із підвищенням температури швидкість розщеплення зростає. Підвищення температури крекінгу при постійному тиску спричиняє збільшення виходу легких компонентів і зменшення важких і коксу.

У разі збільшення тиску підвищується температура кипіння сировини.Змінюючи тиск, можна впливати на фазовий стан і проводити крекінг у паровій, рідинній і мішаній фазах.

Зверніть увагу на те, що у паровій фазі проводять крекінг гасово-газойлевих фракцій, у рідинній - мазуту та гудрону. Під час крекінгу в мішаній фазі тиск сприяє гомогенізації сировини - газ частково роз-чиняється в рідині, зменшуючи її густину.

Рідинний крекінг проходить у двофазній системі “рідина - пара”.

Сировиною є мазут. У процесі нагрівання молекули мазуту розщеплюються з утворенням бензину, газу, коксу та залишку.Крекінг мазуту проводять за дві стадії. Спочатку при температурі 450-470 °С і тиску 2,5 МПа отримують бензин і гасово-солярові фракції. На другій стадії проводять крекінг гасово-солярових фракцій.

Для цього збільшують тиск до 4,5 МПа і підвищують температуру до

500-520 °С. Унаслідок розщеплення важких молекул отримують легкі фракції бензинів. Якщо на першій стадії розщеплення вихід бензину становить 10 %, то на другій за рахунок більш глибокого розщеплення отримують 30-35 % бензину. Октанове число крекінг-бензину (=70)більше, ніж бензину, отриманого дистиляцією. Крім бензину, отримують ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”97 до 55 % крекінг-залишку і 10-15 % крекінг-газів, які складаються з водню, метану, етану, пропану, бутану, етилену, пропілену та бутилену.

Широке застосування пластичних мас визначається їх позитивними

властивостями:

* низька густина (0,9-1,2 г/см3);

* висока стійкість до агресивних середовищ;

* високі діелектричні властивості (діелектрики);

* низька теплопровідність (теплоізолятори);

* високі антифрикційні властивості (низький коефіцієнт тертя);

* можливість зміни властивостей у широкому діапазоні (за рахунок

наповнювачів);

* простота формоутворення складних за формою заготівок при порі-

вняно низьких температурах;

* відмінна оброблюваність різанням та ін.

До недоліків пластмас слід віднести:

* невисока міцність, зокрема контактна;

* обмеженість розмірів деталей;

* невисокий температурний режим експлуатації (до 60-100 єC);

* порівняно висока вартість багатьох із них.

Проте слід зазначити, що сьогодні пластмаси знайшли широке застосування в різних сферах економіки: машинобудуванні, приладобу-дуванні, електро- і радіотехнічній промисловості, засобах зв'язку, капі-тальному будівництві, легкій, харчовій, хімічній промисловості, сільському господарстві, а також у побуті.

Далі, продовжуючи розгляд цього питання, необхідно звернути увагу на класифікацію пластмас та техніку і технологію виготовлення виробів з пластмас.

Загальна кількість видів пластмас - декілька сотень найменувань.За походженням вони поділяються на полімеризаційні та поліконденсаційні. Найбільш дешеві та найбільш поширені пластмаси отримані полімеризацією. Серед них найбільшого поширення набули термопласти: поліетилен, полівінілхлорид, полістирол.Пластмаси, які отримують поліконденсацією, більш дорогі, але вироби з них мають більш естетичний вигляд. Значного поширення набули фенопласт, амінопласт, поліаміди, поліуретан та ін. Їх випускають у вигляді прес-порошків, текстолітів, склотекстолітів, слоїстих пластиків. Із них виготовляють продукцію для побутової техніки: корпуси фенів, електробритв, авторучок, телефонних апаратів, телевізорів, мік-рокалькуляторів, фотоапаратів та ін.

За призначенням пластмаси розподіляють на три великі групи:

загального призначення, конструкційні (машинобудівні), спеціальні,або пластмаси спеціального призначення, наприклад, пластмаси-діелектрики, хімічно стійкі та антифрикційні.ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”102.

