Бағдарламасы «Органикалық және мұнайхимиясы өндірісінің технологиясы»

1. 
   Флатация (байыту) – сумен әрекеттеспеу.
   
2. 
   Галлургиялық – әртүрлі ерігіштігіне байланысты. Жоғары температурада KCl жақсы ериді. Суытқанда тұнбаға түседі.
   
3. 
   Электростатикалық сипаратция (қыздырғанда және арнайы реагенттермен өнгеденде ұнтақ бөлшектерінің беті әртүрлі зарядтарды қабылдайды (+),(-).
   

1985 жылы 10 млн тонна KCl алған.

1. 
   Жай суперфосфат: монокальций фосфат (СаН₂РО₄), кальций сульфаты (СаSO₄) P₂O₅.
   
2. 
   Екі еселенген суперфосфат: Са(Н₂SO₄)₂·H₂O + P₂O₅ (42 – 55%)
   

Са₅F(PO₄)₃ + H₃PO₄ + H₂O → Са(Н₂PO₄)₂·H₂O + HF

Процесс сипаттамасы гетерогенді. Оған температура, концентрация және араластыру әсер етеді.

Екіншілік супер фосфатты екі әдіспен алады: камералық және ағыстылық.

Негізгі сатылар:

1. 
   Апатитті фосфор.
   
2. 
   Камерада реакция жүргізу.
   
3. 
   Қоймада сақтау (15 – 20 тәулік).
   
4. 
   Ұнтақтау.
   
5. 
   Калций карбанатын бос қышқылмен нейтралдау.
   
6. 
   Бөлшектеу.
   
7. 
   Кептіру немесе құрғату.
   

Кесте № 2

Кешенді тыңайтқыштар екі түрге бөлінеді. Күрделі және аралас.

Атауы	Негізгі компаненттері	Мөлшері, %
		N	K₂O	P₂O₅
Күрделі : Аммониленген суперфосфат Аммафос Аммофоска Нитроаммофоска Калий силитрасы	CaH₂PO₄, CaSO₄, NH₄H₂PO₄ NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂ HPO₄ NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂ SO₄ NH₄H₂PO₄, NH₄NO₃, KCl KNO₃	1 – 2 11 – 14 11 17 13	– – 15 – 20 17 46	19 – 20 48 – 50 11 – 16 17 –
Аралас: Аммиак силитрасы және супер фосфат Карбанид, аммафос және калий хлорид Аммафос , аммиак силитрасы, калий хлорид	NH₄NO₃, CaH₂PO₄	13 83 19 15 17	– – 19 15 17	13 16 19 30 17

Аммоний суперфосфаты жиі төменгі сапалы фосфаттардан алады. Аммакты бос қышқылмен нейтралдайды.

1. 
   Минералды тыңайтқыштар, олардың маңызды және ауыл шаруашылығында пайдалану.
   
2. 
   Негізгі тыңайтқыштар: азот, фосфор, калий және оның кешендері.
   

1. Эрдман С.В., Фролова И.В., Коробочкин В.В.Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского поли-

технического университета, 2011. – 194 с.

2. Интернет ресурстар.

1. Күкірт қышқылы, өндіріс маңызы және мемлекеттің химиялық өндірісінің жалпы даму деңгейінде орны.

2. Өндіріс көлемі, өндірістің әр түрлі салаларында пайдалану.

3. Шикі зат, алу технологиясының стадиялары, өндіріс есептері мен көлемі.

1. 
   Минералды тыңайтқыштарды шығару ( екі еселенген суперфосфат, фосфор қышқылы, аммоний сульфаты ).
   
2. 
   Мұнай өңдеу.
   
3. 
   Жасанды талшықтарды шығару.
   
4. 
   Жалпы металлургия.
   
5. 
   Бояу мен пэриниттерді шығару.
   
6. 
   Мата шығару.
   
7. 
   Тері өңдеу.
   
8. 
   Гальваника және тағы басқа.
   

№1- кесте. Күкірт қышқылының әлемдік өндірісі ( 1 жылда млн т ).

3.Технологияның қысқаша даму тарихы:

940 жылы H₂SO₄ туралы Персинг алхимиктерінің шығармаларында белгілі болды. XIII ғасырда H₂SO₄ аз мөлшерде темір купорасын термиялық қыздырып ыдырату арқылы алады. XV ғасырда күкірт қышқылын күкіртті және селитраны біріктіріп жағып, үлкен көлемді ыдыстарда алады. Ыдыстың іші жанады. Осы әдіспен H₂SO₄- ті Англияда, бірінші өндіріс зауытында алды. Зауыттарда күкірт пен селитраны металдық ыдыстарда жағып, бөлінетін газдарды сумен шыны аппаратында сіңірді. XVIII ғасырда 1746 жылы күкірт қышқылын алу мақсатымен қорғасын камераларын пайдаланды (камералық әдіс): селитра жағудан бөлінетін азот оксидтерін алып, SO₂-ні тотықтырды және H₂SO₄-ті алды. Контакталық әдіс 1831жылы ағылшын ғалымы Филипспен ұсынылды. Әдістің негізгі теңдеуі: SO₂ + 1/2O₂ = SO₃ (платиналық катализатор қолданылады). Қазір бірінші орында контакталық әдіс тұр (80%). Күкірт қышқылын алуда шикізат ретінде SO₂ пайдаланылады: S + O₂ =SO₂ нәтижесінде газ бөлінеді. SO₂+ 1/2O₂+ H₂O = H₂SO_{4 (k)}.
Өздік бақылау сұрақтары:

1. 
   Күкірт шығару өндірісінің халық шаруашылығында маңызы.
   
2. 
   Өндіріс көлемі, әлемдік масштабта шығарылуы.
   
3. 
   Шығару технологиясы: шикізат, химиялық негізі және даму тарихы.
   

1. Эрдман С.В., Фролова И.В., Коробочкин В.В.Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 194 с.

2.Крылов О.В. Гетерогенный катализ. Учебное пособие для вузов. М.: ИКЦ «Академкнига»», 2004.-679 с.: ил. ISBN 5-94628-141-0.
№ 8 Дәріс.

Негізгі бейорганикалық синтездің өнім түрлері. Аммиак.

Мазмұны:

1. Аммиак, биологиялық фиксация, өндірістің маңызы және мемлекеттің химиялық өндірісінің жалпы даму деңгейінде орны.

2. Өндіріс көлемі, өндірістің әр түрлі салаларында пайдалану.

3. Шикі зат, алу технологиясының стадиялары, өндіріс есептері мен көлемі.

Қандай болса да химиялық өнеркәсіп орнының экономикалық есебі ретінде жоғары сапалы және керекті мөлшерде химиялық зат алуға болады. Ол үшін барлық шикізаттарды қарқынды пайдалану керек. Химиялық процесс жоғары қарқынды болу кереек. Химиялық өндірісте «реагент» деген сөздің орнына шикізат немесе шикі материал деген термин қолданылады. Шикізат оптималды түрде мақсатталған өнімге ауысады. Оның практикалық шығамы теориялық шығымына жақын болу керек.

Максималды шығым алуда процесті қысқарту үшін немесе арзан шикізат алуда ерекше жағдайлар жасалады (жоғарғы температура немесе қысым).

Ол қауіпті авариямен сипатталады. Нәтижесінде максималды шығым экономикалық тиімсіз болады, химиялық процесс келесі факторларға тәуелді: температура, қысым, катализатор қолдану. Бастапқы материалдардың алу тиімділігі, өнімді алу тиімділігі. Зат алу өндірісі химиялық реакцияның жүруінің теориялық заңдылықтарымен қамтамасыз етілуі керек (химиялық реакция, энергетикасы, химиялық кинетика, катализ және химиялық тепе-теңдік). Осы талаптарға жауап беретін өндіріс көп тонажды өндіріс болып табылады. Оның мысалы, аммиак алу өндірісі:

Ақырғы мәліметтер бойынша әлемде NH₃-ң 1 жылда алынатын мөлшері 5 млн тоннаға жуық, ал 1 тәулікте шығатын м 1000-1200 т. Осыдан 80% азот тыңайтқышын алуға, 20% полимер, бояу және т.б өнімдерге жалғасады.

