Реферат на тему
Техніка, технологія і продукція хімічної промисловості
План
Загальні відомості про хімічне виробництво і продукцію неорганічної
хімії
2 Виробництво пластмас
Література 1. Загальні відомості про хімічне виробництво і продукцію
неорганічної хімії
Коли не існувало хімічної промисловості, люди користувалися лише тими
матеріалами, якими обдарувала їх природа, тобто: пісок, камінь, дерево,
вода, повітря. І хоча неусвідомлено люди використовували хімічні реакції
декілька тисячоліть (горіння палива, виплавка металів тощо) хімія, як
наука почала развиватися лише в 17 столітті, але розвиток її був дуже
повільним. У 20 столітті розвиток хімічної промисловості набрав великих
обертів, особливо починаючи з 50-тих років. Все сучасне хімічне
виробництво утворене у другій половині 20-го століття. В наш час ще
продовжується його бурхливий розвиток.
Хімічна промисловість дала людству тисячі нових речовин, які в природі
не існують, і з допомогою яких людство отримало нові конструкційні
мате-ріали. І це стало поштовхом для розвитку усіх інших галузей
виробництва.
Без хімії ми б не мали сучасного автомобільного і авіаційного транспорту
(шини, паливо), будівництва (нові будівельні матеріали), легкої
промисловості (тканини), фармакології (ліки), побутових виробів
(парфуми, миючі засоби) тощо.
Сировиною для хімічної промисловості є продукція гірничодобувної
промисловості, а також сировина біологічного походження (рослини,
тварини).
Умовно всю хімічну промисловість, як і хімію, можна поділити на дві
великі частини:
– хімічна промисловість на базі неорганічної сировини;
– хімічна промисловість на базі органічної сировини.
Деякі галузі хімічного виробництва настільки розвинулись, що набули
статуту самостійних галузей, наприклад: паливна та нафтопереробна
галузі, гумотехнічна галузь, виробництво синтетичних волокон,
виробництво мінеральних добрив та інші.
У кожній з цих галузей існує своя сировина, своя техніка і своя
технологія, які дуже відрізняються. Отже, у промисловості існують
десятки тисяч різноманітних технологій, які неможливо навіть перелічити
в нашому курсі. Тому наше завдання полягатиме лише в тому, щоб
ознайомити майбутнього менеджера з основними продуктами, що їх виробляє
хімічна промисловість, і шляхами їх подальшого використання у
виробництві, або у побуті. І лише в деяких випадках ми познайомимось з
технологією виготовлення найбільш поширених продуктів хімічної
промисловості. На завершення лише скажемо, що сучасна хімічна
промисловість продовжує розвиватись у напрямках: збільшення кількості,
підвищення якості та розширення асортименту виробів.
1 Класифікація продуктів хімічного виробництва
Згідно з класифікатором продукти хімічної промисловості поділяються на 7
класів, кожний клас – на підкласи. Усього налічується 52 підкласа.
Перелічимо лише класи:
1 Продукція неорганічної хімії і гірничо-хімічна сировина (мінерали і
первісни продукти їх переробки).
2 Полімери (пластмаси, синтетичні каучуки, хімічні волокна).
3 Лако-фарбові матеріали і продукти.
4 Синтетичні барвники і органічні напівпродукти.
5 Продукти органічного синтезу (нафтопродукти, продукти коксо- і
лісохімії).
6 Хімічні реактиви і особливо чисті речовини.
7 Медикаменти і хіміо-фармацевтична продукція.
З перелічених класів продуктів ми вже частково познайомились з
продуктами органічного сінтезу у паливній промисловості. У цьому модулі
нам належить познайомитись ще з деякими продуктами, що належать до
першим двох класів.
2 Кислоти
Серед 22 видів неорганічних кислот, які виробляє хімічна промисловість
України, найбільше значення має сірчана, азотна, соляна і фосфорна.
Сірчана кислота (H2SO4) – це хліб хімічної промисловості. Серед інших
кислот вона найбільш дешева і тому знайщла найбільш поширене
застосування.
