Химия в промышленности (стр. 5 )

4) достигается более полное и рациональное сжигание топлива;

5) почти полностью устраняется засорение окружающей среды.

По этим причинам газо­образное топливо находит себе все более широкое применение в промышленности, а также в качестве бытового топлива и в авто­транспорте.

Природное газообразное топливо — природный газ содержит около 95% метана. Его добывают из газовых или нефтяных место­рождений. Искусственное газообразное топливо получают перера­боткой угля. Это генераторные (воздушный, смешанный, водяной) и коксовый газы. Газообразное топливо является не только удобным видом топлива, но и ценнейшим сырьем в производстве основного органического синтеза (например, ацетилена, метанола, формальдегида и др.). .

Единственное жидкое природное топливо — нефть является слож­ной смесью циклопарафинов (нафтенов), предельных и ароматиче­ских углеводородов. Нефть как топливо непосредственно не приме­няется, а перерабатывается в товарные нефтепродукты методами фракционированной перегонки, термического и каталитического кре­кинга, каталитического риформинга и т. д.

Важнейшими группами нефтепродуктов являются топлива и сма­зочные масла. Нефтяные топлива разделяются на моторные, при­меняемые в двигателях, и котельные — для сжигания в топках паровых котлов и в промышленных печах.

Первые из них подраз­деляются в свою очередь на карбюраторные, дизельные и топлива для реактивных авиационных двигателей. Карбюраторным топли­вом для двигателей внутреннего сгорания с карбюраторами явля­ется бензин, важнейшей характеристикой которого является его стойкость к детонации. Детонация — это чрезмерно быстрое сгора­ние топливной смеси в цилиндре карбюраторного двигателя, нару­шающее нормальную работу двигателя. Наиболее склонны к дето­нации предельные углеводороды нормального строения, тогда как предельные углеводороды с сильно разветвленной цепью детониру­ют слабо. Способность бензина к детонации оценивается октановым числом. В качестве стандарта принимается к-гептан и 2,2,4-триметилпентан (изооктан), октановые числа которых считают равными 0 и 100 соответственно. Если октановое число равно 80, то это значит, что данный вид топлива детонирует в смеси с воздухом как смесь, состоящая из 80% изооктана и 20% гептана (табл. 4).

Таблица 4. Октановые числа бензина

Способ получения бензина	Октановое число
Прямая перегонка Термический крекинг Каталитический крекинг Каталитический риформинг	66—80 60—75 80 85—90

Сорта автомобильных бензинов обозначают буквой А и цифрой, указывающей его октановое число, например: бензин А-72, А-91, А-95. Сорта авиационного бензина обозначают буквой Б, например: Б-95, Б-100.

Промышленной переработкой каменных углей, называемой кок­сованием, занимаются коксохимические предприятия. Основными продуктами являются кокс, каменноугольная смола и коксовый газ. Дальнейшей переработкой каменноугольной смолы получают ценнейшие органические продукты: бензол, толуол, нафталин и др.

На первом этапе реализации Энергетической программы России первостепенное значение придается форсированному развитию га­зовой промышленности, имеющей достаточно надежную сырьевую базу, прежде всего в районах Западной Сибири.

Прирост производства электроэнергии будет происходить в ос­новном за счет ядерного горючего, гидроэнергии и использования углей в восточных районах страны (Канско-Ачинский территориаль­но-производственный комплекс). При этом предполагается, что атом­ная энергетика будет развиваться опережающими темпами, а ис­пользование традиционных топливно-энергетических ресурсов будет улучшено за счет сокращения потребления нефтепродуктов в качест­ве топлива.

Одним из основных направлений социально-экономического раз­вития является увеличение масштабов использования возобновляемых источников энергии, включая энер­гию Солнца, ветра, воды, теплоту глубинных слоев Земли, особенно в отдаленных районах с дефицитом органических топливно-энер­гетических ресурсов.

