Химия в промышленности (стр. 3 )

В современной химической промышленности стремятся (там, где это возможно) перейти от периодических к непрерывным способам производства. Например, периодический способ получения анилина путем восстановления нитробензола чугунной стружкой с соляной кислотой в настоящее время заменен непрерывным методом — ка­талитическим гидрированием нитробензола водородом.

Некоторые процессы производства осуществляются полунепре­рывным путем. Например, в коксохимическом производстве коксова­ние — периодический процесс, а переработка коксового газа — не­прерывный.

В циркуляционном (циклическом) процессе реакционная смесь, покидающая реактор, разделяется. Непрореагировавшие исходные смеси после обогащения реагентами снова направляют в аппарат. Применение циркуляционного принципа способствует бо­лее полному использованию сырья и позволяет значительно повы­сить производительность процесса.

В химической технологии осуществляются следующие принципы.

Принцип противотока. Противотоком называется противополож­но направленное движение взаимодействующих веществ.

Движение веществ в одном и том же направлении носит назва­ние прямотока.. Противоток применяют для реализации оптимальных условий массо - и теплообмена (проведение химических реакций, поглощение газов, растворение твердых тел, охлаждение продуктов реакции, нагревание исходных веществ и т. д.).

Принцип кипящего слоя, или псевдоожижения. Для образова­ния «кипящего слоя» или псевдоожижения, газообразные реагенты продувают через отверстия снизу аппарата, а находящиеся в нем твердые исходные вещества при этом как бы кипят, находясь все время во взвешенном состоянии. Этот принцип получил широкое распространение в химической промышленности для интенсифика­ции гетерогенных процессов, т. е. химического или физического взаимодействия веществ, находящихся в разных агрегатных состоя­ниях (обжиг пирита в производстве серной кислоты, каталити­ческий крекинг нефтепродуктов, сушка влажных материалов, сорбция из газовых смесей и растворов и т. д.).

Принцип утилизации теплоты реакции. Утилизация теплоты реакции,

т. е. использование выделяющейся при химических взаимо­действиях теплоты для подогрева исходного сырья или дальнейшей тепловой обработки образующихся продуктов, позволяет резко сни­жать производственные энергетические затраты. Например, в произ­водстве чугуна в домну подают воздух, нагретый за счет теплоты происходящих реакций.

Принцип использования производственных отходов (комплекс­ное использование сырья, безотходная технология). Превращение отходов в побочные продукты производства позволяет полнее исполь­зовать сырье, что в свою очередь снижает стоимость продукции и предотвращает загрязнение окружающей среды. Например, из поли­металлических сульфидных руд при комплексной переработке по­лучают цветные металлы, серу, серную кислоту и оксид железа (III) для выплавки чугуна. Комплексное использование сырья служит основой комбинирования предприятий. При этом возникают новые производства, перерабатывающие отходы основного предприятия, что дает высокий экономический эффект и является важнейшим эле­ментом химизации народного хозяйства.

Организация химического производства — процесс чрезвычайно трудоемкий. Необходимо решить много проблем, связанных с вы­бором сырья и способов его подготовки, определить оптимальные физико-химические параметры ведения химико-технологического процесса (температура, давление, применение катализатора и т. д.). Современное химическое предприятие характеризуется высокой степенью автоматизации.

3.Взаимоконтроль

Составить структуру отраслей народного хозяйства, указав долю химических производств в каждой из них.

 

1.Электролиз воды. 1.Легирование. 1.Стекло. 1.Кокс. 1.Лекарства

2.Плазмолиз воды. 2.Эпитаксия 2.Цемент. 2.Прямое 2.Антисептики

3.Газификация угля. 3.Материалы для кабелей 3.Лаки. восстановление Ме 3.Вата, бинты.

4.Энергия Солнца. и корпусов электроприб. 4. Краски. синтез - газом

 

1.Топливо. 1.Сиропы, эссенции

2.Конструкционные 2.Виноделие, напитки

материалы. 3. Шоколад, конфеты

атомная энергетика " width="138" height="63 "/>

 

1.Переработка ядерного 1.Минеральные удобрения. 1.Синтетические каучуки, 1.Топливо.

топлива. 2.Фунгициды и инсектициды волокна, ткани. 2.Масла и смазки.

2.Теплоносители. 3. Кормовой синтет. белок 2.Парфюмерия, красители, бумага. 3.Автом. камеры.

4. Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях.

Урок 2.

Тема: Сырье в химической промышленности.

Цель: -изучить классификацию сырья, основные способы добычи и переработки сырья;

- развивать умение логически излагать свои мысли, сравнивать, анализировать и делать выводы по изученной теме.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач.

2.Предъявление нового материала.

Лекция - беседа

Любое химическое производство начинается с сырья, которое по происхождению может быть минеральным, растительным или жи­вотным. В химической промышленности чаще всего используется минеральное сырье, т. е. добываемые из земных недр природные минералы. Минеральное сырье делится на рудное, нерудное и го­рючее.

Рудное сырье, или руда, служит для получения металлов. На­пример, руды железа, марганца, титана состоят главным образом из сульфидов и оксидов соответствующих металлов.

Нерудное минеральное сырье — это горные породы или минера­лы, являющиеся источником получения неметаллических химиче­ских продуктов. К нему относят апатит, фосфорит, гипс, известняк, слюду, хлорид натрия и др.

Горючее минеральное сырье — ископаемые, которые могут слу­жить в качестве топлива (каменные и бурые угли, нефть, природ­ный газ и т. п.). Этот вид сырья иногда называют органическим, так как оно имеет органическое происхождение. В последние годы органическое сырье все чаще используют не в качестве топлива, а как сырье для химической промышленности.

В качестве основной особенности, характеризующей сырье, сле­дует указать на огромные масштабы его добычи и переработки. В настоящее время в мире ежегодно извлекается и перерабаты­вается 10" т, т. е. 100 млрд. т горных пород, а ведь в качестве сырья, подвергаемого химическому переделу, используются не толь­ко горные породы. Чтобы представить себе масштаб этого рода че­ловеческой деятельности, достаточно простейшего расчета: на каж­дого человека, включая младенцев и стариков, ежедневно прихо­дится 100 кг извлеченных горных пород. Учитывая, что масштаб производств в последние десятилетия значительно возрос, а само производство как в нашей стране, так и за рубежом в целом разви­валось по экстенсивной схеме, возникла серьезная проблема исто­щения естественных источников сырья. Как видно из цветного ри­сунка I, при сохранении нынешних темпов потребления нефть, газ, уран-235, легкие цветные металлы (исключая алюминий) мо­гут быть исчерпаны к середине следующего столетия.

Проблема сырья существенно усугубляется тем обстоятельст­вом, что сами природные ископаемые распределены в мире исклю­чительно неравномерно. Почти 95% мировых угольных запасов со­средоточены в недрах стран Северного полушария, в том числе 63% — в Азии, 26% — в Северной Америке и около 6% — в Ев­ропе. Аналогичная или еще более контрастная неравномерность распределения в литосфере характерна месторождениям нефти и газа, фосфатов и бокситов и др. Значительная часть мировых за­пасов многих важнейших видов минерального сырья сосредоточена в недрах развивающихся стран. Их удельный вес в суммарных достоверных и вероятных запасах капиталистических и развиваю­щихся стран составляет: нефть — почти 90%, природный газ — около 70%, бокситы — 74%, олово — 87%, кобальт — 90%, медь — более 65%, фосфориты — 75%, никель, сурьма и апатиты — 60%.

Экономика России почти полностью развивается на базе отечественного сырья. Наша страна занимает одно из первых мест в мире по запасам железа, марганца, хрома, свинца, платины, зо­лота, меди, цинка, никеля, титана, кобальта и оказывает существен­ную помощь странам СЭВ, обеспечивая их каменным углем, при­родным газом, нефтью, железной рудой.

Однако минеральные богатства недр России также не безгранич­ны. Как и во всех странах мира, условия эксплуатации месторож­дений минерального сырья с каждым десятилетием, даже с каждым годом становятся все более сложными и требуют непрерывно воз­растающих затрат.

Итак, в условиях все возрастающего дефицита сырья необходим поиск новых резервов. К ним относятся:

1) разработка новых источников и методов извлечения сырья в литосфере, гидросфере и атмосфере;

2) разработка новых эффективных методов рециркуляции, т. е. многократного использования металлов и других видов сырья;

3) разработка новых технологий, способных работать на новом сырье или с меньшими затратами ресурсов;

4) использование альтернативных материалов.

Неиссякаемыми источниками сырья являются промышленные и бытовые отходы, так называемое вторичное сырье. Достаточно сказать, что в России и за рубежом в отвалах и хвостохранилищах размещается