Сірчана кислота – прозора, важка і масляниста речовина. Масова доля –
1,84 г/см3.
Виробляється різної концентрації і залежно від цього має різні назви:
акумуляторна кислота – 94%, купоросне масло – 92%, баштова кислота –
75%, та інші.
Транспортується залізничним транспортом у цистернах. Використовується:
при виготовленні іншіх кислот (фосфорної, соляної); солей (мідного
купоросу); мінеральних добрив; різних органічних сполук; капролактама,
штучного шовку, пластмас, паперу; а також для очищення нафтопродуктів
від домішок.
Азотна кислота (HNO3) – безкольорова рідина. Масова доля складає 1,52
г/см3. Випускається різної концентрації.
Використовується при виговленні азотних і комплексних добрив, в
гальваніці, в поліграфії, при виготовленні вибухівок, напівпровідників
та ін.
Соляна кислота (НСl) – безкольорова рідина з різким запахом. Масова доля
1,18 г/см3. Має високу хімічну активність. Руйнує всі метали, окрім
золота і платини. Випускається концентрацією 19-38%.
Використовується: при отриманні хромистих солей (барію, цинку, амонію),
в гідрометалургії – при отриманні платини, золота, срібла; при
виготовленні сінтетичних барвників, оцетової кислоти, активованого
вугілля, при фарбуванні шкіри.
Фсфорна кислота (Н3РО4) – прозора слабожовта рідина. Масова доля 1,87
г/см3. Використовується при виготовленні фосфорних і комплексних добрив;
при виготовленні натрію, кальцію, марганцю, алюмінію, кіноплівки,
сірників; при виробництві вогнезахисних тканин, активованого вугілля, а
в харчовій промисловості – при виготовленні газованої води та різних
конди-терських порошків.
3 Луги і содові продукти
Луги є проміжним продуктом при отриманні багатьох кінцевих продуктів,
серед яких найбільше значення мають содові продукти – розчинювані у воді
гідроксиди аміаку і лугових металів. Найбільше поширення мають
кальцінована сода, харчова сода, каустична сода і аміачна вода.
Кальцінована сода (Na2CO3) – це суміш повареної солі, аміаку і
вуг-лекислого газу у вигляді білого кристалевого порошка.
Використовується при виготовленні оптичного скла, їдкого натрію, при
миловарінні, в тектисльній, целюлозопаперовій, лакофарбній
промисловості, при виготов-ленні шкіряних виробів, а також у побуті
(миття сантехніки).
Харчова сода (гідрокарбонат натрію NaНCO3) – це проміжний продукт при
виготовленні кальцінованої соди. Використовується у харчовій
промисловості, в медицині і в побуті (миття посуду).
Каустична сода (їдкий натр або гидроксид натрію Na ОН) – без-кольорова
кристалічна маса. Дуже поглинає вологу. Використовується при
виготовленні штучних волокон, мила, синтетичних барниів, а також в
тек-стильній і металургійній промисловостях.
Аміачна вода – це розчин аміаку у воді. Вона є побічним продуктом при
виготовленні коксу і синтетичного аміаку. Застосовується при виробництві
азотної кислоти, кальцінованої соди, синтетичних барвників, у медицині,
а також у сільському господарстві як рідинне азотне добриво.
4 Мінеральні добрива
Для нормального росту рослинам необхідні: азот, фосфор, калій, кальцій,
магній, залізо, срібло – у великих кількостях, а також бор, йод, цинк,
молібден, марганець, мідь і кобальт – у мікрокількостях.
Зележно від цього розрізняють макро- і мікродобрива.
Мініральні добрива підвищують врожаї на 30-70%. Крім того вони
поліпшують якість продукції – підвищують вміст цукру в буряках і
виног-раді, крахмалю – в картоплі, білку – у зерні, збільшують міцність
волокон льону. Вони також підвищують стійкість рослин до хвороб, посухи
і холоду. Витрати на мікродобрива в розмірі 1 гривні повертаються
прибутком у розмірі від 3 до 8 гривень.
