Шикізат бұл алғашқы өндіріс немесе тауар өндіруде қолданылатын материалдар немесе заттар
жүктеу/скачать 483,62 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Физика-химиялық байыту
- Химиялық әдіс
- Шикізатты өңдеудің каталитикалық процестері. Каталитикалық крекинг және риформинг.
| Механикалық әдіс-кеннің әр бөлігінің физикалық қасиеттеріне байланысты: өлшемі, тығыздығы, формасы (түрі), түсі, жарқырауы, бет бөлігінің бұдыры, магнитке тартылуы, электрөткізгіштігі, сулануы т.б.
Физика-химиялық байыту әдісі шикізаттың жеке құрам бөліктерінің сулануына немесе әр түрлі реагенттер мен еріткіштерде еруіне негізделген. Кең көп тараған әдіске флатационды байыту жатады, ол шикізаттың әр бөлігінің әр түрлі сулануына негізделген. Алтын, күміс, басқа металдарды сынаппен өңдеп (амальгама), калий немесе натрий цианидімен өңдеп (циандау), мысты күкірт қышқылында немесе аммиакта ерітіп, бөліп алу т.б. Химиялық әдіс бойынша байыту шикізаттың әр бөлігінің химиялық құрамының өзгеруіне негізделген. Бұл әдісте шикізат термиялық өңдеуге (жағу) түседі; «балласт» өнімдер газ немесе шлак ретінде жоғалтылады. Шикізатты байытудың түрлері: 1.Гравитициялық байыту 2.Электромагниттік байыту 3.Электростатикалық 4.Флотация -физико-химиялық байыту әдістері,әрі көп қолданылатын әдіс.Ағылшынша қалғып шыңу деген мағына береді.Бұл әдістің негізі-кендер мен бос жыныстың бөлшектеріне судың жұғу және жұқпау қасиетіне негізделген. 5.Термиялық байыту 6.Химиялық байтыту 10. Шикізатты кешенді және ұтымды пайдалану проблемасы. Шикізатты рециркуляциялау. Химия өнеркəсібі өте көп мөлшерде энергия қолданылатындықтан, алынған өнімдердің құнына ерекше əсер етеді. Энергияны экономикалық тиімді пайдалану − маңызды проблемалардың бірі. Энергияның барлық түрлерін ұтымды пайдаланудың критерийі энергияны пайдалану коэффициенті болып табылады. Энергияны пайдалану коэффициенті – бірлік өнім алуға жұмсалатын, теориялық есептелген энергия мөлшерінің практика жүзінде жұмсалған энергия мөлшеріне қатынасына тең. Ол: Kɷ былай өрнектеледі. Мұндағы, WТ , Wпр − бірлік өнім өндіруге теория бойынша жəне практика жүзінде жұмсалған энергия мөлшері. Көптеген өндірістерде энергия үнемсіз жұмсалады, сол себептен пайдалану коэффициентінің мəні өте төмен болады. Сондықтан пайдалану коэффициентін көтеру жолдарын іздестіру қажет. Іздестіру жолдары екі топқа топтастырылған: энергия үнемдейтін технологияларды жасау жəне өндірістік үдерістерде қолданылатын энергияны жақсарту. Бірінші топты жүзеге асыру шаралары: – жаңа энергиялық-экономикалық технологиялық сызбанұсқаларды жасау; – катализаторлардың активтілігін көтеру; – өнімдерді бөлу əдістерін энергияны аз қажет ететін əдістерге алмастыру; – комбинирленген энергиялық-технологиялық сызбанұсқаларды жасау. Екінші топты жүзеге асыру шаралары: – аппарат бетінің сəулелену жəне тиімді жылу изоляциясы есебінен жылу шығынын төмендету; – электрохимиялық өндірістердегі кедергі шығынын төмендету; – екіншілік энергетикалық ресурстарды қолдану. Химия өндірісінде барлық энергиялардың ішінде көп қолданылатыны – жылу энергиясы. Оның пайдаланылу дəрежесі жылулық пайдалы əсер коэффициентімен анықталынады. Жылулық пайдалану əсер коэффициенті – негізгі химиялық реакцияны жүзеге асыруға пайдаланылатын жылу мөлшерінің жалпы жұмсалған жылу мөлшерінің қатынасына тең. Химия өндірісінде реакциялық аппараттан шыққан газдардың, сұйықтардың, қатты заттардың жылуын (жылу регенерациясы) жəне газдармен сұйықтардың сығылу энергияларын (энергия регенерациясы) қолдану химия өндірісінің негізгі міндеті. Шығарылатын ыстық газдардың жылуын – реакциялық аппаратқа түсетін материалдарды алдын ала қыздыруға немесе өндіріске қажетті бу алу үшін қолданады. Бұл мақсатты жылу алмастырғыштар (рекуператор мен регенератор) жəне утилизатор-қазандық арқылы жүзеге асырады. Пайдаға асыру немесе рециркуляция дегеніміз – ресурстерді қайта балқыту немесе қайта өндеу арқылы жаңа өнім алу деген сөз. Мысалы, шыныдан, алюминийден, мыстан жасалған бұйым. Рекуператор (13-сурет) – кəдімгі цилиндрлі аппарат (2), ішіне түтікшемен вальцирленген плита (1) орналастырылған. Реакциялық аппараттан шығатын ыстық газдар рекуператордың түтікшелерімен (3) өтеді, ал реакциялық аппаратқа жіберілетін суық газдар түтікше аралық кеңістікпен қозғалады. Нəтижесінде жылу алмасу түтікше қабырғасы арқылы жүзеге асып, ыстық газдар салқындайды да, суық газдар қыздырылады. Регенератор (14-сурет) – қондырмалармен толтырылған периодты түрде жұмыс істейтін камера. Алдымен реакциялық аппараттан шығатын ыстық газдар камера (1) арқылы өтеді. Газдар қондырмамен (2) жанасып, оған жылуды беріп салқындайды, ал қондырма қызады. Содан кейін ыстық реакциялық газдарды жіберу тоқтатылады да, ыстық қондырма арқылы суық газдар