3. Взаимоконтроль

Составить тест по изученной теме

Примерный графический тест (да нет )

1.Химическая промышленность — самая энергоемкая отрасль на­родного хозяйства.(да)

2.Основным источником энергии для осуществления химико-тех­нологического процесса является электрическая энергия и внутрен­няя энергия. (да)

3.Внутренняя энергия используется для разнообразных электрохимических процессов. (нет)

4. Топливо — это материал, служащий источником энергии. (да)

5.В горючих веществах основной составной частью является фосфор. (нет)

6. Основным принципом топливной энергетики нашей страны является максимальное и комплексное энерготехнологическое использова­ние топливных ресурсов. (да)

7. Теплота, выделяющаяся при химических превращениях в реак­торе, используется для нагревания исходных продуктов. (да)

8. Природное газообразное топливо — природный газ содержит около 95% бутана. (нет)

9. Единственное жидкое природное топливо — нефть. (да)

10. Промышленной переработкой каменных углей, называемой кок­сованием. (да)

11. Одним из основных направлений социально-экономического раз­вития является увеличение масштабов использования возобновляемых источников энергии. (да)

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

4.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях

Урок 4.

Тема: Материалы в химической промышленности.

Цель: - изучить выбор конструкционных материалов, классификацию материалов по состав; что такое порошковая металлургия, авиационная и космическая промышленность;

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

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Предъявление нового материала.

Лекция-беседа

Чтобы осуществить любой химико-технологический процесс, не­обходимо располагать соответствующей аппаратурой. Но тогда воз­никает вопрос: из каких материалов следует делать эту аппаратуру, чтобы она была способна противостоять разнообразным агрессив­ным воздействиям, в том числе химическим, механическим, терми­ческим, электрическим, а в ряде случаев также радиационным и биологическим?

Выбор конструкционных материалов осложняется, когда пере­численные воздействия сопутствуют друг другу. Кроме того, в пос­леднее время требования к материалам, используемым в химиче­ской технологии, повысились по двум причинам. Во-первых, зна­чительно шире стали применять экстремальные воздействия, такие, как сверхвысокие и сверхнизкие температуры и давления, ударные и взрывные волны, ионизирующие излучения, биологические фер­менты. Во-вторых, переход к аппаратам большой единичной мощ­ности по производству основных химических продуктов создает исключительно сложные проблемы в изготовлении, транспортиров­ке, монтаже и эксплуатации подобных установок. Например, на современном химическом предприятии можно видеть контакт­ные аппараты для производства серной кислоты диаметром 5 м, содержащие до 5000 различных труб, реакторы синтеза аммиака и ректификационные колонны высотой более 60 м.

Конструкционные материалы классифицируют по различным признакам, например по составу, структуре, свойствам и областям применения. При классификации материалов по составу можно условно выделить три большие группы — металлические, неметал­лические и композиционные материалы.

Металлические материалы обладают сочетанием механических свойств, таких, как прочность, вязкость, пластичность, упругость и твердость, с технологическими — возможностью использования при­емов ковки, сварки, обработки режущими инструментами. Они яв­ляются незаменимыми не только для построения химических реак­торов самой разнообразной формы и размеров, но и в различных областях промышленности. Так, за последние 20 лет мировое про­изводство железа увеличилось примерно в 2,7 раза, меди — в 2,3, алюминия — в 4,7, никеля — в 4, цинка — в 2, титана — в 17 раз.

Чистые металлы сравнительно редко выступают в роли мате­риалов. К их числу относятся алюминий (изготовление емкостей, теплообменников, мешалок), медь (днища и трубопроводы тепло-обменных химических аппаратов для жидких криогенных веществ), молибден (нагреватели и высокотемпературные печи), никель (ем­кости и колонны для работы в химически агрессивных средах), платиновые металлы (химическая посуда, аноды, катализаторы) и некоторые другие.

Значительно чаще применяют металлические сплавы на основе железа (сталь и чугун), алюминия, магния, меди (бронза и латунь), никеля, ниобия, титана, тантала, циркония и других металлов.

Среди металлических материалов исключительное положение занимают сплавы на основе железа. Сплавы железа с содержанием углерода до 2% принято называть сталью, а свыше 2% — чугуном. Используемые в настоящее время в промышленности стали обычно делят на углеродистые и легированные. Создание новых и интен­сификация существующих промышленных процессов заставляет все больше использовать легированные стали, которые обладают повы­шенной коррозионной стойкостью. Массовая доля средне - и высоко­легированных сталей в настоящее время составляет почти 20% от общего количества производимых промышленностью черных ме­таллов. Для легирования используют такие металлы, как никель, хром, молибден, вольфрам, ванадий, кобальт, марганец, медь, ти­тан, алюминий.