Тарихы: ең бірінші өндірістік әдісі цианамид әдісі:

Ca(CN)_2(қ) + H₂O = CaCO_3(қ) + NH_3(г)

Ca(CN)₂ - CaO + C әрекеттестіру арқылы алады (CaC₂ карбид түзіледі). CaC₂ –ні азот атмосферасында қыздырып Ca(CN)₂ алады. Бұл әдіс энергия қолдану жағынан тиімсіз болды. Сондықтан Габер NH₃-ті сутегімен атмосфералық азоттан темір катализаторын қолданып, аммиак алуды көрсетті.

N_2(г) + H_2(г) = NH_3(г) + Q Q = 45,9 кДж

Габердің әдісінде сутегін алуда су электролизімен алды: H₂O= H₂ + O₂

Одан әрі сутегіні судан кокспен тотықсыздандыру арқылы алады. Бұл реакция қайтымды болғандықтан өнімнің максималды шығыммын алу үшін Ле-Шателье-Браун әдісі бойынша келесі компромистік шешім табылады: темперетура -400-500°С арасында болу, атмосфералық қысым – 200-300, ең тиімдісі -250, катализатор – K₂O, Al₂O₃ активтендірілген Fe катализаторын алады және циркумляциялық техникалық схема бойынша жүргізіледі. Бұл процесс бірнеше сатыдан тұрады:

1. 
   Десульфуратор қолданылады:
   

2. 
   Метанның конверсиясы (сутегіні өндірісте алу тәсілі) жүреді:
   

Температура - 700-800°С арасында болу, атмосфералық қысым – 30-40, никель катализатор ретінде қолданылады.

1. Аммиактың биологиялық фиксациясы, өндірістің маңызы және мемлекттің химиялық өндірісіндегі орны.

2. Өндіріс көлемі, өндірісті әр түрлі салаларында пайдалану.

3. Шикізат, алу технологиясының стадиялары.

1. Эрдман С.В., Фролова И.В., Коробочкин В.В.Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 194 с.

1. Азот қышқылы, өндіріс маңызы және мемлекеттің химиялық өндірісінің жалпы даму деңгейінде орны.

2. Өндіріс көлемі, өндірістің әр түрлі салаларында пайдалану.

3. Шикі зат, алу технологиясының стадиялары, өндіріс есептері мен көлемі.

1. 
   Күкірт қышқылының нитрозды әдісінде
   
2. 
   Техникалық тұздарды және нитраттарды шығаруда
   
3. 
   Органикалық синтезде
   
4. 
   Ракеталық техникада
   
5. 
   Қопарғыш заттардың құрамында
   
6. 
   Әртүрлі процестерде тотықтырғыш ретінде
   

Сұйылтылған азот қышқылын шығаруда негізгі шикізат ретінде: аммиак, ауа, су алынады, қосалқы материалдар мен энергетикалық ресурстар ретінде катализатор, табиғи газ, жылу және электр энергиясы алынған.

1778 жылы Араб ғалымы Гебер азот қышқылын дайындау тәсілін сипаттаған: селитраны айдау жолы.

Ресейде азот қышқылының өндірісінің алған сипаттамасы (селитраны айдау жолы) Ломоносовтың еңбектерінде көрсетілген.

XX ғасырдың басына дейін табиғи селитра азот қышқылын негізгі алу көзі болған.

1. 
   Реакция вакуумда жүреді.
   
2. 
   Селитраның ыдырау температурасы 80-160 ⁰С болады.
   
3. 
   Қышқылды алу уақыты 6 сағат.
   
4. 
   Азот қышқылының шығымы теориялық шамасына дейін жақындатылған болу керек.
   

1. 
   Импорт жағдайы.
   
2. 
   Негізгі шикізат натрий және чили селитрасы болды.
   

1901 жылы электр дуганның жалынында ауа азоттың фиксациясы жасалды.