жіберіледі. Суық газдар қыздырылады да, қондырма салқындайды. Салқындатылған қондырма арқылы ыстық газдар жіберіліп, үдеріс жалғастырылады. Үздіксіз үдеріс жасау үшін екі регенератор орнатады. Бір камера қондырмалардың қыздырылуына жұмыс істесе, екінші камера арқылы суық газдар жіберіледі де, жылу алмасу жүреді. Белгілі бір аралық уақытта газ ағысы автоматты түрде тоқтатылады. Регенераторлар 700-8000С жəне одан жоғары температурасы бар газдар үшін қолданылады. Төмен температуралық газдарды қолдану үшін қосымша рекуператорлар орнатылады. Утилизатор-қазандық (15-сурет) – шығарылатын газдардың жылуынан бу алу үшін қолданылады. Ыстық газдар қазандықтың (3) ішіне орнатылған түтікпен (4) қозғалады. Су қазандықтағы түтік аралық кеңістікте штуцер (5) арқылы келеді. Алынған бу ылғал бөлгіш (2) жəне вентиль (1) арқылы шығарылады. 11.Шикізатты өңдеудің каталитикалық процестері. Каталитикалық крекинг және риформинг. Қазіргі уақытта химия өнеркәсібінде және онымен байланысты салаларда, жаңадан енгізілген технологиялардың 90% -дан астамы каталитикалық процестер болып табылады. Катализ негізінде он мыңдаған өнеркәсіп өнімдері (бейорганикалық қышқылдар, аммиак, полимерлер синтезі үшін мономерлер, түрлі органикалық қышқылдар, спирттер, альдегидтер және т.б.) өндіріледі. Каталитикалық процесстер полимерлер дайындау үшін мұнайхимиялық синтез жаңа процестерінің негізі болып табылады. Катализ феноменінің алғашқы көрсетілімін 1835 жылы бір мезгілде Берцелиус пен Митчеллич ұсынған болатын , ал қазіргі уақытта катализдің қазіргі заманғы теориясын кеңестік ғалымдар А.А. Баландин, Н.Н. Семенов, Г.К. Боресков және т.б. дамытуда. Каталитикалық процестер химияның және термодинамиканың жалпы заңдарына бағынады, бірақ оларда бірқатар ерекшеліктер мен артықшылықтар бар: катализ химиялық өзгерістерді, соның ішінде катализаторсыз іс жүзінде жалғаспайтын реакцияларды күшейтуге мүмкіндік береді, катализаторлар білімге химиялық реакцияны жіберуге мүмкіндік береді, талап етілетін өнімнің жоғары полимерлердің синтез реакцияларында соңғы материалдардың құрылымы мен қасиеттерін реттеуге болады. Каталитикалық крекингтің негізгі мақсаты-жоғары сапалы бензин алу; одан бөлек құрамында бутан-бутилен фракциясы көп газ (жоғары октомды бензин компонентік өндіру үшін шикізат) жəне газойл фракцияларын алады. Катализатор есебінде аморфты алюмосиликаттар немесе құрылымы жетімен кристалды кристалды құрылымды цеолиттер қолданылады. Процесс температура жағынан термиялық крекингке (470-540ºС) ұқсас, бірақ реакция жылдамдығы бірнеше дəрежеге жоғары, ал алынған бензин сапасы да едəуір жоғары болып келеді. Каталитикалық крекинг процесінде жоғары октан санды бензин фракциясы мақсатты өнім болып саналады. Бензиннен бөлек бұл процесте тағы көмірсутекті газ, жеңіл газойл (195-350ºС фракция), ауыр газойл жəне кокс түзіледі. Кокс катализатор бетіне отырады жəне сапасы, сонымен бірге түзімен кокстың да, шикізат сапасы мен процесс параметрлеріне тікелей байланысты. Каталитикалық крекинг лабораториялық қондырғысы – тәжірибе жүзінде мұнай өнімдерінің сапасын арттыруда қолданылатын ірі қондырғылардың шағын,кішігірім түрі. Яғни крекинг процесін алдын-ала зерттеуге пайдаланылатын лабораториялық қондырғы болып саналады. Каталитикалық риформинг процесінің ғылыми негізі 1911 жылы Н.Д.Зелинский мен оның ізбасарларының алты мүшелі циклоалкандардың платина және палладий катализаторының қатысуы арқылы 310 °С арендерге айналуын ашуымен қаланған. Процестің негізгі реакциясы алты мүшелі циклоалкандардың дегидрленуі, мұның нәтижесінде өндірістік жағдайда жеткілікті мөлшерде ароматикалық көмірсутегі түзіледі. Шикізат. Каталитикалық риформинг қондырғысының шикізаты ретінде ЭЛОУ-АТ қондырғысынан бөлінген мұнайдың 62-1950С фракциясы қолданылады. Бұл шикізат 140-1800С фракциясының бір бөлігін керосинді гидротазалау қондырғысына беру арқылы жеңіл фракциялармен байытылады. Дайын өнімдер. Каталитикалық риформинг процесінің негізгі өнімі октан саны 96 болатын бутансыздандырылған катализат. Оны автокөлік бензиндерінің жоғары октанды компоненті ретінде қолданады. Сондай-ақ негізгі өнімдер қатарына каталитикалық риформинг нәтижесінде алынатын ароматты көмірсутектерді де жатқызуға болады. R-86 биметалл катализаторындағы (платформинг) каталитикалық риформинг - мұнай өңдеу процестеріндегі ең негізгілерінің бірі. Автокөліктік, авиациялық бензиндер, жоғары октандық құрамдас бөліктердің ішінде бұл процесс жетекші орын алады. 1971 жылы іске қосылды.Бас жобалаушы – «Ленгипрогаз» институты. Түрлендіру нәтижесінде оның қуаты жылына 420 мың тоннаға дейін жетті. Мақсатты өнімге тауарлық бензиндердің жоғары октандық компоненттері мен сұйытылған тұрмыстық газ. Қолданатын катализаторлар: гидротазалау блогында-катализатор UOP-S-12T; риформинг блогын-каталиазтор UOP-R-56. Гидротазалаудағы қысым -27-28 атм; риформингте -22 атм; температура-470-5000С. 12)Су сапасының көрсеткіштері. Судың кермектігі, кермектік түрлері, суды жұмсарту.Фармацевтикалық мақсаттарға арналған су. Су - табиғатта таза күйінде кездеспейтін ерітінді. Жалпы көлемі- 1 млрд 386 млн км3. Судың сапалық көрсеткіштері: • Мөлдірлігі • Түсі • Сілтілігі • Иісі • Температурасы • Тұз мөлшері • Су кермектігі • Тотығу шамасы • Құрамындағы құрғақ қалдық • Жүзгін зат мөлшері • Су реакциясы ( pH көрсеткіші) Судың кермектігі деп - кальций және магний тұздарының судағы мөлшерін айтамыз. Екі түрі болады: 1. Тұрақты кермектік. Тұрақты кермектік – суда хлорид иондарының, нитрат иондарының NO3, сульфат иондарының SO4 болуы. 2. Уақытша кермектік. Уақытша кермектік(карбонаттық) – бикарбонат иондарының (HCO3) болуын айтады. Кермектіктің бұл түрін қайнату арқылы кетіре аламыз. Суларды жұмсарту əдістері: физикалық, химиялық физикалық-химиялық Физикалық əдіс – суды термиялық өңдеуге негізделген, яғни қайнату, дистилляциялау жəне қатыру. Суды қайнатқанда бикарбонаттар ыдырап, карбонатқа ауысып тұнбаға түседі. Ca(HCO3)2 + H2O + CO2 Химиялық əдістер суды хим→ CaCO3 иялық қосындыларымен өңдеуге негізделген. Өндірісте негізінен əк-сода жəне фосфат əдістері қолданылады. Əк-сода əдісі бойынша суды алғашқыда əкпен, содан соң сода ерітіндісімен өңдейді. Химиялық реакцияның нəтижесінде Са тұздары Са карбонатына, Mg тұздары Mg гидроксидіне жəне карбонатына айналады. Уақытша кермектілік: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 → 2CaCO3 + Mg(OH)2 + 2H2O Тұрақты кермектілік: CaCI2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCI MgSO4 + Na2CO3 → MgCO3 + Na2SO4 Фосфат əдісі суды натрий фосфатымен өңдеуге негізделген: 3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2 + NaHCO3 3CaCI2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2 + 6NaCI Физикалық-химиялық əдіске ион алмасу жолы жатады. Ион алмасу жолы иониттардың судағы еріп жүрген тұздардың ионымен ион ауыстыру қабілеттілігіне негізделген. Кермектілік өлшемі – 1 литр судағы кальций немесе магний иондарының миллиграмм эквивалент санына тең болады. Су кермектілігі бірге тең деген 1 л суда 1 мг/экв кальций ионы, яғни 20,04 мг Са2+ немесе 12,16 мг Mg2+ катиондары болады. Фармацевтикалық су Суды технологиялық өңдеу және өндіру процестерінде шикізат және еріткіш ретінде, сондай-ақ дәрілік препараттардың, белсенді фармацевтикалық ингредиенттердің , аралық өнімдер мен талдамалық реактивтердің құрамындағы компонент ретінде кеңінен пайдаланады. Фармацевтика өнеркәсібінде және онымен байланысты салаларда пайдаланылатын су мынадай түрлерге бөлінеді: • ауыз су (ішуге жарамды) • тазартылған су • тазартылған стерильді су • инъекцияға арналған су • инъекцияға арналған стерильді су • инъекцияға арналған бактериостатикалық су • ирригацияға арналған стерильді су • ингаляцияға арналған стерильді су Жоғарыда аталған су түрлерін алудың барлық жүйелері үшін (ауызсудан басқа) валидация процесі қажет. Ішуге жарамды суды алу үшін сумен жабдықтау көзінен алынған суды одан ерімейтін заттарды кетіру мақсатында коагуляция, тұндыру (ағарту) және сүзу процестерінің көмегімен өңдейді. Содан кейін аэрация, хлорлау және т.б. сияқты әдістерді қолдана отырып, судағы патогендік микроорганизмдер жойылады. Сондай – ақ, суды тірі қоздырғыштардан 15-20 минут қарқынды қайнату арқылы тазартуға болады. Судан хлор мен барлық еріген органикалық заттарды кетіру үшін белсендірілген көмірге негізделген сүзгілер қолданылады. Судың дәмі аэрация және көмірлі тазарту арқылы жақсарады. Фармацевтикалық мақсатта қолдануға жарамды тазартылған су, әдетте, дистилляция, деионизация және кері осмос сияқты процестерді қолдана отырып, суды тазарту арқылы алынады. Инъекцияға арналған судың сапасына қойылатын талаптар тазартылған судың сапасына қарағанда қатаң. Дистилляция - бұл судың булануын, содан кейін алынған будың конденсациясын қамтитын процесс. Дистилляция әдісі қымбат, бірақ ол барлық органикалық және бейорганикалық қоспаларды алып тастауға және өте сапалы су алуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, дистилляция судың микроорганизмдермен және эндотоксиндермен ластануын болдырмаудың ең тиімді әдісі ретінде танылады. Деионизация - синтетикалық шайырлардың кейбір түрлерінің судағы катиондардың немесе аниондардың адсорбциясына және олардың салыстырмалы белсенділігіне байланысты басқа иондардың шығарылуына (алмасуына) негізделген ион алмасу процесі. Кері осмос. Су жартылай өткізгіш мембрана арқылы әдеттегі осмотикалық диффузияға кері бағытта мәжбүрлі түрде өтеді. Әдетте, тесігінің мөлшері 0,1 – 1 нм болатын мембраналар қолданылады, олар органикалық қосылыстарды, бактериялар мен вирустарды ғана емес, сонымен қатар судағы барлық иондардың 90-99% ұстап қалады. 13.Гомогенді химиялық процестер. Гомофазалы химиялық процесстің жылдамдығы. Гомогенді деп бір текті ортада, яғни жүйенің бөлімдерін бірін бірінен бөлетін жанасу беттері жоқ сұйық немесе газ қоспаларында өтетін химиялық үрдістерді атайды Гомогенді химиялық процесте барлық реактивті заттар мен реакция өнімдері реакция жүретін фазада болады. Сондықтан гомогенді химиялық процестің Газды фазадағы гомогенді үрдістер әсіресе органикалық технология үшін тән және бір қатар жағдайларда органикалық заттарды буландырып, соңынан буларды газ тәрізді реагенттермен – хлормен, оттегімен, күкірт диоксидімен, азот оксидтерімен өңдеу арқылы жүзеге асырылады; осыған сәйкес хлорлау, тотығу, сульфирлеу, азоттау және т.б. химиялық реакциялары жүреді. Газды және сұйық фазалардағы гомогендік үрдістердің жылдамдығына әрекеттесуші заттардың, концентрациясы, қысым, температура және араластыру әсер етеді. Гомогенді үрдістің жалпы жылдамдығы химиялық түрленудің кинетикасымен анықталады , ягни конверсия жылдамдығы мен заңдылықтары бұл жағдайда химиялық реакцияның жылдамдығы мен заңдылықтарымен анықталады. Газ немесе сұйық фазаларда жүретін гомогенді процесстер механизімі бойынша гетерогендік реакциялардан гөрі оңайырақ жүреді. Гомогенді өнеркәсіптік процесстер газ фазасында реагенттер ағыны жеткілікті турбулентті ағыс болған кезде қарапайым конструкциялы реакторларда жүзеге асады. Реакциялардың басым көпшілігі бірнеше сатылар арқылы жүреді. Барлық реакцияның жылдамдығы, әдетте, ең баяу өтуші сатының жылдамдығымен шектеледі, ол реакцияның реттілігін де анықтайды.Сондықтан, реакция реттілігі оның молекулярлылығымен, яғни реакцияның стехиометриялық теңдеуі бойынша әрекеттесуге түсетін молекулалар сандары қосындысына тура келмейді. Мысалы, сутегі пероксидінің ыдырауы сұлба бойынша: 2H2O2 → 2H2O + O2 екінші реттілік реакция болып өтуге тиісті, ол шындығында бұл реакцияның реттілігі оны өткізу шарттарымен байланысты. Сондықтан реакция реттілігі мен оның молекулярлылығын бөліп айту керек. Реакция реттілігі деп кинетикалық теңдеудегі әрекеттесуші заттардың концентрацияларының дәреже көрсеткіштерінің қосындысын айтады. Гомогенді жүйелер үшін химиялық реакциялар — көп жағдайда көлемдік аппараттар, араластырғыш құрылғылармен және жылуалмастырғыш элементтермен жабдықталған, сондай-ақ қуысденелі немесе көбіне жазық насадкалы колонналарда жүреді. Гомогенді жүйедегі процестер периодты немесе үздіксіз жүреді. Бастапқы реагенттер мен реакция өнімдері бір немесе бірнеше фазалардан түзілуіне байланысты химиялық реакциялар гомофазалы жəне гетерофазалы болып бөлінеді. Гомофазалы реакциялар – бастапқы реагенттер, тұрақты аралық заттар жəне реакция өнімдері бір фазада болады. 14 . Гетерогенді химиялық процестер. Газ-сұйықтық жүйесіндегі процестер (Г-С), сұйық-қатты (С-Қ) жүйесіндегі процестер, газ-қатты (Г-Қ) жүйесіндегі процестер. Гетерогенді деп реагенттері әр түрлі фазаларда болатын химиялық-технологиялық үрдістерді айтады. Мысалы, екі фазалы жүйелер: газ – сұйық (Г – С), газ – қатты дене (Г – Қ), сұйықтық – сұйықтық (араласпайтын) (С – С), сұйықтық – қатты дене (С – Қ) және қатты дене – қатты дене (Қ – Қ). Өндірісте жиірек кездесетін жүйелері: Г – С, Г – Қ, С – Қ. Өндірістік тәжірибеде гомогендіге қарағанда, гетерогенді үрдістер көбірек тараған. Әдетте үрдістің гетерогенді сатысы диффузиялық сипатқа ие болады, ал химиялық реакция газды немесе сұйық ортада гомогенді өтеді. Бірақ бірқатар өндірістерде үрдістің жалпы жылдамдығын анықтайтын Г – С, Г – Қ, С – Қ шекарасында гетерогенді реакциялар жүреді. Химия өнеркәсібінде Г-Қ жүйесінде каталитикалық емес үрдістер кең қолданылады. Оларға қатты сорбенттерде газдардың абсорбциясы мен десорбциясы, қатты заттарды буландыру және буларын конденсациялау, қатты отынның пиролизі, қатты материалды әртүрлі күйдіру түрлері жатады. Г-Қ жүйелері үшін қатты материалдарды күйдіру және адсорбция үрдістерінн сипаты жақын. Кейбір өндірістік Г-Қ жүйелердегі жоғары температуралық үрдістер автоклавтарда, жанасу аппараттарда, қазандарда, буландыру аппараттарында және т.б. жүргізіледі. Г-С жүйесіндегі химиялық гетерогенді процестерінде реакциялар негізінен сұйық фазада жүреді, реакция газ тәрізді реагентті оның газдағы диффузиясы және сұйықтықта еруі арқылы жеткізеді. Г-С жүйесі үшін абсорбциялық және десорбциялық процестер барынша тән. Гетерогенді жүйеде С-К реакция үшін рециркуляциялық сорғысы бар автоклав типті реакторды пайдаланады. Бұл реактор процесті жүргізу кезінде механикалық араластыру мүмкін болмаған жағдайларда қолданылады. Әдетте мұндай автоклав жоғары қысым мен температурада жұмыс істейді. 