Типові схеми технологічних систем виробництва хімічних речовин, будівельних матеріалів та видобування добувних енергоносіїв. Екологічні проблеми названих виробництв.

Коли не існувало хімічної промисловості, люди користува­лися лише тими матеріалами, якими обдарувала їх природа, тобто піском, каменем, деревом, водою, повітрям. І хоча неус­відомлено люди використовували хімічні реакції декілька тися­чоліть (горіння палива, виплавка металів тощо), хімія як наука почала развиватися лише в ХVІІ столітті, але розвиток її був дуже повільним. У ХХ столітті розвиток хімічної промисловості набрав великих обертів, особливо починаючи з 1950-х рр. Усе сучасне хімічне виробництво утворене в другій половині ХХ-го століття. У наш час ще триває його бурхливий розвиток.

Хімічна промисловість дала людству тисячі нових речовин, які в природі не існують й із допомогою яких людство отримало нові конструкційні матеріали. І це стало поштовхом для розвитку всіх інших галузей виробництва.

Без хімії ми б не мали сучасного автомобільного й авіацій­ного транспорту (шини, паливо), будівництва (нові будівельні матеріали), легкої промисловості (тканини), фармакології (ліки), побутових виробів (парфуми, мийні засоби) тощо.

Деякі галузі хімічного виробництва настільки розвинулись, що набули статусу самостійних галузей, наприклад: паливна та нафтопереробна галузі, гумотехнічна галузь, виробництво синтетичних волокон, виробництво мінеральних добрив та ін.

У кожній із цих галузей існує своя сировина, своя техніка й 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 їхнього подальшого використання у виробництві або в побуті. І лише в деяких випадках ми познайомимось із 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.

З перелічених класів продуктів ми вже частково ознайо­мились із продуктами органічного синтезу в паливній промис­ловості. У цьому модулі нам належить познайомитись ще з деякими продуктами, що належать до першим двох класів.

Серед 22 видів неорганічних кислот, які виробляє хімічна промисловість України, найбільше значення мають сірчана, азотна, соляна й фосфорна.

Сірчана кислота (H2SO4) – це хліб хімічної промисловості. Серед інших кислот вона найбільш дешева й тому набула найбільш поширеного застосування.

Сірчана кислота – прозора, важка й масляниста речовина. Масова частка – 1,84 г/см3.

Виробляється різної концентрації і залежно від цього має різні назви: акумуляторна кислота – 94 %, купоросне масло – 92 %, баштова кислота – 75 % та ін.

Транспортується залізничним транспортом у цистернах. Використовується: при виготовленні інших кислот (фосфорної, соляної); солей (мідного купоросу); мінеральних добрив; різних органічних сполук; капролактаму, штучного шовку, пластмас, паперу; а також для очищення нафтопродуктів від домішок.

Азотна кислота (HNO3) – безколірна рідина. Масова доля складає 1,52 г/см3. Випускається різної концентрації.

Використовується при виговленні азотних і комплексних добрив, у гальваніці, у поліграфії, при виготовленні вибухівок, напівпровідників та ін.

Соляна кислота (НСl) – безколірна рідина з різким запахом. Масова частка 1,18 г/см3. Має високу хімічну активність. Руйнує всі метали, окрім золота й платини. Випускається в концент­рацією 19–38 %.

Використовується при отриманні хромистих солей (барію, цинку, амонію), у гідрометалургії – при отриманні платини, золота, срібла; при виготовленні синтетичних барвників, оцтової кислоти, активованого вугілля, при фарбуванні шкіри.

Фосфорна кислота (Н3РО4) – прозора слабожовта рідина. Масова частка 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 кондитерських порошків.

Луги є проміжним продуктом при отриманні багатьох кін­цевих продуктів, серед яких найбільше значення мають содові продукти – розчинювані у воді гідроксиди аміаку й лужних металів. Найбільше поширення мають кальцинована сода, хар­чова сода, каустична сода і аміачна вода.

Кальцинована сода (Na2CO3) – це суміш кухонної солі, аміаку й вуглекислого газу у вигляді білого кристалічного порошку.

Використовується при виготовленні оптичного скла, їдкого натрію, при миловарінні, у текстильній, целюлознопаперовій, лакофарбовій промисловості, при виготовленні шкіряних виро­бів, а також у побуті (миття сантехніки).

Харчова сода (гідрокарбонат натрію NaНCO3) – це проміж­ний продукт при виготовленні кальцинованої соди. Викорис­товується в харчовій промисловості, у медицині й в побуті (миття посуду).

Каустична сода (їдкий натр, або гідроксид натрію NaОН) – безкольорова кристалічна маса. Дуже поглинає вологу. Використовується при виготовленні штучних волокон, мила, синтетичних барвників, а також у текстильній і металургійній промисловостях.

Аміачна вода – це розчин аміаку у воді. Є побічним про­дуктом при виготовленні коксу й синтетичного аміаку. Застосовується при виробництві азотної кислоти, кальцинованої соди, синтетичних барвників, у медицині, а також у сільському господарстві як рідинне азотне добриво.

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.

Залежно від цього розрізняють макро- й мікродобрива.

Мінеральні добрива підвищують врожаї на 30–70 %. Крім того, вони поліпшують якість продукції – підвищують уміст цукру в буряках і винограді, крохмалю – у картоплі, білку – у зерні, збільшують міцність волокон льону. Вони також підви­щують стійкість рослин до хвороб, засухи й холоду. Витрати на мікродобрива в розмірі 1 грн повертаються прибутком від 3 до 8 грн.

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 фізіологічним впливом міндобрива поділяють на кислі (наприклад: сульфат амонію), лужні (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 близько 50 найменувань мінеральних добрив, але найбільше поширення набули саме азотні, фосфорні й калійні.

Розглянемо найбільш поширені з них:

Мікродобрива – це хімічні з’єднання з елементами бор, мідь, марганець, молібден, цинк та ін. Усього хімічна промисловість випускає близько 20 найменувань мікродобрив. Іноді їх додають як складовий компонент до комплексних добрив.

Мікродобрива покращують якість, підвищують урожаї, а також запобігають захворюванням рослин.

Норми витрат міндобрив на 1 га землі залежно від висна­женості перебувають у таких межах: фосфорні – 40–140 кг; калійні – 40–200 кг; азотні – 30–50 кг; мікродобрива – 1–3 кг.

Окрім добрив, неорганічна хімічна промисловість України випускає близько 70 видів отрутохімікатів – для боротьби зі шкідниками й хворобами рослин, і близько 20 видів гербіцидів – для боротьби з бур’янами.

Продукти з’єднання однакових молекул у вигляді повторю­ваних 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 й просторові.

У лінійних ланцюг макромолекули розташований у вигляді лінії. Вони добре плавляться і розчиняються.

У розгалужених полімерів є декілька ланцюгів, розташованих в одній площині. Вони погано розтоплюються і розчиняються.

У просторових полімерів ланцюги молекул розростаються у різні боки, утворюючи певний об’єм. Вони не плавляться і не розчиняються (гума).

Залежно від поведінки при нагріванні полімери поділяються на термопластичні й термореактивні.

Термопластичні полімери мають лінійну або розгалужену структуру. Вони можуть багаторазово плавитись і затвердівати без зміни своїх властивостей.

Термореактивні полімери при нагріванні не плавляться, змінюють свою структуру й властивості.

За походженням полімери поділяться 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 виділенням 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, шматки).

Виробництво полімерів є високоавтоматизованим, безлюд­ним і безвідходним, тобто повністю відповідає сучасним вимо­гам до виробництва. За обсягами 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.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: