Главная страница
Контакты

    Басты бет


Бағдарламасы «Органикалық және мұнайхимиясы өндірісінің технологиясы»

жүктеу 1.09 Mb.



жүктеу 1.09 Mb.
бет6/8
Дата05.04.2017
өлшемі1.09 Mb.

Бағдарламасы «Органикалық және мұнайхимиясы өндірісінің технологиясы»


1   2   3   4   5   6   7   8

Негізгі бейорганикалық синтездің өнім түрлері. Минералды тыңайтқыштар.

Мазмұны:

1. Минералды тыңайтқыштар, өндірістің маңызы және ауыл шаруашылығында пайдалану.

Ауыл шаруашылығы - материалдық өндірістің ең маңызды түрлерінің бірі. Ауыл шаруашылығы халықты азық-түлікпен және өнеркәсіпті шикізаттың кейбір түрлерімен қамтамасыз етумен айналысады. Ауыл шаруашылығы екі үлкен саладан, яғни өсімдік шаруашылығынан және мал шаруашылығынан тұрады.

2. Негізгі тыңайтқыштар: азот, калий, фосфор және кешендік.

3. Номенклатурасы, шикі зат, алу технологиясының стадиялары, өндіріс есептері, өндіріс көлемі.


Өсімдіктердің ағзаларында шамамен 30 негізгі элемент болады. Олардың 90% - ын көміртегі, сутегі және оттегі құрайды. Олардың негізгі көздері көміртегі оксиді мен су. Басқа 10% - ын келесі макроэлементтер (азот, фосфор, калий, кальций, магний, күкірт, темір) және микроэлеметтер (бор, мырыш, мыс, молибден және т.б.) кіреді.

Топырақтын құрамындағы қоректі заттарды қалпына келтіру үшін минералды тыңайтқыштарды енгізеді. Тыңайтқыштардың сапасы олардың қорек элементтердің мөлшерінен анықталады.

Азот – N Калий – K₂O Фосфор – P₂O₅

Мысалы: топырақтын түріне байланысты және ауылшаруашылық дақылдардың түріне байланысты 1 гектар таңайтқыштардың келесі мөлшері қажет болады. Азот (N) – 30 – 120 кг дейін, фосфор (P₂O₅) – 45 – 120 кг, калий (K₂O) – 40 – 200 кг.



Азот – хлорофил құрамына кіреді. Ол ағзадағы күн энергиясын, ақуыздардың синтезін анықтайды.
Ақуыз - молекулалары өте күрделі болатын аминқышқылдарынан құралған органикалық зат; тірі организмдерге тән азотты күрделі органикалық қосылыс. Аминқышқылдары қалдықтарынан құралған жоғары молекуларлық органикалық түзілістер.


Фосфор – ақуыздардың құрамына кіреді. Өсімдіктердің дамуын және сапасын жақсартады. Қант пен крахмалдың мөлшерін жоғарлатады.

Калий – ақуыздың синтезін қамтамасыз етеді. Қанттың түзілуін күшейтеді. Шығымын және ауруларға қарсылығын жоғарлатады.

Минералды тыңайтқыштардың кейбір бөлігі грунсулармен төмен қабаттарға жайылып кетеді немесе өсімдікке жетімсіз формаға айналады. Өсімдіктерге тыңайтқыштардың түсу дәрежесі төмен болады. Мысалы: фосфор тыңайтқышының 20% қабылданады.

Кесте № 1

Минералды тыңайтқыштардың өсемдік өнімдеріне әсері.



Өсімдіктер

Өнімділік (центнер / гектар)

Тыңайтқышсыз

Тыңайтқышпен

Мақта

13 ц/гек

33 ц/гек

Күзгі бидай

15 ц/ гек

26 ц/гек

Қант қызылшасы

140 ц/ гек

282 ц/гек


Азот тыңайтқыштары – аммиак, аммоний, нитрат, аммоний нитрат, аммидті түрі дамыған. Қатты және сұйық күйінде пайдаланады. Осыдан аммиак силитрасы және карбанид алынады.
Аммиа́к - NH3, сутегі нитриді, қалыпты жағдайда - өткір иісті (мүсәтір спирті иісті) түссіз газ.
Өндірісте шикі зат ретінде аммиак және азот қышқылы, көміртегі қышқылы мен аммиактан карбанид алады.

