Хімічна промисловість України - рефераты, скачать рефераты, бесплатно рефераты

Хімічна промисловість України

уть процесу полягає в тому, що металеву шихту в мартенівські печі завантажують завалочними машинами. При скрап-процесі спочатку завалюють брухт і вапняк, потім чавун, при скрап-рудному процесі - спочатку залізну руду та вапняк, а потім рідкий чавун. Чавун заливають з ковша по жолобу, що встановлюється у завальному вікні. Залежно від величини печі і ступеня механізації завалка триває від 2 до 3 годин. Одночасно з завалкою шихти в піч подають паливо і повітря (поперемінно через праві і ліві головки печі).

Підігрівання продуктів горіння забезпечує при згорянні палива в робочому просторі температуру близько 2000°С. При роботі на рідкому паливі регенератори підігрівають тільки повітря, а нафта або мазут подаються форсунками, що встановлені в каналах головок печей.

Процес одержання сталі в мартенівській печі поділяють на три періоди.

Перший період - плавлення - починається незабаром після початку завантаження. Після закінчення завантаження розплавлення відбувається інтенсивніше, бо зменшуються втрати тепла.

Під час плавлення треба вводити в піч якнайбільшу кількість тепла. Це захищає метал від розчинення в ньому газів і надмірного окислення.

Період плавлення характеризується окисними реакціями: окислюється кремній, марганець, залізо, фосфор. Одночасно утворюється велика кількість закису заліза FеО, який є основним окислювачем домішок - кремнію, марганцю, фосфору.

Другий період - окислення - характеризується енергійним окисленням вуглецю за рахунок FеО. Це окислення відбувається за реакцією

FеО + С = Fе + СО - Q

Гази, що утворюються при цьому, намагаючись вирватися з ванни, приходять у стан кипіння, тому другий період плавки називається періодом кипіння. Вигоряння вуглецю триває 2-3 год. Після одержання потрібного проценту вуглецю закінчується другий період плавки.

Третій період - розкислення. Мета розкислення та сама, що і при конверторному способі, і застосовуються ті самі розкислювачі: феросиліцій, феромарганець, алюміній. Важчі розкислювачі завантажують прямо у піч, легші - у жолоб або в ківш. Іноді для перевірки розкисленості сталі роблять пробу. Застиглий розжарений кусок сталі кують; при поганій розкисленості виникають тріщини. Коли в мартенівській печі виплавляють леговану сталь, після розкислення в неї вводять легуючі елементи: феротитан, ферохром, висококремнистий феросиліцій та ін. Щоб одержати нікелеву сталь, вводять чистий нікель, феронікель чи нікелевий брухт.

Після закінчення плавки сталь випускають у ківш. Процес плавлення триває 5 - 8 год., при швидкісному сталеварінні строки зменшуються до 4,5 - 5,5 год. Найважливішим фактором підвищення продуктивності мартенівських печей є впровадження нової прогресивної технології, насамперед застосування кисню в мартенівській плавці.

Кисень вводять при плавці двома способами: а) збагачуючи факел полум'я в період завалки і розплавлення шихтових матеріалів; б) продуваючи рідку ванну в період вигоряння вуглецю.

Застосування кисню підвищує продуктивність мартенівської плавки на 15-25%. Особливо ефективних результатів досягають у печах великої ємкості.

У мартенівських печах виплавляють якісну вуглецеву конструкційну та інструментальну сталь, а також низьколеговапу і середньолеговану. Сталь, виплавлену в мартенівських печах, застосовують для виготовлення прокату та поковок. З неї роблять рейки, ресори, балки та інші деталі машин. Отже, головною перевагою мартенівського процесу є його універсальність, а недоліками є велика тривалість процесу та значні витрати палива.

Досвід показує, що більш прогресивним способом виробництва сталі є киснево-конверторний. У зв'язку з цим в нашій країні та за її межами зупинено будівництво нових мартенівських цехів та печей, а нові заводи по виробництву сталі створюються шляхом будівництва киснево-конверторних цехів з агрегатами великої одиничної садки та високої річної продуктивності.

Для футеровки кисневих конверторів використовуються основні вогнетриви. Переробний чавун та залізний брухт так само, як і в мартенівському процесі, є головними складовими металевої шихти для киснево-конверторного процесу. В залежності від кількості потрібного залізного брухту, якості флюсуючих матеріалів, інтенсивності продувки, способу розливання та інших факторів проводиться вибір оптимального хімічного складу переробного чавуну.

