Главная страница 1страница 2страница 3страница 4страница 5

В современной химической промышленности стремятся (там, где это возможно) перейти от периодических к непрерывным способам производства. Например, периодический способ получения анилина путем восстановления нитробензола чугунной стружкой с соляной кислотой в настоящее время заменен непрерывным методом — ка­талитическим гидрированием нитробензола водородом.

Некоторые процессы производства осуществляются полунепре­рывным путем. Например, в коксохимическом производстве коксова­ние — периодический процесс, а переработка коксового газа — не­прерывный.

В циркуляционном (циклическом) процессе реакционная смесь, покидающая реактор, разделяется. Непрореагировавшие исходные смеси после обогащения реагентами снова направляют в аппарат. Применение циркуляционного принципа способствует бо­лее полному использованию сырья и позволяет значительно повы­сить производительность процесса.

В химической технологии осуществляются следующие принципы.

Принцип противотока. Противотоком называется противополож­но направленное движение взаимодействующих веществ.



Движение веществ в одном и том же направлении носит назва­ние прямотока.. Противоток применяют для реализации оптимальных условий массо- и теплообмена (проведение химических реакций, поглощение газов, растворение твердых тел, охлаждение продуктов реакции, нагревание исходных веществ и т. д.).

Принцип кипящего слоя, или псевдоожижения. Для образова­ния «кипящего слоя» или псевдоожижения, газообразные реагенты продувают через отверстия снизу аппарата, а находящиеся в нем твердые исходные вещества при этом как бы кипят, находясь все время во взвешенном состоянии. Этот принцип получил широкое распространение в химической промышленности для интенсифика­ции гетерогенных процессов, т. е. химического или физического взаимодействия веществ, находящихся в разных агрегатных состоя­ниях (обжиг пирита в производстве серной кислоты, каталити­ческий крекинг нефтепродуктов, сушка влажных материалов, сорбция из газовых смесей и растворов и т. д.).

Принцип утилизации теплоты реакции. Утилизация теплоты реакции,

т. е. использование выделяющейся при химических взаимо­действиях теплоты для подогрева исходного сырья или дальнейшей тепловой обработки образующихся продуктов, позволяет резко сни­жать производственные энергетические затраты. Например, в произ­водстве чугуна в домну подают воздух, нагретый за счет теплоты происходящих реакций.

Принцип использования производственных отходов (комплекс­ное использование сырья, безотходная технология). Превращение отходов в побочные продукты производства позволяет полнее исполь­зовать сырье, что в свою очередь снижает стоимость продукции и предотвращает загрязнение окружающей среды. Например, из поли­металлических сульфидных руд при комплексной переработке по­лучают цветные металлы, серу, серную кислоту и оксид железа (III) для выплавки чугуна. Комплексное использование сырья служит основой комбинирования предприятий. При этом возникают новые производства, перерабатывающие отходы основного предприятия, что дает высокий экономический эффект и является важнейшим эле­ментом химизации народного хозяйства.

Организация химического производства — процесс чрезвычайно трудоемкий. Необходимо решить много проблем, связанных с вы­бором сырья и способов его подготовки, определить оптимальные физико-химические параметры ведения химико-технологического процесса (температура, давление, применение катализатора и т. д.). Современное химическое предприятие характеризуется высокой степенью автоматизации.


3.Взаимоконтроль

Составить структуру отраслей народного хозяйства, указав долю химических производств в каждой из них.


1.Электролиз воды. 1.Легирование. 1.Стекло. 1.Кокс. 1.Лекарства

2.Плазмолиз воды. 2.Эпитаксия 2.Цемент. 2.Прямое 2.Антисептики

3.Газификация угля. 3.Материалы для кабелей 3.Лаки. восстановление Ме 3.Вата, бинты.

4.Энергия Солнца. и корпусов электроприб. 4. Краски. синтез - газом
















1.Топливо. 1.Сиропы, эссенции

2.Конструкционные 2.Виноделие, напитки

материалы. 3. Шоколад, конфеты






1.Переработка ядерного 1.Минеральные удобрения. 1.Синтетические каучуки, 1.Топливо.

топлива. 2.Фунгициды и инсектициды волокна, ткани. 2.Масла и смазки.

2.Теплоносители. 3. Кормовой синтет. белок 2.Парфюмерия, красители, бумага. 3.Автом. камеры.

4. Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях.

Урок 2.


Тема: Сырье в химической промышленности.
Цель: -изучить классификацию сырья, основные способы добычи и переработки сырья;

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


Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач.


2.Предъявление нового материала.
Лекция- беседа

Любое химическое производство начинается с сырья, которое по происхождению может быть минеральным, растительным или жи­вотным. В химической промышленности чаще всего используется минеральное сырье, т. е. добываемые из земных недр природные минералы. Минеральное сырье делится на рудное, нерудное и го­рючее.



Рудное сырье, или руда, служит для получения металлов. На­пример, руды железа, марганца, титана состоят главным образом из сульфидов и оксидов соответствующих металлов.

Нерудное минеральное сырье — это горные породы или минера­лы, являющиеся источником получения неметаллических химиче­ских продуктов. К нему относят апатит, фосфорит, гипс, известняк, слюду, хлорид натрия и др.

Горючее минеральное сырье — ископаемые, которые могут слу­жить в качестве топлива (каменные и бурые угли, нефть, природ­ный газ и т. п.). Этот вид сырья иногда называют органическим, так как оно имеет органическое происхождение. В последние годы органическое сырье все чаще используют не в качестве топлива, а как сырье для химической промышленности.

В качестве основной особенности, характеризующей сырье, сле­дует указать на огромные масштабы его добычи и переработки. В настоящее время в мире ежегодно извлекается и перерабаты­вается 10" т, т. е. 100 млрд. т горных пород, а ведь в качестве сырья, подвергаемого химическому переделу, используются не толь­ко горные породы. Чтобы представить себе масштаб этого рода че­ловеческой деятельности, достаточно простейшего расчета: на каж­дого человека, включая младенцев и стариков, ежедневно прихо­дится 100 кг извлеченных горных пород. Учитывая, что масштаб производств в последние десятилетия значительно возрос, а само производство как в нашей стране, так и за рубежом в целом разви­валось по экстенсивной схеме, возникла серьезная проблема исто­щения естественных источников сырья. Как видно из цветного ри­сунка I, при сохранении нынешних темпов потребления нефть, газ, уран-235, легкие цветные металлы (исключая алюминий) мо­гут быть исчерпаны к середине следующего столетия.

Проблема сырья существенно усугубляется тем обстоятельст­вом, что сами природные ископаемые распределены в мире исклю­чительно неравномерно. Почти 95% мировых угольных запасов со­средоточены в недрах стран Северного полушария, в том числе 63% — в Азии, 26% — в Северной Америке и около 6% — в Ев­ропе. Аналогичная или еще более контрастная неравномерность распределения в литосфере характерна месторождениям нефти и газа, фосфатов и бокситов и др. Значительная часть мировых за­пасов многих важнейших видов минерального сырья сосредоточена в недрах развивающихся стран. Их удельный вес в суммарных достоверных и вероятных запасах капиталистических и развиваю­щихся стран составляет: нефть — почти 90%, природный газ — около 70%, бокситы — 74%, олово — 87%, кобальт — 90%, медь — более 65%, фосфориты — 75%, никель, сурьма и апатиты — 60%.

Экономика России почти полностью развивается на базе отечественного сырья. Наша страна занимает одно из первых мест в мире по запасам железа, марганца, хрома, свинца, платины, зо­лота, меди, цинка, никеля, титана, кобальта и оказывает существен­ную помощь странам СЭВ, обеспечивая их каменным углем, при­родным газом, нефтью, железной рудой.

Однако минеральные богатства недр России также не безгранич­ны. Как и во всех странах мира, условия эксплуатации месторож­дений минерального сырья с каждым десятилетием, даже с каждым годом становятся все более сложными и требуют непрерывно воз­растающих затрат.
Итак, в условиях все возрастающего дефицита сырья необходим поиск новых резервов. К ним относятся:

1) разработка новых источников и методов извлечения сырья в литосфере, гидросфере и атмосфере;

2) разработка новых эффективных методов рециркуляции, т. е. многократного использования металлов и других видов сырья;

3) разработка новых технологий, способных работать на новом сырье или с меньшими затратами ресурсов;

4) использование альтернативных материалов.

Неиссякаемыми источниками сырья являются промышленные и бытовые отходы, так называемое вторичное сырье. Достаточно сказать, что в России и за рубежом в отвалах и хвостохранилищах размещается

1,6 х1012 м3 горных пород и отходов переработки по­лезных ископаемых, и на каждого человека в год образуется 400 кг бытовых отходов. Металлы в виде вторичного сырья (так называемо­го скрапа) используют уже сейчас довольно широко: около половины мирового производства стали базируется на скрапе. Он же покры­вает от 20 до 60% потребности в важнейших металлах.

До поступления на химическое производство минеральное сырье, как правило, подвергается предварительной обработке, после кото­рой его состав и свойства удовлетворяли бы требованиям данного технологического процесса. Такая обработка состоит из совокуп­ности механических, химических и физико-химических операций: измельчение, укрупнение, обезвоживание, обогащение или флота­ция. Флотация основана на различной смачиваемости водой полез­ных компонентов и пустой породы минерального сырья. Например, флотацией полиметаллических сульфидных руд получают концент­раты, отделяя при этом пустую породу.


3. Взаимоконтроль

Составить тест по изученной теме.

Примерный тест

1. Рудное сырье, или руда, служит для получения



  1. неметаллов;

  2. металлов;

  3. металлов и неметаллов.


2.Нерудное минеральное сырье является источником получения

  1. неметаллических химиче­ских продуктов;

  2. металлических химических продуктов;

  3. металлических и неметаллических продуктов.



3. Горючее минеральное сырье слу­жить в качестве

  1. получения электроэнергии;

  2. конструктивных материалов;

  3. топлива.



4. Неиссякаемыми источниками сырья является

  1. вторичное сырье;

  2. первичное сырье;

  3. не то и не другое


5. До поступления на химическое производство минеральное сырье подвергается предварительной обработке. Она состоит из совокуп­ности

  1. механических;

  2. химических;

  3. физико-химических операций;

  4. всех перечисленных выше операций.

4. Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях
Урок 3.

Тема: Энергетика в химической промышленности.
Цель: изучить источники энергии для осуществления химико -технологических процессов; понятие топлива и его классификацию; принципы развития топливной энергетики в России;

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


Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач


2.Предъявление нового материала.

Лекция- беседа

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Химическая промышленность — самая энергоемкая отрасль на­родного хозяйства. В таблице 1 показано, какое количество энер­гии необходимо затратить на получение тонны продукта (алюми­ния, стали, цемента, нефти, бумаги).

Таблица1. Необходимые количества энергии для производства

1 т продукта. (в среднем в мире)



Способ получения продукта


Энергопотребление на 1 т, в ГДж и т условного топлива


алюминия


стали


цемента


нефти


бумаги


Действующая

технология




211,0

7,2



28,49

0,97



9,50

0,32



4,75

0,16



42,20

1,4



Реально возможная техно­логия


179,36

6,1



17,94

0,6



4,00

0,14



3,69

0,126



26,38

0,9



Теоретически рассчитанная технология


26,37

0,9



6,33

0,21



0,74

0,025



0,42

0,014



0,21

0,007



1 ГДж соответствует 109 Дж; 1 т условного топлива — 29,3 МДж/кг.


В России химическая промышленность выпускает 7% всей про­мышленной продукции, а потребляет 20% энергии. За рубежом это соотношение еще более контрастно.

Основным источником энергии для осуществления химико-тех­нологического процесса является электрическая энергия и внутрен­няя энергия (получаемая при сгорания топлива).


Электрическая энергия используется:

1) для различных электро­химических процессов (электролиз растворов и расплавов солей);

2) для электротермических процессов (плавление, возгонка, полу­чение элементного фосфора и т. д.);

3) в электромагнитных процес­сах (разделение продуктов);

4) в электростатических процессах (электрокрекинг углеводородов) .

Внутренняя энергия используется для разнообразных физиче­ских процессов (нагревание, плавление, сушка и т. д.) и для нагре­вания реагентов при химических превращениях.

Топливо — это материал, служащий источником энергии. На­звание топлива, как правило, отражает его природу или назначе­ние (например, горючие вещества, ядерное топливо, ракетное топливо и т. д.). В горючих веществах основной составной частью является углерод. Эти вещества находят широкое применение для получения энергии или служат сырьем в химической промышленности. По происхождению топливо делится на природное (нефть, уголь, природ­ный газ и пр.) и искусственное (кокс, моторные топлива и пр.), а по агрегатному состоянию — на твердое, жидкое и газообразное. Мировые запасы энергии различных источников приведены в табли­це 2, а виды топлива — в таблице 3.

Таблица2. Мировые запасы энергии различных источников


Источники энергии

Запасы энергии, млрд. кВт-ч


480х103

5,8х106

30х106



700х103

80х103

223х103

200х103

150х106

150х103

70х106

23х103

Практически безграничны


Торф

Угли бурые

Угли каменные

Сланцы горючие

Газ природный

Нефть


Древесина (годовой прирост)

Энергия Солнца

Энергия ветра

Энергия приливов и отливов

Энергия рек

Энергия ядерного горючего



Таблица 3. Виды топлива

Название топлива


Содержание углерода, %


Теплота сгорания, кДж/кг


Антрацит


95


34000


Каменный уголь


75—90


35000


Бурый уголь

65—70

28000

Торф сухой

55—60

23000

Нефть


80—87


44000


Природный газ


До 95% метана


50000


В настоящее время основным источником получения внутрен­ней энергии служит нефть. В топливно-энергетических балансах промышленно развитых стран доля нефти составляет 47%, газа — 17%, угля — 30%. Остальные 6% приходятся на все прочие источ­ники энергии, включая гидроэлектростанции, атомные электро­станции, геотермальные, ветровые, солнечные и другие установки. Тенденция увеличения расхода природного газа и нефти объясняет­ся большей их экономичностью (относительная простота добычи, транспорта, хранения и использования). Однако природные ресурсы нефти и газа ограничены и невосполнимы

Очевидно, что и сегодня, и через 25 лет нефть сохранит свою лидирующую позицию. Вместе с тем ее вклад в энергоресурсы заметно сократится, и будет компенсироваться возросшим вкладом угля, газа, ядерного горючего, энергии Солнца и других видов во­зобновляемой энергии, включая биоэнергетику.

Основным принципом топливной энергетики нашей страны является максимальное и комплексное энерготехнологическое использова­ние топливных ресурсов.

Из соображений экономии вытекает не­обходимость:

1) максимального использования теплоты;

2) вторич­ного использования теплоты;

3) регенерации и рекуперации теплоты;

4) уменьшения потерь теплоты в окружающую среду;

5) макси­мального использования местных топливных ресурсов и производ­ственных отходов.

Теплота, выделяющаяся при химических превращениях в реак­торе, используется для нагревания исходных продуктов . Горя­чие газы, проходя по трубам, отдают теплоту воде, находящейся в межтрубном пространстве, а образующийся пар применяется далее.

Бережное расходование энергетических ресурсов — хозяйствен­ная политика нашей страны. Это — увеличение к.п.д. технологических процессов, снижение металлоемкости оборудования, снижение удель­ных расходов энергоресурсов, повышение эффективности процес­сов производства и передачи электроэнергии.

В будущем восполнение топливных ресурсов связывают с ра­циональной переработкой угля, который будут сжижать (запасы угля превышают 95% от запасов природных топлив).

Неисчерпаемые возможности таит ядерная энергетика. Расчеты показали, что при правильном использовании урана можно не бо­яться его истощения в ближайшие тысячелетия. В перспективе получение энергии управляемым термоядерным синтезом ядер дейтерия и трития.

В промышленности твердое топливо сжигают в печах непрерыв­ного действия. Принцип непрерывности осуществляется при помо­щи подвижной колосниковой решетки (рис. 17) , на которую непрерывно подается твердое топливо. Жидкое топливо вводится в топку через форсунку при помощи водяного пара или сжатого воздуха. Еще лучше смешивается с воздухом и полнее сгорает газообразное топ­ливо. Для сжигания газообразного топлива используются особые керамические печи, в которых горючий газ и требуемое количество воздуха подаются в мельчайшие каналы, где происходит сгорание.







трубы с водой


колосники

Газообразное топливо имеет ряд преимуществ перед твердым топливом: 1) экономически более выгодна добыча и транспорти­ровка;

2) упрощается устройство топок и облегчается труд челове­ка при подаче топлива в печь;

3) упрощается управление процессом горения и облегчается соблюдение гигиены труда;

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.


<< предыдущая страница   следующая страница >>
Смотрите также:
Элективный курс «Химия в промышленности»
813.5kb.
5 стр.
Элективный курс «Ты на просторах Internet или основы Web-дизайна»
165.9kb.
1 стр.
Элективный курс по русскому языку «Уроки русской словесности»
184.82kb.
1 стр.
Элективный курс : «Исследование пищевых продуктов»
99.91kb.
1 стр.
Элективный курс «Мир тригонометрии»
641.15kb.
5 стр.
Элективный курс для учащихся 10-х (социально-экономического и гуманитарного профиля)классов по обществознанию
61.2kb.
1 стр.
Элективный курс Эволюция в космосе и Вселенной элективный курс для 10-ых классов
20.48kb.
1 стр.
Элективный курс «Уравнения и неравенства с модулем»
93.48kb.
1 стр.
Элективный курс «Занимательное программирование»
160.31kb.
1 стр.
Элективный курс по информатике для предпрофильной подготовки
958.92kb.
1 стр.
Элективный курс по математике 11 класс «Решение уравнений и неравенств с параметрами»
81.34kb.
1 стр.
Элективный курс Задачи линейного программирования
38.23kb.
1 стр.