  1. HNO₃ NH₃ → NH₄NO₃ Q

Аммиак силитрасы

  1. NH₃ CO₂ → NH₂COONH₄ Q

Аммоний карбаматы

NH₂COONH₄ → CO (NH₂)₂ H₂O – Q

Карбамид

Силитра алуда бірнеше сатысы бар:



  1. Химиялық реакция өткізу.

  2. Ерітіндіні концентрлеу.

  3. Кристалдау

  4. Суыту мен өндеу

1 тонна силитра алу үшін шикі заттардан 213 кг аммиак 800 кг (конц) HNO₃, су булары 1,26 МДж (10⁶), энергия 15 кВт 1 сағатта, 33 м³ су қажет.

Карбанимті алу сатылары:



  1. Карбанидтін синтезі.

  2. Өнімдердің дистиляциясы.

  3. Карбанидті сату формасына өндеу.

1 тонна карбанидтке 580 кг NH₃ 750 кг CO₂, 400 кВт сағат этектр энергиясы, 4,82 ГДж (10¹²) су буы.

1985 жылы 15 млн тонна карбанид алған.


Калий тыңайтқыштары – KCl, K₂SO₄ және K₂SO₄MgSO₄. Алатын шикізат KCl. Технология әдістері:

  1. Флатация (байыту) – сумен әрекеттеспеу.

  2. Галлургиялық – әртүрлі ерігіштігіне байланысты. Жоғары температурада KCl жақсы ериді. Суытқанда тұнбаға түседі.

  3. Электростатикалық сипаратция (қыздырғанда және арнайы реагенттермен өнгеденде ұнтақ бөлшектерінің беті әртүрлі зарядтарды қабылдайды ( ),(-).

1 тонна KCl шығару үшін 5 тонна KCl 9,3 м су , 25 кВт 1 сағатта энергия.

1985 жылы 10 млн тонна KCl алған.


Фосфор тыңайтқыштары – шикізат ретінде табиғи фосфаттардан алады.
Фосфаттар - минералдар класы - ортофосфорлы қышқыл (Н3РO4) тұздары.
Негізгі технологиялық процесс ерімейтін фосфаттарды.... Негізгі шикізат: фосфарит пен апатиттер. Негізгі тыңайтқыштарының екі түрі бар. Олар:

  1. Жай суперфосфат: монокальций фосфат (СаН₂РО₄), кальций сульфаты (СаSO₄) P₂O₅.

  2. Екі еселенген суперфосфат: Са(Н₂SO₄)₂·H₂O P₂O₅ (42 – 55%)

Негізгі технологиялық реакциясы: Фтор апатиттерді фосфор қышқылымен әрекеттестіреді.

Са₅F(PO₄)₃ H₃PO₄ H₂O → Са(Н₂PO₄)₂·H₂O HF

Процесс сипаттамасы гетерогенді. Оған температура, концентрация және араластыру әсер етеді.

Екіншілік супер фосфатты екі әдіспен алады: камералық және ағыстылық.

Негізгі сатылар:


  1. Апатитті фосфор.

  2. Камерада реакция жүргізу.

  3. Қоймада сақтау (15 – 20 тәулік).

  4. Ұнтақтау.

  5. Калций карбанатын бос қышқылмен нейтралдау.

  6. Бөлшектеу.

  7. Кептіру немесе құрғату.

1 тонна суперфосфат алуда: 1,5 тонна H₃PO₄, 1,13 тонна апатит, отын мен энергия шығымы төмен.
Кешенді тыңайтқыштар – екі немесе оданда көп қоректік элемент құрамында бар заттар. Осы тыңайтқыштарды бастапқы заттардың әрекеттесуі арқылы (күрделі процесс) немесе тыңайтқыштарды бір – біріне қосу немесе араластыру арқылы (қоспа немесе тука қоспа) алады.

Кесте № 2

Кешенді тыңайтқыштар екі түрге бөлінеді. Күрделі және аралас.


Атауы

Негізгі компаненттері

Мөлшері, %

N

K₂O

P₂O₅

Күрделі :

  1. Аммониленген суперфосфат



  1. Аммафос



  1. Аммофоска



  1. Нитроаммофоска



  1. Калий силитрасы

CaH₂PO₄,

CaSO₄,


NH₄H₂PO₄

NH₄H₂PO₄,

(NH₄)₂ HPO₄

NH₄H₂PO₄,

(NH₄)₂ SO₄

NH₄H₂PO₄,

NH₄NO₃,

KCl


KNO₃

1 – 2

11 – 14

11

17

13



15 – 20



17

46


19 – 20

48 – 50


11 – 16

17



Аралас:

  1. Аммиак силитрасы және супер фосфат



  1. Карбанид, аммафос және калий хлорид



  1. Аммафос , аммиак силитрасы, калий хлорид

NH₄NO₃,

CaH₂PO₄



13

83

19



15

17


19



15

17


13

16

19



30

17

Аммоний суперфосфаты жиі төменгі сапалы фосфаттардан алады. Аммакты бос қышқылмен нейтралдайды.
Өздік бақылау сұрақтары:


  1. Минералды тыңайтқыштар, олардың маңызды және ауыл шаруашылығында пайдалану.

  2. Негізгі тыңайтқыштар: азот, фосфор, калий және оның кешендері.

Әдебиет:

1. Эрдман С.В., Фролова И.В., Коробочкин В.В.Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского поли-

технического университета, 2011. – 194 с.

2. Интернет ресурстар.


7 Дәріс.

Негізгі бейорганикалық синтездің өнім түрлері. Күкірт қышқылы.

Мазмұны:

1. Күкірт қышқылы, өндіріс маңызы және мемлекеттің химиялық өндірісінің жалпы даму деңгейінде орны.

2. Өндіріс көлемі, өндірістің әр түрлі салаларында пайдалану.

3. Шикі зат, алу технологиясының стадиялары, өндіріс есептері мен көлемі.


1. Әрбір мемлекеттің химиялық өндірісінің даму деңгейін сипаттайтын негізгі өнімдердің бірі күкірт қышқылы. H2SO4- тің өндіріс көлемі ондық миллион тоннамен есептеледі және басқа өнімдердің арасында бірінші орын алады.Оның себебі күкірт қышқылының өндірісінің әр түрлі салаларында кең пайдалану. Күкірт қышқылы ең күшті минералды қышқыл және ең арзан қышқыл.
2. Пайдалану салалары:

  1. Минералды тыңайтқыштарды шығару ( екі еселенген суперфосфат, фосфор қышқылы, аммоний сульфаты ).
    Аммоний сульфаты , (NH4)2SO4 - құрамында 20,5-21% азот бар, ақ немесе жасыл-сұр түсті, майда кристалды, суда жақсы еритін, ауадағы ылғалды аз сіңіретін қышқыл тыңайтқыш. Ол синтетикалық немесе коксхим.


  2. Мұнай өңдеу.

  3. Жасанды талшықтарды шығару.

  4. Жалпы металлургия.

  5. Бояу мен пэриниттерді шығару.

  6. Мата шығару.

  7. Тері өңдеу.

  8. Гальваника және тағы басқа.

№1- кесте. Күкірт қышқылының әлемдік өндірісі ( 1 жылда млн т ).




Мемлекет

Жылдар




1913

1950

1960

1968

1980

2000

2010

АҚШ

2,5

11

16

25

36







Жапония

0,2

---

2,6

6,6

6,7







ТМД елдері

0,15

2,1

5,4

10

23







Жалпы әлемде

7

27

50

90

140






3.Технологияның қысқаша даму тарихы:

940 жылы H2SO4 туралы Персинг алхимиктерінің шығармаларында белгілі болды. XIII ғасырда H2SO4 аз мөлшерде темір купорасын термиялық қыздырып ыдырату арқылы алады. XV ғасырда күкірт қышқылын күкіртті және селитраны біріктіріп жағып, үлкен көлемді ыдыстарда алады. Ыдыстың іші жанады. Осы әдіспен H2SO4- ті Англияда, бірінші өндіріс зауытында алды.