15.Химиялық реакторлар. Химиялық реакторлардың жіктелуі және олардың жұмыс режимі. Кез-келген химиялық өнімді өндірудің технологиялық схемасының негізгі бірлігі әдетте химиялық реактор болып табылады. Химиялық реактор - бұл химиялық конверсия, масса алмасу және жылу алмасудың өзара байланысты процестері жүзеге асырылатын аппарат. Реактор жұмысының мақсаты - процестің ең жоғары тиімділік талаптарын сақтай отырып, бастапқы компоненттерден түпкілікті өнімді шығару: 1. Реакцияны жүргізудің тұрақты режимін құру; 2. Жоғары энергетикалық көрсеткіштер; 3. Реактордың ең төменгі құны; 4. Жұмыстың және жөндеудің қарапайымдылығы. Химиялық реакторлардың көптеген түрлері мен конструкциялары бар, оларды бірқатар белгілер бойынша жіктеуге болады. Химиялық реакторларды жіктеуде ең маңызды критерилері: 1) операцияның үздіксіздігі немесе мерзімділігі; 2) қозғалыс тәртібі және реагенттер араласуы; 3) аппараттың реакциялық көлеміндегі температуралық тәртіп (жылу режимі). Реагенттерді әкелу және шығару әдістеріне қарай: 1) Мерзімді (периодты) реактор. Мерзімді әрекетті реакторлар толық араласуға жақын, сәйкес, жұмысының кез-келген кезеңінде барлық реакциялық көлемде бірдей температурада жұмыс істейді. Реагенттер операция басында тиеледі. Берілген түрлену дәрежесіне жетуге қажетті уақыттан соң аппарат босатылады. 2) Үздіксіз реактор. Бұл реакторларда бастапқы заттар үздіксіз тиеліп және сонымен қатар реакцияның өнімдері үздіксіз шығарылады. Көлемдік жылдамдық үздіксіз істейтін аппараттың өнімділігін сипаттайды. 3) Жартылай үздіксіз реактор. Шикізатты үздіксіз немесе тең уақыт аралықтарында белгілі үлестермен берумен, ал реакция өнімдерін мерзімді шығарумен сипатталады. Шикізатты мерзімді беріп, өнімді үздіксіз шығаруда мүмкін. Мұндай реакторлар ауыспалы тәрітпте жұмыс істейді, негізгі көрсеткіштері уақыт бойынша өзгереді. Жылу режимі бойынша химиялық реакторлар бөлінеді: 1) Адиабаттық, Адиабаттық реакторларда жылу ешқайда кетпейді жэне ол ешқайдан келмейді, реакциядан шыққан барлық жылу реакцияға түсуші заттардың ағынымен шоғырлана түседі. 2) Изотермиялық; Изотермиялық реактор ішінде температура барлык реакциялық колем бойынша бірдей. 3) Политроптық. Реакция жылуының бір бөлігі реакция аймағынан сыртқа шығарылады немесе керісінше, қажетті жағдайда жылу сырттан әкелінеді. Үздіксіз жұмыс істейтін химиялық реакторлар олардағы компоненттердің қозғалу тәртібі бойынша бөлінеді: 1) Идеалдық ығыстыру реакторы; Идеалды ығыстырғыш реакторлар аппараттың диаметрінен, әдетте, едәуір артық болатын биіктігімен (ұзындығымен) анықталатын барлық реакциялық жолды реагенттер бір қабаттан кейін келесі қабатты тізбек араласпай, ламинарлы ағынды өтумен сипатталады. 2) Идеалдық араласу реакторы; Берілген уақыт кезеңінде аппаратқа түскен реагент бөлшектері қарқынды араласу әсерінен барлық бөлшектермен бірдей аппараттан бірінші болып шығу мүмкіншілігімен сипатталады. Идеал араласушы реакторларда көлемнің кез келген элементі реактор ішіндегі заттармен лезде араласып кетеді. 3) Аралық типтегі реакторларға. 16.Минералды тұздар және тыңайтқыштар өндірісі Жоғары жəне тұрақты өнім алу үшін топыраққа қосатын, құрамында өсімдіктердің қоректенуі үшін қажетті элементтері бар тұздарды тыңайтқыштар деп атайды. Өсімдіктердің құрамына 60-тай химиялық элементтер кіреді. Өсімдіктер өсіп-өну үшін, біріншіден көміртек, оттек, сутек керек. Бұлар өсімдіктің негізін құрайды. Одан кейін N2, P, K, Mg, S,Ca, Fe. Өсімдіктердің қорек алатын негізгі көзі ауажəне топырақ. Көміртекті өсімдіктер организміне фотосинтез үрдісінің нəтижесінде ауа құрамындағы көміртек (ІV) оксидінен алады. Аздаған мөлшері топырақ құрамынан тамыр арқылы тарайды. Сутек су құрамынан бөлінеді. Қалғандардың барлығын өсімдіктер топырақ құрамындағы еріген минералды тұздардан алады. Тыңайтқыш ретінде өсімдікке берілетін үш элементтің орындары ерекше: фосфор, азот, калий. Тыңайтқыштардың жіктелуі. Тыңайтқыштар пайда болу тегіне байланысты агрохимиялық жағдайына, физиологиялық əсеріне, қоректену элементтеріне, қоректік заттардың концентрациясына қарай жіктеледі. Пайда болу тегі бойынша: минералдық, органикалық, органоминералдық, бактериалдық тыңайтқыштар болып төртке бөлінеді. Минералдық тыңайтқышқа: табиғи жəне өндірістерде өндірілетін минералдық тұздар жатады. Органоминералдық тыңайтқыштар – органикалық жəне минералдық тыңайтқыштардың қоспасы. Мысалы, шымтезек. Бактериалдық тыңайтқыштар – топыраққа сіңімді қоректік элементтердің түрін түзетін бактериялар. Агрохимиялық жағдайына байланысты минералдық тыңайтқыштар: тікелей (құрамында өсімдікті қоректендіретін элементтер болатын тыңайтқыштар), жанама (топырақпен араласқанда оның физикалық, химиялық жəне биологиялық қасиеттерін жақсартатын тыңайтқыштар) болып екіге бөлінеді. Мысалы, топырақты əк немесе доломитпен өндегенде (СаСО3, МgСО3) қышқылдығы төмендейді, ал гипс (CaSO4*2Н2О) сор топырақтың қасиетін жақсартады. Физиологиялық əсеріне байланысты қышқылдық, сілтілік, нейтралды болып үшке бөлінеді. Мысалы, (NH4)2SO4; KCІ топыраққа қышқылдық, NaNO3, Ca(NO3)2 сілтілік, KNO3, NH4,NO3, нейтралдық қасиетімен əсер етеді. Бірінші топтағы тұздардың өсімдікке аниондармен, екінші топта катиондармен, ал үшінші топта катиондармен жəне аниондар əсер етеді. Қоректендіргіш элементтерге байланысты азот, фосфор, калий тыңайтқыштары болады. Егер тыңайтқыш құрамында қоректік зат түрінде тек бір ғана элемент болса, біртектес, ал əртүрлі элементтер болса, əртектес немесе комплексті тыңайтқыштар деп атайды.Қоректік заттардың концентрациясына байланысты микрожəне концентрлі тыңайтқыштар (30% N2 Р2О5, К2О қосындысы) болады. Фосфор тыңайтқышын өндіруге шикізат ретінде табиғи фосфаттар – аппатит жəне фосфориттерді қолданады. Екеуінде де фосфор – кальций фосфаты Ca3(PO4)2 түрінде болады. Бұл ерімейтін тұз, демек, бұл түрінде тыңайтқыш бола алмайды. Сондықтан əртүрлі технологиялық əдістермен өңдеу керек Термофосфат. Фосфатты сілтілік металдардың тұздарымен 1100-12000С температурада қыздырса, құрамында CaNaPO4 не болмаса басқа сол сияқты тұз түзіледі. Осы түзілген заттар термофосфат деп аталады.Термофосфат қасиеттері жəне өсімдікке сіңімділігі жағынан суперфосфаттан кем емес.Термофосфатты алғаш академик А. Б. Бектұров бастаған бір топ ғалымдардың еңбегінің нəтижесінде алды: 2Ca3(PO4)2 + SiO2 + 2Na2SO3 = 4NaCaPO4 + Ca2SiO4 + 2 CO2 . Термофосфат құрамында 20-35% P2O5 болады, оны көбінесе,қышқыл топыраққа қолданады. Азот тыңайтқышы. Азот тыңайтқыштарының ішінде қазіргі кезде көп таралған карбамид (мочевина) – оңай еритін түссіз кристалды зат, өте құнды тыңайтқыш, құрамында өсімдікке жеңіл сіңірілетін 46% азот бар. Аммиак селитрасына қарағанда, карбамидтің көптеген физикалық қасиеттері əлдеқайда жақсы. Агрохимиялық сапасы барлық қатты азот тыңайтқыштарынан басым, топырақ құрамында ұзақ уақыт сақталады. Өсімдіктерге тамыры жəне жапырақтары арқылы сіңеді. Өзіндік құны төмен. Карбамидті мал жемдеріне азот қоспасы ретінде қосады. Карбамид ауыл шаруашылығынан басқа өндіріс орындарында көп қолданылады. Ағаш жанқасынан плита, синтетикалық желім, фармацевтік өндірісте, мұнай өнімдерін өңдеуге, синтетикалық талшықурилон алуға жəне т.б. өндіріс орындарында пайдаланылады. Карбамид өндіруге шикізат ретінде аммиак жəне көміртек диоксидін қолданады. Карбамид синтезі екі сатыдан тұрады. Бірінші сатыда карбамид қышқылының аммоний тұзы (карбамат) түзіледі: 2NH3 + CO2 = NH2COONH4 + 159 кДж. (1) Əрі қарай карбамат дегидратацияланып карбамид түзеді. NH2COONH4 (NH2)2CO + H2O - 285 кДж . (2) Карбамид синтезі гетерогенді газ-сұйық жүйесіндегі үрдіс,кинетикалық аймақта жүреді. (1)-реакция оптималды жағдайда толық жəне жылдам жүреді. (2)-реакция баяу толық жүрмейді, тек сұйық фазада ғана жылдамдайды.Карбамид шығымын арттыру үшін температурамен қатар қысымды жоғарылатып аммиактың мөлшерін стехиометриялық шамадан артық алу керек. Өндірісте карбамидті синтездеуге 180-2000С, қысым 18-20МПа жəне аммиак 100% артық алынады. Карбамид шығымы 60-70%. Өндірістің экономикалық көрсеткішін көтеру үшін реакцияласпаған аммиак жəне көміртек диоксиді басқа өнімдер өндіруге жұмсалады немесе қайтадан үрдіске жіберіледі. Калий тыңайтқышы. Калий тыңайтқышын өндіруге шикізат ретінде табиғи калий тұздарын жəне өсімдіктердің күлін қолданады.Негізгі шикізат ретінде минерал сильвинит (mKCІ+nNaCІ) құрамында 14-18% К2О болады жəне каолинит (KCІ хMgCІ26H2O) қолданылады. Сильвинит құрамында 23-30% KCІ, 65-70% NaCІ болады. Осыдан KCІ-ды бөліп алып тыңайтқыш ретінде қолданылады. Сильвиниттен калий хлоридін екі əдіспен алады: Галургии немесе бөлек кристаллизациялау əдісі. Бұл əдіс KCІ-мен NaCІ-дың температурасына байланысты əртүрлі ерігіштігіне негізделген. 0-ден 1000С-қа дейін NaCІ ерігіштігі өзгермейді, ал KCІ ерігіштігі температура өскен сайын артады. 260С-те KCІ мен NaCІ ерігіштігі бірдей болады. Егер 1000С ерітсе, KCІ, NaCІ-дан екі еседей көп болады. Егер салқындатсақ, онда тек KCІ ғана кристалданады. Флотация əдісі. Бұл əдіс минералдар сильвинит KCІ жəне галит NaCІ-дың судағы жұғу-жұқпау қасиеттеріне негізделген. Флотация қалыпты температурада минералдардың қаныққан ерітіндісінде жүреді 17.Формалин. Формалин және оның медицинада қолданылуы. Формальдегид – тұншықтыратын өткір иісі бар, қайнау температурасы -19,3, улы газ. 40% формальдегид ерітіндісі формалин деп аталады. Пропонон (диметилкетон) немесе ацетон: CH3-C = O-CH3 - өткір иісі бар түссіз сұйықтық, tboil. 56,24С, суда жақсы ериді. Құрамында 36,5-37,5% формальдегид бар. Қасиеттері. Бұл суда және спиртте кез келген қатынаста еритін ерекше өткір иісі бар мөлдір, түссіз сұйықтық. Тотықтырғыштармен, камфорамен, ментолмен, тимолмен және резорцинмен үйлеспейді. Ол метил спиртін қосқанда тұрақтанады, бірақ 1%-дан аспайды. Техникалық формалин-түссіз мөлдір жанғыш сұйықтық. Сақтау кезінде рұқсат 40°С жоғары емес температурада еритін ақ тұнба түзіледі.T =+20°C кезінде техникалық формалиннің тығыздығы 1,096 құрайды. Формальдегидті алудың негізгі әдісі – құрамында формальдегид бар реакциялық газдарды сіңіру. Бұл газдар метанолдың атмосфералық оттегімен әрекеттесу нәтижесінде, су буының қатысында, контактілі аппаратта, катализатор қабатында пайда болады. Метанолдың формальдегидке дейін тотығуы 650°С температурада және атмосфералық қысымда күміс катализаторының көмегімен жүзеге асырылады. Бұл жақсы жолға қойылған технологиялық процесс және формальдегидтің 80% осы әдіспен алынады. Соңғы уақытта темір-молибден катализаторларын қолдануға негізделген неғұрлым перспективалы әдіс әзірленді. Бұл жағдайда реакция 300 ° C температурада жүргізіледі. Екі процесте де түрлендіру 99% құрайды. Жалпы алғанда, формалинді өндіру процесі келесідей. 1. Метанолды буландырғышта жүргізілетін спирт-ауа қоспасын дайындау кезеңі. 2. Метанолды формальдегидке каталитикалық түрлендіру, ол алты жүз градустан жоғары температурада контактілі аппаратта, катализатор қабатында жүргізіледі. 3. Формальдегидті сіңіру колоннасында жүргізілетін сумен сіңіру кезеңі. Дайын өнім, формальдегид ерітіндісі дайын өнім қоймасына жіберіледі. Абсорбциялық газдар кәдеге жаратуға жіберіледі. Метанолды бірлестіріп дегидрлеу және тотықтыру. Біріншілік спирттерді дегидрлеу, соның ішінде метанолды дегидрлеу тепе теңдік шарты және реакцияның талғамдылығы жағынан екіншілік спирттермен салыстырғанда анағұрлым қолайсыз шарттарда жүзеге асырылады. Осы себептен де, сонымен қатар процестің эндотермиялылығын басу үшін метанолдың бірлескен дегидрленуі және тотығу процесін жүргізеді: СН3 ОН НСНО + Н2 , -ΔΗ0 =85,3 кДж/моль; СН3 ОН + 0,5О2 НСНО+Н2 О, -ΔΗ0 =156,3 кДж/моль; Осы арқылы бұл реакциялардың қатынасын таңдап алуға болады, мұнда жалпы реакция жылудың қоршаған ортаға жоғалуының орнын толтыру және бастапқы қоспаны қажетті температураға дейін қыздыру үшін жеткілікті болатындай шамада экзотермиялылығын қамтамасыз етуге болады. Іс жүзінде формальдегидті алу кезінде 55% тотықтыру арқылы және 45% дегидрлеу арқылы өткен кезде осы аталған қатынасқа қолжеткізуге болады, және осы шарттарда процесті жылу алмасу бетіне ие емес адиабатты реакторларда жүзеге асыру да мүмкін болады. Бірлесіп тотықтыру және дегидрлеу процесінің артықшылықтарының біріне осыны жатқызуға болады. Дегидрлеу және тотығу процесінің жоғарыда айтып өткен қатынасын сақтаған жағдайда бастапқы бу ауалы қоспа 45% метанолдан тұруы қажет, яғни ол метанолдыңжарылысқа қауіптілік шегінен әлде қайдажоғары болады. Формальдегидті тотықтырғыштық дегидрлеу арқылы алудың технологиялық схемасы төмендегі 64-суретте келтірілген. 10- 12% судан тұратын метанол тегеурінді бактен 1 үздіксіз түрде буландырғышқа 2 беріледі. Ол жерге сонымен қатар тарату құрылғысы арқылы шаңдар және басқа ластықтардан тазартылған ауа беріледі. Ауа сулы метанол қабаты арқылы барботаждалып және оның буларымен қанығады. 1 л түзілген бу ауалы қоспада 0,5 г метанол болуы қажет. Осы құрамды ұстап тұру жарылысқа қауіпсіздігін 299 қамтамасыз ету үшін және процесті қалыпты өткізу үшін маңызды болып табылады. Сондықтан буландыру жүйесінің жұмысы толықтай автоматтандырылады: буландырғыштағы сұйықтық деңгейі бір қалыпта үнемі сақталады, оның температурасы (48-500 С) және ауаны беру жылдамдығы сақталады, осының арқасында қажетті температуралық режим және адиабаталық реактордағы қажетті конверсия дәрежесі қамтамасыз етіледі. Бу ауалы қоспа бүркуді аулайтын құрылғы арқылы өтеді, ол буландырғыштың жоғарғы жағында орнатылған, одан ары қыздырушы 3 арқылы өтіп реакторға 4 беріледі, оның ортаңғы бөлігінде катализатор орналасады. Реакциялық газдар одан ары жанастыру орны астында орналасқан тоңазытқышқа 5 (реактормен бірге орнатылады), ол жерде қоспаның жылдам салқындатылуы жүріп және формальдегид ыдырауына жол берілмейді. Әртүрлі схемаларда салқындатуды ағынды сумен немесе булы конденсатпен жүзеге асырады, ол жағдайларда тоңазытқыш төменгі қысым буының генераторы ролін атқарады. Алынған бу (немесе ыстық су) қыздырғышқа берілетін қоспаны қыздыру үшін қолданылады және сонымен бірге буландырушыда 3 да қызмет етеді. Салқындатылған реакциялық газдар абсорберге 6 келіп түседі, ол табақшалы колонна түрінде орындалады; табақшаларда сұйықтық шығармалы және ішкі тоңазытқыштар көмегімен салқындатылады (схемада көрсетілмеген). Абсорбер кубта 36-37% формалин түзілетіндей шамада сумен байытылады. Абсорбция және өнімдерді бөлу сатысы екі әртүрлі тәсілдермен безендірілуі мүмкін. 