1 лекция. Химиялық технологияның жалпы түсініктері
жүктеу/скачать 3,64 Mb.
|
хим тех лекция
| Са(НСО3)2→ СаСО3+ Н2О + СО2↑
Мg(НСО3)2→ МgСО3+ СО2↑ + Н2О Тұрақты (карбонатты емес кермектік) қайнаған кезде еріген күйінде қалатын судағы хлоридтердің, сульфаттардың, Са және Mg нитраттарының мөлшерімен анықталады. Уақытша және тұрақты қаттылықтың қосындысы жалпы кермектілік деп аталады. Жалпы кермектігі бойынша (ммоль/л) табиғи сулар жұмсақ (Жк < 2), орташа (Жк = 2 ÷ 10), қатты (Жк > 10) (г/л) болып бөлінеді. Судың тотықтырғыштығы – құрамындағы заттардың тотығуына қажетті оттегінің массасы (мг/л), негізінен органикалық заттардың болуымен және аз мөлшерде темірдің, күкіртті сутегінің, нитриттердің жылдам тотықтырғыш қосылыстарымен анықталады. Судың белсенді реакциясы, яғни оның қышқылдық немесе сілтілік дәрежесі сутегі иондарының концентрациясымен немесе рН мәнімен сипатталады. РН = 7 болғанда су бейтарап, рН < 7 болғанда - қышқыл, рН > 7 - сілтілі. Әдетте, көптеген табиғи сулар үшін рН 6,5-тен 8,5-ке дейін өзгереді. Химия кәсіпорындарында әртүрлі сулар қолданылады: өзен, артезиан, сүзгіленген, коагуляцияланған, салқындатылған, ішінара немесе толық минералсыздандырылған, ауыз су. Суды тазарту негізінен судан шөгінді түрінде бөлінетін қоспаларды тұндыру әдістерімен жүзеге асырылады. Бұл әдістерді реагенттік әдістер деп те атайды, өйткені суды қоспалардан бөлу үшін арнайы реагенттер енгізіледі. Суды тазарту үшін қолданылатын тұндыру процестеріне коагуляция, әктеу және магнийді кремнийсіздандыру жатады. Коагуляция деп коллоидты бөлшектердің бір-біріне жабысуының және оның кейінгі тұндыруымен ірі дисперсті микрофазаның (флоккулалар) түзілуінің физика-химиялық процесі түсініледі. Коагулянттар деп аталатын реагенттер ретінде әдетте алюминий сульфаттары A2(SO4)3 және темір сульфаттары FeSO4 қолданылады. Суды әктеу судың бикарбонатты сілтілілігін төмендету үшін жүргізіледі. Бұл кезде қаттылық, тұз мөлшері, ірі қоспалардың концентрациясы, темір қосылыстары және кремний қышқылы төмендейді. Суды жұмсарту - судың кермектігін тудыратын кальций мен магнийді тазарту. Суды жұмсартудың ең тиімді әдістерінің бірі - фосфатпен біріктірілген әк-сода. Жұмсарту процесі келесі реакцияларға негізделген: 1. Уақытша кермектікті жою, темір иондарын кетіру және СО2 бекіту үшін сөнген әкпен өңдеу: Са(НСОз)2+ Са(ОН)2→ 2СаСО3↓ + 2Н2О Мg(НСОз)2+ 2Са(ОН)2→ 2СаСО3↓ + Мg(ОН)2↓ + 2Н2О FеSО4+ Са(ОН)2→ Fе(ОН)2↓ + СаSО4↓ СО2+ Са(ОН)2→ СаСО3↓ + Н2О. 2. Тұрақты кермектікті жою үшін сода күлімен өңдеу. 3. Са2+ және Mg2+ катиондарын толық тұндыру үшін тринатрий фосфатымен өңдеу: 3Са(НСО3)2 + 2Nа3РО4→ Ca3(PO4)2↓ + 6NaHCO3 3МgС12 + 2Nа3PO4→ Мg3(PO4)2↓ + 6NaCl Кальций және магний фосфаттарының ерігіштігі шамалы, бұл фосфат әдісінің жоғары тиімділігін қамтамасыз етеді. Ион алмасу әдісі. Қазіргі уақытта суды жұмсарту, тұзсыздандыру және кремнийсіздандыру үшін ион алмасу әдісі кеңінен қолданылады. Оның мәні қатты дененің, ион алмастырғыштың электролит ерітіндісінен оң немесе теріс иондарды басқа ұқсас зарядталған иондардың эквивалентті мөлшеріне айырбастауында жатыр. Алмасатын иондардың зарядының белгісіне сәйкес катионалмастырғыштар және анионалмастырғыштар бөлінеді. Катионалмастырғыштар – суда ерімейтін заттар, олар суда ерімейтіндік тудыратын аниондары бар тұздар немесе қышқылдар. Анион алмастырғыштар – ерімейтін катионы бар негіздер немесе тұздар. Анионалмастырғыштардың құрамында жылжымалы гидроксил тобы (ОН-анионалмастырғыштар) болады. Ионалмастырғыштардың маңызды сипаттамасы ион алмастырғыштың берілген жағдайда иондардың белгілі бір мөлшерін сіңіру қабілетін