Фабрика (лат. fabrіca - шеберхана) - машиналар жүйесін қолдануға негізделген өнеркәсіп орны. Фабрика мен зауыттың арасында экон. тұрғыдан айырма жоқ. Дегенмен, фабрика негізінен жеңіл және тамақ өнеркәсібінің тауарларын дайындайтын кәсіпорын.
Зауыттарда күкірт пен селитраны металдық ыдыстарда жағып, бөлінетін газдарды сумен шыны аппаратында сіңірді. XVIII ғасырда 1746 жылы күкірт қышқылын алу мақсатымен қорғасын камераларын пайдаланды (камералық әдіс): селитра жағудан бөлінетін азот оксидтерін алып, SO2-ні тотықтырды және H2SO4-ті алды. Контакталық әдіс 1831жылы ағылшын ғалымы Филипспен ұсынылды. Әдістің негізгі теңдеуі: SO2 1/2O2 = SO3 (платиналық катализатор қолданылады). Қазір бірінші орында контакталық әдіс тұр (80%). Күкірт қышқылын алуда шикізат ретінде SO2 пайдаланылады: S O2 =SO2 нәтижесінде газ бөлінеді. SO2 1/2O2 H2O = H2SO4 (k).
Өздік бақылау сұрақтары:

  1. Күкірт шығару өндірісінің халық шаруашылығында маңызы.
    Ұлттық экономика -қызметі көбінесе елдің экономикалық аумағында жүзеге асырылатын шаруашылық бірліктердің жиынтығы (үкімет‚ жеке тұлғалар‚ пайда алмайтын жекеше ұйымдар‚ кәсіпорындар‚ фирмалар‚ компаниялар‚ т.б.).


  2. Өндіріс көлемі, әлемдік масштабта шығарылуы.

  3. Шығару технологиясы: шикізат, химиялық негізі және даму тарихы.

Әдебиет:

1. Эрдман С.В., Фролова И.В., Коробочкин В.В.Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 194 с.

2.Крылов О.В. Гетерогенный катализ. Учебное пособие для вузов. М.: ИКЦ «Академкнига»», 2004.-679 с.: ил. ISBN 5-94628-141-0.
8 Дәріс.

Негізгі бейорганикалық синтездің өнім түрлері. Аммиак.

Мазмұны:

1. Аммиак, биологиялық фиксация, өндірістің маңызы және мемлекеттің химиялық өндірісінің жалпы даму деңгейінде орны.

2. Өндіріс көлемі, өндірістің әр түрлі салаларында пайдалану.

3. Шикі зат, алу технологиясының стадиялары, өндіріс есептері мен көлемі.


Табиғатта азоттың негізгі мөлшері атмосферада N2 формасында кездеседі (массалық үлесі 78%). Табиғатта N2-тың биологиялық фиксация жолы бактерияның кейбір түрлерінің ауадағы азотты өсімдіктерге жеткілікті формаға айналдыру қабілетімен көрсетіледі.
Бактериялар (гр. bakterion - «таяқша») - тек микроскопта ғана көрінетін аса ұсақ жасушалар және олар көптеген әр алуан аурулар туғызады бірақ көбінесе нейтралды қызметті атқарады.
Сондықтан азот қосылыстарының жоғары қажеттіктеріне байланысты және табиғатта оның қосылыстарының аз болуына байланысты атмосфералық азоттың фиксациясы мәселесі пайда болды.

Қандай болса да химиялық өнеркәсіп орнының экономикалық есебі ретінде жоғары сапалы және керекті мөлшерде химиялық зат алуға болады. Ол үшін барлық шикізаттарды қарқынды пайдалану керек. Химиялық процесс жоғары қарқынды болу кереек. Химиялық өндірісте «реагент» деген сөздің орнына шикізат немесе шикі материал деген термин қолданылады. Шикізат оптималды түрде мақсатталған өнімге ауысады. Оның практикалық шығамы теориялық шығымына жақын болу керек.

Максималды шығым алуда процесті қысқарту үшін немесе арзан шикізат алуда ерекше жағдайлар жасалады (жоғарғы температура немесе қысым).