18.Бейорганикалық заттар өндірісі Күкірт қышқылының өндірісі Бейорганикалық дәрілік заттар және олардың медицинадағы маңызы жайлы жалпы мәліметтер Аммиак өндірісі Аммиакты синтездеу үшін азот сутек 1 3 қатынаста алады. Аммиак синтезі төмендегі реакция бойынша жүреді (25-60мПа 400-500 С Ғе катализаторы) Аммиак шығарылатын зауыттардың көпшілігі сутегі әсіресе азотсутек қоспасын метанды конверсиялау арқылы алады. Азот қышқылының өндірісі Азот қышқылы маңызды минералды қышқылдардың бірі сусыз азот қышқылы түссіз сұйық ауада буланады қайнау температурасы 470 С қату температурасы 860 С . Өнеркәсіпте азот қышқылының екі сорты шығарылады 1) 50-60 – HNO3 сұйық азот қышқылы 2) 96-98 – HNO3 концентрлі азот қышқылы Бірнеше алу әдістері бар 1) Селитрадан алу ( Глаубер әдісі ) 17 ғасырдың ортасынан бастап 20 ғасырдың басына дейін осы әдісті қолданды. NANO3+H2SO4---NAHSO4+HNO3 2) Ауадан алу Бұл әдіс электр энергиясы арзан жерде болмаса өте қымбат әдіс . N2+O2----2N0- 181.4 2N0+O2----2NO2+112 3N02+H2O---2HNO3+NO+136 3) Аммиактан алу Азот қышқылын аммиактан өндіру мына сатылармен жүреді 1) Аммиакты катализатор қатысында азот оксидіне дейін тотықтыру 4NH3+5O2—4NO +6H2O+907 2) Азот оксидің азот диоксидіне дейін тотықтыру 2NO+O2---2NO2+112 3) Азот диоксидің сумен абсорбциялау NO2+H2O---2HNO3+NO+136 Бөлінген азот оксиді диоксидке дейін тотықтырып қайтадан абсорбцияланады. Күкірт қышқылын өндіру Таза күкірт қышқылы түссіз май тәрізді сұйық зат Ол 10,4 С температурада кристалды зат болып қатады. Ал 29602 С температурада қатады. 1 моль күкірт қышқылы суда ерігенде 36 кдж жылу бөліп шығарады, өйткені ол сумен гидрат түзеді. Құрамындағы қоспаларға және концентрациясына байланысты күкірт қышқылы үш түрге бөлінеді - Техникалық (купорос майы) -95,2 % - -Олеум 18,50 %моногидрат құрамында бос қалпында болады мұнара қышқылы 75% - Аккумулятор күкірт қышқылы 92-94 % Күкірь қышқылын өндіру 10 ғасырда алғаш рет 940 л күкірт қышқылын табиғи купорос сланцесымен темір купорос қоспасын қыздыру арқылы өндірген , осы себептен өндірісте техникалық купорос мацы деп аталады. Қазіргі кезде күкірт қышқылын негізгі екі әдіспен өндіреді - Контактілік әжіс (олеум 20% ,купорос майы 92,5%, аккумуляторлық қышқыл) - Нитрозалық әдіс (мұнаралық) 75-77 % Контактәләк әдіс Контакт әдісімен күкірт қышқылын өндіру үш сатыдан тұрады 1) Газдарды тазарьу Катализаторға зиян келтіретін заттардан газды тазарту. Күйдірген газдан тозаңдарды бөліп алғаннан кейін оны катализаторға зиян келтіретін мышьяк,селен, фтор тб заттардан тазартады .Осымен қатар газдан өте қымбат қоспалар селен, теллур және тб бөліп алады. 2) Катализор қатысымен тотықтыру Күкірт диоксидін катализатордың қатысуымен тотықтыру , күкірт қышқылын өндіру үдерісінің негізгі сатсы болып есептеледі. Катализатор ретінде платина, темір оксиді, ванадий 5 оксиді қолданылады. Платина-ең активті катализатор , бірақ құны өте жоғары және тез уланады. Темір оксиді- құны төмен, мышьякпен уланбайды, каталитикалық активтілігі тек қана 625 С температурадан басталады, активтілігі басқалардан төмен. Ванадий 5 оксиді – активтілігі платинадан төмен болғанымен құны төмен мышьякпен улануы платинадан мыңдаған есе аз ..Күкірт қышқыл зауыттарында промоторланған 7 ванадий 5 оксиді, промотр ретінде сілтілік металдар оксиді қолданылады. Катализатор мөлшері-5мм. 3) Күкірт ангидридін абсорбциялау Алыну технологиясы Пиритті күйдіру нәтижесінде алынған газды жуу мұнарасына және электростатикалық тұндырғышта тазартылады және кептіру мұнарасында концентрлі күкірт қышқылымен кептіріледі .Әрі қарай жылу алмастырғышта қыздырылған газ катализатормен толтырылған контактілі құрылғыда түседі, онда so2 so3-ке дейін тотығады. Содан кейін газ жылу алмастырғыш, салқындатқышжәне екі абсорбциялық мұнара арқылы өтеді,онда күкірт триоксиді күкірт қышқылымен жұтылады. Мұнарада олеум түзіледі, 98% Егер газбен бірге берілетін ылғал қышқыл түзуге жеткіліксіз болса, жүйеге су қосылады. Нитрозалық әдіс Нитрозалық әдіспен күкірт қышқылын өндіруде катализатор ретінде азот оксидтері қолданылады, процесс үңғышықты мұнараларында жүреді және төмендегі сатылардан тұрады. - So2 алу - So2 сіңіру - So2 –нің нитрозамен тотығуы - Нитрозаны азот оксидтерінен босату - Газ фазасында нитрозадан бөлінген азот оксидінің оттегімен отығуы - Ахот оксидтерін күкірт қышқылымен сіңіру 3NO2+2SO2+H2O--- 2NOHSO4+NO 2NOHSO4+H2O----2H2SO4+N2O5 SO2+H2O---H2SO3 H2SO3+N2O3----H2SO4+2NO 2NO+O2----2NO2 NO2+NO----N2O3 19.Азот қышқылы өндірісі. Сұйытылған азот қышқылын концентрлеу.Медицинада қолдануы. жүктеу/скачать 483,62 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|