көрсететін алмасу қабілеті болып табылады. Алмасу сыйымдылығы ионалмастырғыш сүзгілердің жұмыс циклінің ұзақтығын анықтайды. Ионалмастырғыштың алмасу қабілетінің белгіленген шегіне жеткенде, оны қалпына келтіру процесі жүзеге асады (ион алмасу кері тәртіпте жүргізіледі). Катионды жұмсарту процесі катионалмастырғыштардың натрий және сутегі иондарының Са2+ және Mg2+ иондарымен алмасу реакцияларына негізделген. Натрий иондарының алмасуы Na-катионизациясы, ал сутегі иондары Н-катионизациясы деп аталады: 2R/Na++ Ca2+↔ R2/Ca2+ + 2Na+ 2R/Nа++ Мg2+↔ R2/Mg2+ + 2Na+ мұндағы R – ион алмасусыз матрица мен функционалдық топтың кешені (ол бір валентті деп саналады). Н-катиондау кезінде катиондардың алмасуы келесі реакцияларға сәйкес жүреді: 2R/Na++ Ca2+↔ R2/Ca2+ + 2H+ 2R/Nа++ Мg2+↔ R2/Mg2+ + 2H+ R/H++ Na+↔ R/Na++ H+ Катионалмастырғыштар алмасу қабілетінің алдын ала белгіленген шегіне жеткенде, олар NaCl немесе H2SO4 қышқылының ерітіндісімен жуу арқылы регенерацияланады. Суды тазартудың күрделі технологиялық процесінің маңызды бөлігі судан еріген газдарды жою болып табылады. Суда газдардың болуы олардың сорбциялануымен және тазалаудың әртүрлі кезеңдерінде химиялық реакциялардың жүруімен түсіндіріледі. Судан еріген газдарды жоюдың негізгі жолы – десорбция (термиялық деаэрация). Оның принципі судың бумен байланысын жасау болып табылады, онда судан шығарылатын газдың парциалды қысымы нөлге жақын, бұл десорбцияның қажетті шарты болып табылады. Бұл процесс негізінен деаэраторларда (вакуумдарда), атмосфералық, тұрақты қысымда жүзеге асырылады, олар су мен буды тарату әдісі бойынша ағынды, пленкалы және көпіршікті болып бөлінеді. Вакуумды деаэраторлардағы жұмыс қысымының диапазоны 0,0075-0,05 Мпа құрайды. Химиялық таза реагенттерді, препараттарды өндіруге қажетті дистиллятты алу үшін қайнау типті буландырғыштарды қолдану арқылы суды термиялық тұзсыздандыру қолданылады. Бұл жағдайда дистиллят негізінен бұрын ион алмастырғыш сүзгілерде жұмсартылған судан өндіріледі. 5. Химия өнеркәсібіндегі энергетика қазіргі өнеркәсіпте негізгі орындардың бірін алады. Оның қатысуынсыз технологиялық процестерді жүзеге асыру мүмкін емес еді. Адам өмірін қамтамасыз ету үшін энергия көп мөлшерде пайдаланылады. Энергетика – өркениеттің, өндірістің дамуының негізі, сондықтан ол химия өнеркәсібінде басты рөл атқарады. Электр қуатының көмегімен энергетикалық құрылғылар өнеркәсіпте, күнделікті өмірде және ауыл шаруашылығында жұмыс істейді. Энергияның әртүрлі түрлері бар: электрлік; термиялық; ядролық және термоядролық; жарық; магниттік; химиялық; механикалық. Барлық химия өнеркәсібі энергияны тұтынады. Өнеркәсіптің процестері энергияны пайдаланумен немесе өзара айналымымен байланысты. Электр энергиясы электрохимиялық, электротермиялық және электромагниттік процестерге қолданылады. Бұл электролиз, балқу, қыздыру, синтез. Ұнтақтау, араластыру, компрессорлар мен желдеткіштерді пайдалану процестері үшін электр энергиясын механикалық энергияға айналдыру қолданылады. Қыздырумен, балқытумен, айдаумен, кептірумен, яғни химиялық реакциялармен бірге жүрмейтін физикалық процестердің ағымы үшін жылу энергиясы қолданылады. Химиялық энергия гальваникалық құрылғыларда қолданылады, онда ол электр энергиясына айналады. Жарық энергиясы фотохимиялық реакцияларды жүргізуге жұмсалады. Химия өнеркәсібінің энергетикалық секторында қазба отындары және олардың туындылары тұтынылатын энергияның негізгі көзі болып табылады. Өндірістің энергия сыйымдылығы өндірілген өнім бірлігіне жұмсалатын энергиямен анықталады. Энергетикаға энергетикалық ресурстарды (мұнай, газ, көмір, тақтатас) өндіру