1902 жылы АҚШ-та электр дуганың көмегімен атмосфералық азот фиксациясы бойынша зауыт құрылды. Поцесс өткізетін пештің конструкциясы аяқталмағандықтан, энергия шығымы жоғары болғандықтан 1904 жылы зауыт жабылды.

Әдістің тиімді жақтары:

1. 
   Ауа - арзан шикі зат.
   
2. 
   Процесс аппараттары қарапайым.
   

Энергия көп мөлшерде кетті. Энергия шығымы жоғары 1 т азот байланыстыру үшін 70 мың кВт энергия/1 сағатта керек, сәйкес 64 т отын жағу керек.

Қазіргі уақытта HNO₃ шығару өндірісі синтетикалық аммиакты контакталық тотығу-тотықсыздану әдісіне негізделген:

1. 
   NO алу: NH₃ + O₂ →NO+H₂O
   
2. 
   Азот тотығы азоттың жоғары тотығына айналады:
   

NO₂ + H₂O→HNO₃+NO

Реакция экзотермиялық: + 421,2 кДж

Зерттеу бойынша NH₃ тотығуы алынатын катализаторға және реакция жүру жағдайына тәуелді.

Катализатор: Pt. Pt катализаторы радий және паладий металлдарымен қосылады, себебі эксплуатация барысында катализатор босап қалады және өзінің активтілігін жоғалтады, мөлшерін азайтады.

Температура: 700-800 ⁰С

Су өндіріс барысында негізгі хладогент болады.
Өздік бақылау сұрақтары:

1.Азот қышқылы. Өндірістің маңызы және мемлекеттің химия өндірісінің даму деңгейіндегі орны.

2.Өндіріс көлемі, әртүрлі салада пайдалану.

3.Шикізат, технология стадиялары, есептері мен схемалары.

1. Эрдман С.В., Фролова И.В., Коробочкин В.В.Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 194 с.

2. Самсонов О.А., Солон В.Я. Технология азотной кислоты. Расчеты на ЭВМ. Учебное пособие. Иваново, 1991.- 144 с.
№ 10 Дәріс.

Негізгі бейорганикалық синтездің өнім түрлері. Фосфор қышқылы.

Мазмұны:

1. Фосфор қышқылы, өндіріс маңызы және мемлекеттің химиялық өндірісінің жалпы даму деңгейінде орны.

2. Өндіріс көлемі, өндірістің әр түрлі салаларында пайдалану.

3. Шикі зат, алу технологиясының стадиялары, өндіріс есептері мен көлемі.

HPO₃ – метафосфор қышқылы, фосфордың тотығу дәр. +5

H₃PO₄ – ортофосфор қышқылы, фосфордың тотығу дәр. +5

H₄P₂O₇ – пирофосфор қышқылы, фосфордың тотығу дәр. +5

Ортофосфор қышқылы қыздырғанда суды буландырады және ол концентрлі болады: температура 300⁰С

2H₃PO₄ ↔ H₄P₂O₇ + H₂O

Пирофосфор қышқылы гигроскопиялық шыны тәрізді масса.

Метафосфор қышқылын фосфор (V) оксидінен алады: (сулы)

P₂O₅ + H₂O→ HPO₃

Одан температураның катысында ортофосфор қышқылын алады:

HPO₃ + H₂O→ H₃PO₄
Осы қышқылдардың ең маңыздысы ортофосфор қышқылы және оның қосылыстары – фосфориттер.

H₃PO₄ – орта күшті қышқылдарға жатады және күкірт қышқылы сияқты органикалық заттарды күйдіреді.

Фосфор өте маңызды биогенді зат. Фосфор өсімдіктердің жемістері мен дәндерінің өсуін жақсартады. Фосфор қышқылының туындылары жануарлар мен адамдарға қажет. Олар: тіс, тырнақ, инелер және т.б. құрамында болады.

Органикалық қосылыстармен бірге тіршілікте жүретін зат алмасу процестеріне белсене қатысады. Олар: сүйек, мый, қан, қаңқа сүйектерінде болады. Әсіресе, фосфор қышқылы көп мөлшерде нерв жасушаларының құрамында кездеседі. Сондықтан биогеохимик Ферсман «Фосфор ой элементі» деп атаған. Фосфор қосылыстардың тапшылығынан қанның аз болуы рахит аурулары пайда болады.
Фосфор қышқылының мемлекет өндіріс салаларындағы орны:

Біріншіден 90% фосфор қышқылы тыңайтқыштар алуға пайдалынады

(фосфор және комбинирленген тыңайтқыштар алады). Осы мақсатта әлемде 100 млн т фосфор рудалары шығарылады.

Оның себебі: ауыл шаруашылық мәдениеттердін өнімін жақсартады, суыққа және түрлі қолайсыз климат жағдайларына тұрақтылық береді, вегетациялық уақыты қысқа аудандарда өнімнің жылдам өсуін, бұдан басқа топырақ құрылысын жақсартады, топырақтағы басқа заттардың ерігіштігін жақсартады, зиянды органикалық заттардың пайда болуына кедергі жасайды.

Фосфор қышқылын Бойль ашқан. Оны каталитикалық процесс арқылы алған:

Р +О₂→ P₂O₅ + H₂O → HPO₃(H₃PO₄)

ақ түсті, газ тәрізді

Фосфор қышқылы деген атты Бойль берген.

Техникалық жағдайда фосфор қышқылын осыдан 100 жыл бұрын алған.

Са₃(PO₄)₂ +Н₂SO₄→ СаSO₄ + H₃PO₄

Фосфориттер Fe, Al мен ластанған болған. Алынған Н₂SO₄ конц 5-10 %, нәтижесінде H₃PO₄ 40 % алынған.

Жоғары сапалы фосфор жыныстары, 30-40 % Н₂SO₄ алынса онда гипстің ине тәрізді кристалдары пайда болады. Ол сұйық H₃PO₄ фазасын ластайды және нашар шайылады. Сондықтан P₂O₅ жоғалуы жоғары.

H₃PO₄ - физикалық қасиеті: қ.ж. түссіз, ромб тәрізді зат. Балқу температурасы 42,3⁰С, қатты түрінде сирек қолданады, көбіне гидраттар пайдаланады. Таза H₃PO₄ май тәрізді сұйық, электр өткізгіштігі төмен.

Химиялық қасиеті: N және S қышқылдарымен салыстырғанда әлсіз қышқыл, 3 негізді, 3 түрлі тұздар түзеді.

H₃PO₄ басқа фосфор қышқылдарынан ажырату үшін келесі сапалық реакция пайдаланады: сары тұңба түзіледі:

3AgNO₃ + H₃PO₄ →Ag₃PO₄↓+3HNO₃

3Ag⁺ + PO₄^3- → Ag₃ PO₄↓

Ал басқа қышқылдары ақ тұңба түзеді.

Фосфор қышқылын алудын технологиясы: 2 түрі бар.

1.Экстракциялық – экономикалық тиімді

2. Термиялық

Са₃(PO₄)₂ +Н₂SO₄→ Са SO₄ + H₃PO₄

Бұндай әдіспен фосфорит шығаратын орындар: Хибинск аппатит концентраттары және Қаратау фосфорит алады.

Термиялық жолмен H₃PO₄ аса тазасын алады:

Р +О₂→Р₄О₁₀ + H₂O → H₃PO₄

Алынатын қышқыл конденсацияға жатады.

Конденсацияның 3 түрдегі тәсілі: буландыру, жылу алмасу, циркуляциялық-өндірісте таралған.

1. 
   Фосфор қышқылы, оны шығару өндірісінің маңызды және мемлекеттің химиялық өндірісінің дамуындағы орны.
   
2. 
   Өндіріс көлемдері, өндірістің әр түрлі салаларында пайдалану.
   
3. 
   Шикі зат алу технологиясының кезеңдері, есептері мен схемалары.
   

1. Эрдман С.В., Фролова И.В., Коробочкин В.В.Химическая технология неорганических веществ: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 194 с.

2. Ким С. Мировое рынок фосфорной кислоты. Потребление удобрений в мире неуклонно растет//The Chemical Journal (Агрохимия). – 2011. – С. 20-24.
№ 11 Дәріс.