За станом міндобрива поділяють на рідинні і тверді. Рідинні – дешевші,
але їх незручно зберігати і транспортувати. Тому більшість міндобрив
випускають у твердому стані – у вигляді кристалевого порошка або гранул.
За складом міндобрива поділяють на прості (з одного компонента) і
складні (декілька компонентів).
За концентрацією міндобрива поділяють на концентровані (вміст компоненту
більше, ніж 37,5%) і неконцентровані (менше 37,5%).
За фізеологічним впливом міндобрива поділяють на кислі (наприклад:
сульфат амонію), лугові (нітрат натрію) і нейтральні (калійна селітра).
За основним компонентом мінеральні добрива поділяють на азотні, фосфорні
і калійні. Співвідношення випуску цих добрив: 50:30:17.
Промисловість України випускає біля 50 найменувань мінеральних добрив,
але найбільше поширення набули саме азотні, фосфорні і калійні.
Розглянемо найбільш поширені з них:
– азотні:
1) безводний аміак – 82,3% азоту;
2) карбамід (мочевина) – 46,6% азоту;
3) аміачна селітра – 35% азоту;
4) сульфат амонію – 21% азоту.
– фосфорні:
1) подвійний суперфосфа – 48% Р2О5;
2) преципітат – 36% Р2О5;
3) знефторений фосфат – 38% Р2О5;
4) фосфоритна мука – 22% Р2О5 .
– калійні: сульфат калію; сильвініт; каініт; хлористий калій.
Більша половина міндобрив випускається у концентрованому вигляді. Більше
80% – складні або їх ще називають комплексними. Серед комплексних
відрізняють:
– сумішні – такі, що утворюються перемішуванням декількох простих
добрив. Найчастіше, наприклад, використовують таку суміш: суперфосфат +
аміачна селітра;
– хімічно пов’язані – це відомі вам амофос, нітрофос і нітрофоска, які
продаються у розфасованному вигляді для дачників.
Мікродобрива – це хімічні з’єднання з елементами бор, мідь, марга-нець,
молібден, цинк та ін. Усього хімічна промисловість випускає близько 20
найменувань мікродобрив. Іноді мікродобрива додають як складовий
компонент до комплексних добрив.
Мікродобрива покращують якість, підвищують врожаї, а також запобі-гають
захворюванням рослин.
&
$a$
L>Moooooooooooooooooooooooooooo
родобрива – 1-3 кг.
Окрім добрив неорганічна хімічна промисловість України випускає близько
70 видів ядохімікатів – для боротьби зі шкідниками і хворобами рослин, і
близько 20 видів гірбіцидів – для боротьби з бур’янами.
2 Виробництво пластмас
1 Загальні відомості про полімери
Продукти з’єднання однакових молекул у вигляді повторюванних ланок
називаються полімерами. Отже полімери складаються з макромолекул, до
яких входять від двох до декількох тисяч простих молекул.
Залежно від побудови макромолекул полімери поділяються на лінійні,
розгалужені і просторові.
У лінійних ланцюг макромолекули розташований у вигляді лінії. Вони гарно
розтопляються і розчиняються.
У розгалужених полімерів є декілька ланцюгів, розташованих у одній
площині. Вони погано розтоплюються і розчиняються.
У просторових полімерів ланцюги молекул розростаються у різні боки,
утворюючи певний об’єм. Вони не розтоплюються і не розчиняються (гума).
Залежно від поведінки при нагріванні полімери поділяються на
термопластичні і термореактивні.
Термопластичні полімери мають лінійну або розгалужену структуру. Вони
можуть багаторазово розтоплюватись і затвердівати без зміни своїх
властивостей.
Термореактивні полімери при нагріванні не розтоплюються, змінюють свою
структуру і властивості.
За походженням полімери діляться на природні – полісахаріди (целюлоза,
крохмаль, білки, натуральний каучук) і синтетичні (смоли, пластмаси,
волокна, каучуки, лаки).
Синтетичні полімери отримують полімерізацією або поліконденсацією.
Полімерізація – процес утворення під високим тиском високомо-лекулярних
з’єднань із ненасичених низькомолекулярних речовин (мономерів) шляхом
приєднання, при якому не утворюється ніяких побічних продуктів. При
цьому елементи складу полімерів і мономерів однакові.