Ол қауіпті авариямен сипатталады. Нәтижесінде максималды шығым экономикалық тиімсіз болады, химиялық процесс келесі факторларға тәуелді: температура, қысым, катализатор қолдану. Бастапқы материалдардың алу тиімділігі, өнімді алу тиімділігі. Зат алу өндірісі химиялық реакцияның жүруінің теориялық заңдылықтарымен қамтамасыз етілуі керек (химиялық реакция, энергетикасы, химиялық кинетика, катализ және химиялық тепе-теңдік).

Химиялық тепе-теңдік - бір немесе бірнеше қарама-қарсы жүретін қайтымды реакциялар жылдамдықтарының теңескен күйі. Қайтымды реакция аяғына дейін жүрмейді, ол басталғанда тура жүретін реакцияның жылдамдығы (v1) жоғары, кері реакция жылдамдығы (v2) баяу болады.
Химиялық кинетика, химиялық реакциялар кинетикасы - химияның химиялық процестердің жылдамдығын және жүру заңдылықтарын қарастыратын бір саласы.
Осы талаптарға жауап беретін өндіріс көп тонажды өндіріс болып табылады. Оның мысалы, аммиак алу өндірісі:

Ақырғы мәліметтер бойынша әлемде NH3-ң 1 жылда алынатын мөлшері 5 млн тоннаға жуық, ал 1 тәулікте шығатын м 1000-1200 т. Осыдан 80% азот тыңайтқышын алуға, 20% полимер, бояу және т.б өнімдерге жалғасады.

Тарихы: ең бірінші өндірістік әдісі цианамид әдісі:

Ca(CN)2(қ) H2O = CaCO3(қ) NH3(г)

Ca(CN)2 - CaO C әрекеттестіру арқылы алады (CaC2 карбид түзіледі). CaC2 –ні азот атмосферасында қыздырып Ca(CN)2 алады. Бұл әдіс энергия қолдану жағынан тиімсіз болды. Сондықтан Габер NH3-ті сутегімен атмосфералық азоттан темір катализаторын қолданып, аммиак алуды көрсетті.

N2(г) H2(г) = NH3(г) Q Q = 45,9 кДж

Габердің әдісінде сутегін алуда су электролизімен алды: H2O= H2 O2

Одан әрі сутегіні судан кокспен тотықсыздандыру арқылы алады. Бұл реакция қайтымды болғандықтан өнімнің максималды шығыммын алу үшін Ле-Шателье-Браун әдісі бойынша келесі компромистік шешім табылады: темперетура -400-500°С арасында болу, атмосфералық қысым – 200-300, ең тиімдісі -250, катализатор – K2O, Al2O3 активтендірілген Fe катализаторын алады және циркумляциялық техникалық схема бойынша жүргізіледі.

Атмосфералық қысым - атмосфераның жер бетіне және ондағы заттарға түсіретін қысымы. Ол барометрмен, яғни сынап бағанасының биіктігімен (мм сын. бағ.), СИ жүйесінде паскальмен (Па), ал метеорол. ғылымында гектопаскальмен (гПа) немесе миллибармен (мб) өлшенеді.
Бұл процесс бірнеше сатыдан тұрады:

  1. Десульфуратор қолданылады:

Дэсульфуратор – табиғи газдан күкіртті жоятын техникалық құрал. Оны қолдану себебі: күкірт каталитикалық у, сутек алу стадиясындағы никель катализаторын уландырады.

  1. Метанның конверсиясы (сутегіні өндірісте алу тәсілі) жүреді:

CH4(г) H2O(г) = C2O(г) H2(г)

Температура - 700-800°С арасында болу, атмосфералық қысым – 30-40, никель катализатор ретінде қолданылады.


Өздік бақылау сұрақтары:

1. Аммиактың биологиялық фиксациясы, өндірістің маңызы және мемлекттің химиялық өндірісіндегі орны.

2. Өндіріс көлемі, өндірісті әр түрлі салаларында пайдалану.

3. Шикізат, алу технологиясының стадиялары.



Әдебиет:

1. Эрдман С.В., Фролова И.В., Коробочкин В.В.Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 194 с.


9 Дәріс.