При продувці чавуну киснем в конверторі утворюються дві зони: зона продувки, в якій окислюється більше заліза, і вдуваний кисень безпосередньо стикається з рідким металом; зона циркуляції, в якій відбувається окислення домішок за рахунок кисню, що потрапляє в метал в результаті розчинення в ньому окису заліза. Головним джерелом тепла киснево-конверторної плавки є тепло, що виділяється при окисленні вуглецю і кремнію: 40-45% хімічного тепла вноситься за рахунок окислення вуглецю та 25-30% - за рахунок окислення кремнію. В тепловому балансі першого періоду продувки (перші 5 хв.) основним джерелом тепла є тепло, що отримується від окислення кремнію (70-75%). При підвищених витратах металевої шихти, коли внаслідок значного переохолодження ванни окислення вуглецю уповільнюється, роль кремнію як основного теплоносія ще збільшується.

Тривалість продувки ванни в кисневих конверторах складає всього 12-18 хв., тому для успішного здійснення десульфурації і дефосфорації металу необхідно використовувати якісне вапно, що має високу реакційну властивість, тобто здатність швидко розчинятися в шлаку.

В кисневих конверторах виробляється вуглецева та легована сталь. Механічні і технологічні властивості такої сталі за рядом показників вищі, ніж мартенівської сталі аналогічних марок.

2.4 Виробництво паперу

Існують чотири основні хімічні способи одержання паперу: сульфатний або крафт-процес; сульфітний процес; напівхімічний процес; содовий процес. Розглянемо найбільш складні і найбільш розповсюджені з них: сульфатний і сульфітний процеси.

Однією з найважливіших технологічних операцій виробництва паперу є розмел, перед яким сухі (товарні) волокнисті напівфабрикати попередньо розпускаються водою в гідророзбивачах, далі вони змішуються між собою в певному співвідношенні в регуляторах композиції. Після цього паперова маса залежно від вимог до якості паперу може іти або на виготовлення паперу, або на додаткове введення в неї композиції проклеючої речовини, наповнювачів, барвників та інших добавок. Для осадження на волокнах у паперовій масі компонентів, що додаються, застосовують сірчанокислий алюміній, поліакриламід (ПАА) або інші речовини.

Підготовлену паперову масу регулюють за концентрацією, акумулюють в масних або машинних басейнах. Перед подачею паперової маси на паперообробну машину її розбавляють оборотною водою, очищають від вузликів та сторонніх включень і подають через спеціальні потокорозподільники в напірне устаткування і далі на рухому сітку машини. На сітці відбувається вилучення основної частини води і відлив вологого паперового полотна, яке після цього піддається пресуванню, сушінню, охолодженню, машинній обробці і намотці. В залежності від вимог до паперу він може піддаватися додатковому каландруванню на суперкаландрі. Готовий папір розрізають па рулони заданого формату, упаковують і направляють на склад готової продукції. У разі необхідності він може додатково розрізатися на бобіни або аркуші, або піддаватися крейдуванню, тисненню, гофруванню, крепуванню та іншій обробці.

Паперовий брак (вологий і сухий), що неминуче утвориться в процесі виробництва, знову перетворюється в паперову масу і в суворому дозуванні знов повертається в технологічний процес. Оборотні води, відведені від машини, містять велику кількість волокна, а також проклеючих речовин, наповнювачів та інших цінних компонентів, які вводяться в паперову масу, використовуються для розведення маси перед очисткою, для розпуску сухих напівфабрикатів і оборотного браку. Надлишкові води спрямовуються перед точкою скиду стічних вод у стік на уловлювання волокна, що також може бути використане у виробництві

Для виробництва паперу і картону застосовуються в основному волокнисті напівфабрикати різноманітних порід деревини і недеревної рослинної сировини. Разом з рослинними волокнами для спеціальних технічних видів паперу останнім часом все ширше стали застосовувати штучні, синтетичні, мінеральні та інші волокна. Однак асортимент таких видів паперу надто невеликий, тому нині і в перспективі для масових видів паперу рослинні волокна є і будуть залишатися основною вихідною сировиною, бо вони найбільш доступні, порівняно недорогі, одержуються з відтворюваної сировини і не порушують екологічної рівноваги в природі.

Целюлозні волокна - головний складовий компонент рослинних клітин; вони мають дуже цінні властивості для виробництва паперу. Ці волокна добре набухають у воді, вони здатні фібрилюватися на дрібніші волокна (фібрили і мікрофібрили), мають високу міцність та стійкість до впливу температури і хімічних речовин, легко диспергуються у воді і утворюють тривалий міжволоконний зв'язок між собою в паперовому аркуші. Що стосується інших волокон (штучних, синтетичних, мінеральних, вовняних), то вони цих властивостей не мають, тому в останньому випадку вимагається застосування різноманітних диспергуючих і зв'язуючих домішок, що робить технологічний процес виробництва паперу з цих волокон значно дорожчим та складнішим.