Поліконденсація – процес утворення високомолекулярних з’єднань шляхом
знищення елементів складу з видділенням деяких низькомолекулярних
продуктів (води, водню, хлору). При цьому елементи складу полімерів і
мономерів відрізняються.
На відміну від полімерізації поліконденсація є ступінчатим процесом, у
якому послідовно приєднуються одна молекула до іншої.
За агрегатним станом полімери можуть бути рідинними (розчини, емульсії,
в’язкі маси) і твердими (гранули, порошки, куски).
Виробництво полімерів є високоавтоматизованим, безлюдним і безвідходним,
тобто повністю відповідає сучасним вимогам до виробництва. За об’ємами
виробництва полімерів перші місця посідають США, Японія, Німеччина.
Полімери широко застосовують як вихідний матеріал при виготовленні
пластичних мас, плівок, волокон, каучуків, клеїв, лаків і т.ін.
2 Виробництво целюлози
Целюлоза – природній полімер, який виготовляють із деревинної або
рослинної сировини. Целюлоза використовується при виготовленні штучних
волокон, кіноплівки, вибухівки, паперу, картону, клею.
Целюлоза входить до складу рослинних клітин. Найбільше її (у сухому
стані) в бавовні (до 90%), в деревині (до 50%). Для промислового
виробництва целюлози частіш за все використовують деревину: ялину,
ялицю, бук.
Технологія виробництва целюлози складається з таких операцій:
– очищення стовбурів дерев від кори, сучків, гнилі;
– подрібнення деоевини в щепу (товщина 3 мм, довжина – 15-30 мм);
– обробка щепи розчинами бісульфату кальцію і сірчаної кислоти;
– температурна обробка щепи в автоклавах (t=165-170?, Р=8-10 МПа),
протягом 3,5-8 годин; об’єм автоклави V=400 м3;
– відділення целюлози промиванням водою;
– зневодження (випарюванням);
– відбілювання хромом або забарвлення забарвниками;
– пресування з односачним сушінням між валками;
– намотування, різання.
Останні два пункта технології – для виготовлення паперу.
На виготовлення 1 т целюлози йде біля 5 м3 деревини. Приблизно 12 т
різних реактивів і 18 т води.
Це шкідливе виробництво, яке забруднює водоймища.
В Чернігівській області (м. Корюківка) розташована фабрика по
виготовленню технічних паперів.
3 Загальні відомості про пластмаси
Пластичні маси (пластики) – це матеріали, які вміщують у якості
основного компонента полімер, котрий при певних температурі і тиску
набуває пластичності, а потім затвердіває, зберігаючи форму при
експлуатації.
В одних випадках пластмаси складаються тільки з полімеру, в інших –
містять складні композиції, в яких окрім полімеру є наповнювачі. При
цьому основою завжди є полімер, властивості якого зумовлюють технологію
виготовлення деталі вцілому. Наповнювачі лише надають виробу певних
властивостей: колір, міцність, твердість, тепопроводність і т.ін.
Широке застосуавння пластичних мас визначається їх позитивними
властивостями:
– низька густина (0,9 – 1,2 г/см3);
– висока демпфірна здатність (звукоізоляція);
– висока стійкість до агресивних середовищ;
– високі діелектричні властивості (діелектрики);
– низька теплопроводність (теплоізолятори);
– високі антифрикційні властивості (низький коефіцієнт тертя);
– можливість зміни властивостей у широкому діапазоні (за рахунок
наповнювачів);
– простота формоутворення складних за формою заготовок при порівняно
низьких температурах;
– відмінна оброблюваність різанням.
У багатьох випадках пластмаси можуть замінити метали, але прогнози 50-х
років про те, що пластмаси майже повністю витіснять метали, не збулися
через їх недоліки:
– невисока міцність, зокрема контактна;
– обмеженість розмірів деталей;
– невисокий температурний режим експлуатації (до 60-100?C);
– порівняно висока вартість багатьох із них.