Негізгі бейорганикалық синтездің өнім түрлері. Азот қышқылы.

Мазмұны:

1. Азот қышқылы, өндіріс маңызы және мемлекеттің химиялық өндірісінің жалпы даму деңгейінде орны.

2. Өндіріс көлемі, өндірістің әр түрлі салаларында пайдалану.

3. Шикі зат, алу технологиясының стадиялары, өндіріс есептері мен көлемі.


Азот қышқылын шығару өндірісі күкірт қышқылынан кейін 2-ші орында. Өндіріс көлемінің өсуі азот қышқылынының тұздарының маңыздылығына тәуелді. Азот қышқылының 70-80 % минералды тыңайтқыштарда пайдаланады. Басқа 20 % келесі салаларда пайдаланылады:

  1. Күкірт қышқылының нитрозды әдісінде

  2. Техникалық тұздарды және нитраттарды шығаруда

  3. Органикалық синтезде

  4. Ракеталық техникада

  5. Қопарғыш заттардың құрамында

  6. Әртүрлі процестерде тотықтырғыш ретінде

Өндірістен 9 сұрыпты азот кышқылын шығарады.
Тотықтырғыш (Оксидант, окислитель) - тотығу процесіне себепші болатын заттек (озон, азот қос тотығы, асқын тотықтар және тағы басқа). Тотықтырғыш ақаба судың тазаруына себепші болады, ксепобиотиктердің ыдырауын тездетеді.
Реактивті және аса таза азот қышқылы кіші мөлшерде шығарылады.

Сұйылтылған азот қышқылын шығаруда негізгі шикізат ретінде: аммиак, ауа, су алынады, қосалқы материалдар мен энергетикалық ресурстар ретінде катализатор, табиғи газ, жылу және электр энергиясы алынған.



Ашылу тарихы:

1778 жылы Араб ғалымы Гебер азот қышқылын дайындау тәсілін сипаттаған: селитраны айдау жолы.

Ресейде азот қышқылының өндірісінің алған сипаттамасы (селитраны айдау жолы) Ломоносовтың еңбектерінде көрсетілген.

XX ғасырдың басына дейін табиғи селитра азот қышқылын негізгі алу көзі болған.



NaNO3 H2SO4 →NaHSO4 HNO3

Алу тәсілінің жетілу нұсқалары:

  1. Реакция вакуумда жүреді.

  2. Селитраның ыдырау температурасы 80-160 0С болады.

  3. Қышқылды алу уақыты 6 сағат.

  4. Азот қышқылының шығымы теориялық шамасына дейін жақындатылған болу керек.

Әдістің кемшілігі:

  1. Импорт жағдайы.

  2. Негізгі шикізат натрий және чили селитрасы болды.

ХХ ғасырдың басында атмосфералық азотты байланыстыру шешілді және адамзат үшін азот қышқылы өндірісі үшін жаңа шикізат көзі табылды. Атмосфералық азот байланыстыру тәсілдері:

1901 жылы электр дуганның жалынында ауа азоттың фиксациясы жасалды.

1902 жылы АҚШ-та электр дуганың көмегімен атмосфералық азот фиксациясы бойынша зауыт құрылды. Поцесс өткізетін пештің конструкциясы аяқталмағандықтан, энергия шығымы жоғары болғандықтан 1904 жылы зауыт жабылды.

1   2   3   4   5   6   7   8

  • Азот
  • Фосфор
  • Азот тыңайтқыштары
  • Фосфор тыңайтқыштары
  • 7 Дәріс. Негізгі бейорганикалық синтездің өнім түрлері. Күкірт қышқылы.
  • 2. Пайдалану салалары: Минералды тыңайтқыштарды шығару ( екі еселенген суперфосфат, фосфор қышқылы, аммоний сульфаты
  • . Күкірт қышқылының әлемдік өндірісі ( 1 жылда млн т ).
  • Технологияның қысқаша даму тарихы
  • 8 Дәріс. Негізгі бейорганикалық синтездің өнім түрлері. Аммиак.
  • 9 Дәріс. Негізгі бейорганикалық синтездің өнім түрлері. Азот қышқылы

  • жүктеу 1.09 Mb.