Розглядаючи технологію виготовлення виробів з пластмас, слід відзначити, що нині існує кілька методів їх виготовлення. Усі вони по-требують спеціального дорогого оснащення. Розглянемо найбільш поширені методи.

1. Лиття під тиском. Це найпродуктивніший метод. Використовується у масовому виробництві. Виконується на спеціальних машинах,призначених для розплавлення матеріалу і подавання його під поршнем(тиск 50-250 МПа) в закриту охолоджувану прес-форму, при розкритті якої виріб автоматично виштовхується. Прес-форма являє собою збірний металевий пристрій, всередині якого знаходиться порожнина, яка за формою відповідає формі майбутньої деталі. Наступна операція -обрізання ливника, який знов іде на переплавку. Далі - механічна обробка, якщо вона потрібна. Для кожного виробу необхідно виготовляти свою прес-форму.

2. Пресування полягає в тому, що вихідний матеріал у вигляді гранул або волокон укладається у прес-форму, підігріту до температури 130-180 єC. Потім укладена маса стискається пуансоном на гідравлічних пресах зусиллям від 10 до 1 000 т. Пластмаса при цьому сплющується і стає однорідним матеріалом, який повністю заповнює порожнину прес-форми. Після відходу пуансону деталь виштовхується, оскільки вона розігріта, але тверда. Ливника у цьому випадку немає, тобто матеріал використовується більш економно, ніж при виготовленні деталі литтям під тиском.

3. Пневматичне формування. Здійснюється на спеціальних машинах, які можуть утворювати повітряний тиск або вакуум. Застосовується для виготовлення деталей з листового матеріалу, який підігрівають до пластичного стану. Товщина листа - 1,5-4 мм. Підогрів матеріалу теж здійснює машина. Формування заготівки відбувається у прес-формі під дією стислого повітря. Після формування заготівку обрізають за контуром в обрізному штампі під пресом. Отже, у цьому випадку, окрім пресс-форми, використовують ще й штамп.

4. Екструзія - це видавлювання пластмаси з порожнини через отвір під тиском. Пластмаса знаходиться у розплавленому стані, але після виходу через отвір миттєво твердіє і набуває форми отвору при необмеженій довжині. Здійснюють на спеціальних шнекових машинах,призначених для виготовлення пластмасових труб, а також для нанесення ізоляції на дріт (точно так наносять на дріт і гумову ізоляцію).Лиття під тиском і пресування дозволяють виготовляти заготівки,армовані металевими елементами, які підвищують міцність деталей,але прес-форма і технологія при цьому ускладнюються.ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”103.Окрім перелічених методів, з листової пластмаси товщиною до 6,5 мм можна одержувати заготівки штампуванням, гнуттям, пробиванням, відбортуванням та ін.При невисоких вимогах до точності виробів усі способи виготовлення пластмасових виробів дають змогу отримувати готову деталь.

Лише для деяких точних деталей, наприклад втулок, необхідна подальша обробка різанням.Далі, розглядаючи технологічні процеси хімічної промисловості,ознайомтеся з особливостями технологічних процесів виробництва це- люлози, хлору, водню та їдкого натру.

Використанна література

1. Васильєва І.М. Економічні основи технологічного розвитку: Учеб. посібник для вузів. - М., 1995.

2. Даніліна О.М., Верещак І.Є. Техніка і технології комплексної автоматизації виробництва / Под ред. В. І. Дудоріна. - М., 1987.

3.Чухно А.А. Перебудова виробничо-технологічної структури економікі. - К., 1994.

4. Оголева Л.М., Радіковскій В.М. Вибір пріоритетів технологічного розвитку: Учеб.пособие. - М., 1992.

5. Основи організації виробництва: Підручник / За ред. Н.А. Чечин. - Самара, 1999.

6. Саха Д. Технічний прогрес: концепції, моделі, оцінки. - М., 1985.

7. Хзй Д., Морріс Д. Теорія організації промисловості: Пер. з англ. / Под ред. А.Г. Слуцького. - СПб., - 1999.

Размещено на Allbest.ru