Пластмаси застосовують у машинобудуванні, приладобудуванні, електро і
радіотехніці, промисловості, засобах зв’язку, у капітальному
будівництві, в легкій, харчовій, хімічній промисловості, у сільському
господарстві і в побуті.
На Чернігівщині існує декілька цехів по виготовленню пластмасових
деталей.
4 Класифікація пластмас за походженням
Загальна кількість видів пластмас – декілька сотен найменувань. За
походженням вони поділяються на полімеризаційні і поліконденсаційні.
Найбільш дешеві і найбільш поширені пластмаси, отримані полімерізацією.
Серед них найбільше поширення набули термопласти: поліетелен,
поліві-нілхлорид, полістирол.
Поліетілен – виробляють із етілену при високому (100 МПа) тиску. Це
самий дешевий серед пластмас матеріал. Має достатню міцність, високі
діелектричні властивості і хімічну стійкість. Використовують при
виготовленні труб, антикорозійних покрить, пакувальної плівки, тари,
деталей у машинобудуванні, радіотехніці і електротехниці.
Полівінілхлорид – виробляють із хлористого вінілу. Це високоміцний,
хімічно стійкий конструкційний матеріал, але не самий дешевий. Посідає
перше місце серед пластмас по виробництву.
Полістерол – виробляють із стеролу. За властивостями та галузями
використання посідає середнє місце між поліетиленом і полівілхлоридом.
Пластмаси, які отримують поліконденсацією, більш дорогі, але вироби з
них мають більш естетичний вигляд. Найбільше поширення набули фенопласт,
амінопласт, поліамід, поліуретан та ін. Їх випускають у вигляді
преспорошків, текстолитів, склотекстолитів, слоїстих пластиків. Широкого
поширення вони набули при витовленні побутової техніки, – корпуси фенів,
електробритв, авторучок, телефонних апаратів, корпусів телевізорів,
мікрокалькуляторів, фотоапаратів та ін.
5 Класифікація пластмас за призначенням
За призначенням пластмаси поділяють на три великі групи:
– пластмаси загального призначення, застосовувані при виготовленні
технічних і побутових виробів, до яких не ставляться особливо високі
вимоги щодо міцності, електропроводності, хімічної стійкості тощо;
– конструкційні пластмаси (машинобудівні), які в свою чергу поділяються
на три підгрупи:
а) пластмаси низької міцності (в = 50 МПа;
б) пластмаси середньої міцності (в = 50-100 МПа;
в) пластмаси високоміцні (в = 100-400 МПа.
Для порівняння: для різних сталей (в = 320-1500 МПа, де (в – межа
міцності при розтягуванні.
Отже, лише найміцніші пластмаси за міцністю досягають низькоміцних
сталей. Тому у більшості випадків пластмаси не можуть замінити сталь.
– спеціальні пластмаси або пластмаси спеціального призначення, які
використовують для виготовлення виробів з гарантією забезпечення тих, чи
інших властивостей. Наприклад, пластмаси діелектрики – для виготовлення
електротехнічних виробів – вимикачів, розеток та ін.; хімічностійкі
пласт-маси – для виготовлення посуду для хімічних реактивів;
антифрикційні пластмаси – для виготовлення підшипників ковзання.
Література
1 Авілов О.В. Велика хімія України. –К.: -1985.
2 Анохін В.В. Хімія і фізика полімерів. –К.: -1971.
3 Архангельский Б.П. Пластические масы: Справочное пособие. –М.: -1981.
4 Баденков П.Ф. Резина – конструкционный материал совершенного
машиностроения. –М.: -1967.
5 Богданов В.В. Удивительный мир резины. –М.: -1989.
6 Бондаренко А.Д. Технология химической промышленности –К.: -1982.
7 Брацыхин Е.А. Технология пластических масс. –Л.: -1974.
8 Вимовтов А.Н. Химическая технология. –К.: -1973.
9 Вовкотруб М.П., Макаренко В.М. Мінеральні добрива: посібник для
вчителів. –К.: -1982.
10 Волокна из синтетических полимеров. /Под. Ред. Н.Б. Паксивера. –М.:
-1970.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