және оларды өңдеу, сондай-ақ арнайы көлік түрлері жатады. Оларға мұнай құбырлары, газ құбырлары, электр желілері және өнім құбырлары жатады. Отын энергетикасы секторы да мұнай-химия және химия өнеркәсібінің шикізат базасы болып табылады. Оның барлық өнімдері жеке құрамдастарды (мысалы, көмірден кокс, этан, этилен, бутан, мұнай мен газдардан пропан) оқшаулау үшін термиялық өңдеуден өтеді. Аммиак, метил спирті сияқты химиялық өнімдерді өндіру үшін тек табиғи газ таза күйінде қолданылады. Энергетика саласы ғылыми-техникалық прогрестің дамуына түрткі бола отырып, қарқынды және қарқынды дамып келеді. Энергетикалық ресурстарды пайдалануға сұраныс барған сайын артып келеді, осыған байланысты кен орындарын іздеу және жаңа өндірістерді құру саланың басым құрамдас бөліктері болып табылады. Бірақ бұл сала экономикада, саясатта, географияда, экологияда жаһандық сипаттағы көптеген проблемаларға алып келеді. Энергетика секторының ең дамып келе жатқан сегменттері мұнай және мұнай өңдеу, сондай-ақ газ өнеркәсібі болып табылады. Табиғи ресурстарды өндіру әлемде маңызды орын алады және олардың кен орындары кейде мемлекеттер арасындағы қақтығыстарды тудырады. Мұнай маңызды энергия тасымалдаушысы, оны өңдегеннен кейін адам қызметіне қажетті көптеген өнімдер алынады. Олардың тізіміне керосин, бензин, әртүрлі жанармай және мұнай майлары, мазут, шайыр және т.б. жатады. Мұнай өңдеу өнеркәсібінің қажеттілігі оны отынмен қамтамасыз ету үшін көлік пен авиацияның дамуымен туындады. Газ өнеркәсібі – ең прогрессивті және болашағы бар сала. Табиғи газ химиялық өндірістің негізгі шикізаты болып табылады және оны пайдалану өте әртүрлі. Химия өнеркәсібінде барлық процестер энергияны шығарумен, тұтынумен немесе бір түрден екіншісіне түрлендірумен жүзеге асырылады. Сонымен қатар электр энергиясы тек химиялық реакциялар мен процестерге ғана емес, сонымен қатар газ тәрізді заттарды тасымалдауға, ұнтақтауға, сығуға жұмсалады. Сондықтан химия сегментінің барлық кәсіпорындары электр энергиясын негізгі тұтынушылар қатарына жатады. Өнеркәсіпте энергия сыйымдылығы деген ұғым бар. Ол өнім бірлігіне электр энергиясын тұтынуды білдіреді. Барлық кәсіпорындарда өндірістік процестердің энергия сыйымдылығы әртүрлі. Бұл ретте әрбір зауыт энергияның өзіне тән түрін пайдаланады. Электр. Ол электрохимиялық және электромагниттік технологиялық процестер кезінде қолданылады. Оны механикалық энергияға айналдыру үшін электр энергиясы кеңінен қолданылады: ұнтақтау, ұсақтау, синтездеу, қыздыру. Электр энергиясы желдеткіштердің, компрессорлардың, тоңазытқыштардың, сорғы жабдықтарының жұмысына жұмсалады. Өнеркәсіптің электр энергиясының негізгі көздері атом электр станциялары, жылу электр станциялары, су электр станциялары болып табылады. Химия өнеркәсібіндегі жылу энергетикасы. Жылу энергиясы өндірістегі физикалық жұмыстарды орындауға жұмсалады. Оны қыздыру, кептіру, балқыту, булану үшін қолдануға болады. Ядроішілік. Ол сутегі ядроларының гелий ядроларына қосылуы кезінде бөлінеді. Химиялық табиғаттың энергиясы. Ол гальваникалық элементтерде, аккумуляторларда қолданылады. Бұл құрылғыларда ол электр энергиясына айналады. Жарық энергиясы. Оның қолданылу саласы фотохимиялық реакциялар, хлорсутек синтезі. Ең қарқынды дамып келе жатқан энергетика саласының бірі – мұнай-газ саласы. Ресурстарды өндіру әлемдік өндірісте өзіндік орнын алады, ол бүкіл өркениеттің дамуында шешуші рөл атқарады. Мұнай мен газ – онсыз химия өнеркәсібі қалыпты жұмыс істемейтін негіз. Флотация әдісі, шахта, карьер, промысл № жүктеу/скачать 3,64 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|