В залежності від способу одержання волокнисті напівфабрикати, що виготовляються навіть з однієї і тієї ж рослинної сировини, мають різні властивості. Тому виробники паперу повинні добре знати властивості цих напівфабрикатів і їх вплив на якість готової продукції.

Якість продукції залежить також від того, в якому вигляді ці напівфабрикати надходять на паперову фабрику - в сухому стані, тобто у вигляді товарного продукту, чи в рідкому вигляді з сусіднього цеху, де вони виробляються. В останньому випадку одержується більш якісна продукція і з меншими енергетичними затратами, однак це можливо лише тоді, коли паперова фабрика знаходиться в системі комбінату.

Рослинні волокна, застосовувані для виробництва паперу, відрізняються між собою як за хімічним складом, так і за анатомічною і морфологічною будовою. Найбільш цінними є волокна, одержані з хвойних порід деревини. Вони мають гарні папероутворюючі властивості і являють собою стрічкоподібні клітини рослинної тканини, що називаються трахеїдами. їхня довжина 2,5-4,5 мм, а ширина в середньому 0,03-0,04 мм. Ці волокна можна застосовувати не тільки самостійно, але і додавати до них менш цінні коротко-волокнисті напівфабрикати, такі, як деревна маса, волокна листяних порід деревини і однорічних рослин, макулатурна маса.

Волокнисті напівфабрикати з листяних порід відрізняються від напівфабрикатів з хвойних порід передусім тим, що вони мають більш короткі волокна, які, крім того, менш однорідні за своєю анатомічною будовою. Ці волокна утворені на 75-90% з відносно коротких і товстостінних клітин лібриформу з голкоподібними "кінцями і на 10-25% з судинних клітин неволокнистої будови, що являють собою короткі, тонкостінні і широкосмугові трубки. Клітини лібриформу мають довжину 0,7-1,5 мм, ширину близько 0,025 мм; довжина судин 0,3-0,7 мм, ширина - 0,05-0,06 мм. Тому при розламі напівфабрикатів з листяних порід деревини цей процес слід проводити таким чином, щоб не було істотного сіфрочування волокон і не відбувалося значного збільшення ступеня помелу маси.

Напівфабрикати з однорічних рослин містять волокна ще менш однорідні, ніж з листяних порід деревини. В них міститься значна кількість (до 50%) луб'яних волокон, що являють собою довгі тонкі стрічкоподібні клітини з загостреними кінцями, трохи волокон, що нагадують лібриформу листяних порід деревини. Це найбільш цінні волокна, що мають гарні папероутворюючі властивості. Однак в однорічних рослинах міститься до 50% менш цінних, з точки зору паперового виробництва, коротких клітин покривного шару (епідермісу): паренхімних, судинних, спіральних та ін. Тому напівфабрикати з однорічних рослин так само, як і з листяних порід деревини, вимагають м'яких умов розмелу.

Застосовувані волокнисті напівфабрикати класифікуються як за способом одержання, так і за виходом з абсолютно сухої сировини. Основними компонентами рослинної тканини є: целюлоза (клітковина), лігнін, геміцелюлози (пентозани і гексозани), смоли, жир, віск та ін.В технічній клітковині, крім хімічних елементів чистої клітковини, містяться також і означені компоненти. Геміцелюлози покращують папероутворюючі властивості волокна, а лігнін їх погіршує.

В залежності від величини виходу напівфабрикатів з рослинної сировини їх поділяють на клітковину, клітковину високого виходу, напівцелюлозу, напівцелюлозу високого виходу і деревну масу. Приблизні межі виходу цих напівфабрикатів, %: клітковини 45-55, клітковини високого виходу 55-65, напівцелюлози 65-85, напівцелюлози високого виходу 85-90 і деревної маси 90-97. Чим більший вихід напівфабрикату, тим більше в ньому міститься геміцелюлоз і лігніну. Тому якість виробленого паперу великою мірою залежить від виду застосованих напівфабрикатів.

На сьогодні основними волокнистими напівфабрикатами є: клітковина сульфатна з хвойних і листяних порід деревини, клітковина сульфітна, деревна маса, напівцелюлоза, макулатура, ганчірна напівмаса, клітковина вдосконалена, інші види волокон (синтетичні, штучні, мінеральні, вовняні).

Клітковину сульфатну одержують варінням подрібненої рослинної сировини в розчині в котлах періодичної або безперервної дії при температурі 160-180°С і тиску 0,7-1,2 МПа. Цей спосіб дозволяє переробляти будь-яку рослинну сировину і одержувати найбільш тривкі волокнисті напівфабрикати. Сульфатна клітковина після варіння має темний колір, тому в небіленому вигляді застосовується в основному для технічних виглядів паперу і картонів високої міцності, наприклад, електроізоляційних, пакувальних тощо.

Клітковину сульфітну одержують головним чином з деревини малосмолистих хвойних порід шляхом впливу сульфітного варильного розчину, основними компонентами якого є водний розчин сульфітів і бісульфітів відповідних основ (кальцію, магнію, натрію або амонію). Сульфітне варіння здійснюється поки що в основному в котлах періодичної дії при температурі 130- 145°С і тиску 0,6-1,2 МПа.

При виробництві сульфітної клітковини досягається більш високий, ніж при сульфатному варінні, вихід клітковини з деревини, а з відпрацьованих лугів одержують етиловий спирт, білкові кормові дріжджі, ливарні концентрати, дубителі та інші цінні продукти.

В останні роки виробництво сульфітної клітковини практично не збільшилося, що передусім пояснюється обмеженістю запасів хвойної деревини. Однак застосування розчинної основи і різноманітних східчастих модифікацій сульфітного варіння дозволяє одержувати сульфітну клітковину з різних порід деревини, що за своїми фізико-механічними показниками не поступається сульфатній. Сульфітна клітковина після варіння одержується більш світлою у порівнянні з сульфатною і легше піддається відбілюванню.

Сульфатний або крафт-процес

Деревна пульпа містить два основні компоненти - клітковину і лігнін. Волокна клітковини, що складають пульпу, в деревині зв'язані лігніном. Щоб перевести клітковину в форму, придатну для виробництва паперу, необхідно спочатку використати будь-який хімічний процес для вилучення лігніну.

В цьому процесі деревні тріски варяться при підвищеній температурі і тиску в сульфатній варильній рідині ("білій рідині"), що являє собою водний розчин сульфіду натрію №,8 і гідроксиду натрію (NаОН). Біла рідина хімічно розчиняє лігнін деревини. Клітковина (у вигляді пульпи), що залишається, відфільтровується від відпрацьованої варильної рідини і промивається водою. Звичайно процес приготування пульпи складається з кількох проміжних стадій промивання і, можливо, вилуговування, після чого пульпа пресується і висушується в кінцевий продукт - папір.

Для підведення балансу процесу необхідно регенерувати витрачені реактиви і рекуперувати тепло. Відпрацьована варильна рідина і вода після промивання пульпи змішуються разом, утворюючи слабку чорну рідину, що концентрується в багатоступеневому випарному пристрої до вмісту твердих речовин близько 55%. Чорну рідину можна концентрувати далі до вмісту твердих речовин 65% або у випарнику прямого контакту, в якому рідина випарюється при контакті з газами, що відходять з рекупераційної топки, або у випарнику непрямого контакту. Міцна чорна рідина (лігнітний шлак) подається в регенераційну топку. При згорянні органічних продуктів, розчинених в рідині, виділяється тепло, необхідне для генерації пари, що використовується в процесі перетворення сульфату натрію Ка28О4 в Ка28. Для компенсації втрати реагентів технологічного циклу звичайно додається сульфат натрію, який в топці перетворюється в сульфід №,8. Сульфат додається до магнітного шлаку перед його розпиленням у топці. Неорганічні продукти, що містяться в лузі, збираються на дні топки у вигляді сплаву.

Сплав, що складається з карбонату натрію (№2СО3) і сульфіду натрію, розчиняється в воді, утворюючи зелену рідину, що подається в каустифікаційний резервуар, куди додається негашене вапно СаО для перетворення карбонату натрію в гідроксид натрію. Утворення гідроксиду натрію завершує регенерацію білої рідини, яка повертається в автоклав. Шлак карбонату кальцію, що осаджується в каустифікаторі, кальцинується у вапняковій печі для регенерації негашеного вапна.

Сульфітний процес

Виробництво пульпи сульфітним методом схоже з крафт-процесом, але основна різниця полягає в тому, що для розчинелігніну деревини замість сульфідного лужного розчину використовується сіль сірчистої кислоти. Для підвищення буферності розчину використовуються гідросульфіти магнію, амонію, кальцію або натрію. Системи на основі кальцію використовуються тільки на старих підприємствах і витісняються новими процесами.

Розділ 3. Інновації та перспективи розвитку хімічної промисловості України
Основними напрямками розвитку хімічної промисловості є впровадження замкнутих технологічних схем виробництва. Це форми організації технологічних процесів, при якій відходи виробництва зведені до мінімуму або цілком переробляються у вторинні матеріальні ресурси. При безвідхідному виробництві необхідне використання збалансованих по основних компонентах технологічних схем із замкнутими матеріальними й енергетичними потоками.

Технологічні цикли в безвідхідних виробництвах організовані таким чином, що всі повітряні, газові або водні потоки, що містять забруднення, ізольовані від навколишнього середовища, знаходяться в замкнутих контурах і при виході з них обов'язково проходять через спеціальні очисні пристрої.

Операції очищення від забруднення - допоміжні і випливають за основними виробничими операціями, але в безвідхідних технологічних схемах нерозривно з ними зв'язані. При цьому відходи найчастіше переробляють у корисну продукцію, що служить для задоволення потреб основного виробництва, є сировиною або напівфабрикатами для інших підприємств. Допоміжні процеси очищення і переробки відходів організаційно являють собою продовження основного виробничого циклу, а пристрою й установки для здійснення таких процесів інтегруються в особливу специфічну частину усього виробничого комплексу.

Комплексне використання сировини в хімічній промисловості - основний принцип створення безвідхідних і маловідходних виробництв. У випадку комплексного використання сировини основним технологічним операціям супроводжують: витяг корисних, але не потрібних основному виробництву речовин, переробка цих речовин у цільові продукти або напівфабрикати, що поставляються власному основному виробництву або іншим підприємствам.

Збільшення обсягів виробленої продукції, розширення її асортименту, а також підвищення якості цієї продукції необхідно здійснювати з максимально повним використанням природної сировини, енергії і з мінімальним впливом на навколишнє природне середовище. Шляхи рішення цієї надзвичайно складної проблеми різноманітні, серед них варто виділити трохи основних:

- створення безстічних технологічних систем на базі існуючих, впроваджуваних у даний час і перспективні способи очищення водних систем від розчинених і зважених забруднюючих домішок;

- розробка і впровадження систем утилізації відходів основного виробництва;

- створення принципове нових технологічних процесів одержання традиційних видів продукції зі скороченням стадій, на яких утвориться основна кількість відходів;

- створення територіально-виробничих комплексів із замкнутої усередині них структурою матеріальних потоків сировини, продукції і відходів.

Висновки
Хімічна промисловість має дуже складну галузеву структуру, що охоплює близько 200 взаємопов'язаних виробництв з великою номенклатурою продукції. Ці виробництва об'єднані у три великі групи: неорганічна або основна хімія, хімія органічного синтезу та гірничо-хімічна промисловість.

Основними процесами хімічної промисловості, які ми описали у своїй роботі є: виробництво аміаку, одержання мила, виробництво сталі, хімічні способи одержання паперу.

Список використаної літератури
1. Антропогенные проблеми экологии / А.И.Коблева. - Днепропетровск: Проминь, 1997. - 144 с.

2. Афонин В.Г. Сырьевая база черной металлургии УССР. - К.: Техника, 1974. - 152 с.

3. Бигеев А.М. Металлургия стали. - Челябинск: Металлургия, 1980. - 437 с.

4. Борнацкий И.И. Производство стали. - М.: Металлургия, 1991. - 386 с.

5. Борнацкий И.И. Теория металлургических процессов. - К.: Техника, 1978. - 430 с.

6. Бусев А.И., Ефимов И.П. Словарь химических терминов. - М.: Просвещение, 1971. - 207 с.

7. Вольфсон Г.Е., Панкин В.П. Производство алюминия и его сплавов: Справочник / Под ред. Л.М.Элькинзе. - М.: Металлургия, 1983. - 620 с.

8. Воскобейников В.Г., Кудрин В.А., Якушев В.А. Общая металлургия. - М.: Металлургия, 1979. - 488 с.

9. Калужский Н.А., Тайн А.Ю. Отечественная металлургия от первых шагов до промышленного производства. - М.: Металлургия, 1991. - 326 с.

10. Клименко Л.П. Техноекологія. - Одеса - Сімферополь, 2000. - 542 с.

11. Мухленов И.М., Табоцева В.Д., Горштейн А.Е. Основы химических технологий. - М.: Просвещение, 1964. - 632 с.

12. Экология города: Учебник. - К.: Либра, 2000. - 464 с.

Страницы: 1, 2

В соцсетях