Бейорганикалық заттардың өндірісі. Бейорганикалық дәрілік заттар және олардың медицинадағы маңызы туралы жалпы мәліметтер

Таза күкірт қышқылы (100%) түссіз, май тәрізді сұйық зат. 10,4°С температурада кристалдық зат болып қатады. 296,2°С температурада қайнайды. Күкірт қышқылы суда ерігенде (1моль) - 36 кДж жылу бөліп шығарады, өйткені ол сумен гидрат түзеді. Кейбір гидраттар ертіндіден қатты күйде бөлініп шығарылған: Н2SО4 . 2Н2О, H2SО4 . 4Н2О.

• Таза күкірт қышқылы (100%) түссіз, май тәрізді сұйық зат. 10,4°С температурада кристалдық зат болып қатады. 296,2°С температурада қайнайды. Күкірт қышқылы суда ерігенде (1моль) - 36 кДж жылу бөліп шығарады, өйткені ол сумен гидрат түзеді. Кейбір гидраттар ертіндіден қатты күйде бөлініп шығарылған: Н2SО4 . 2Н2О, H2SО4 . 4Н2О.
• Құрамындағы қоспаларға және концентрациясына байланысты күкірт қышқылы үш түрге бөлінеді:

1. Техникалық H2SО4 (купорос майы) - 92,5 %,

2. Олеум-18,5 % SО3 моногидрат құрамында бос қалпында болады,

3. Мұнара қышқылы 75% H2SО4 (нитроза әдісімен өндірілген).

• X ғасырда алғаш рет 940 л күкірт қышқылын табиғи купорос сланецімен темір купорос қоспасын қыздыру арқылы өндірген, осы себептен өндірісте техникалық купорос майы деп аталады.
• XV ғасырда күкірт қышқылын камерада күкірт пен селитра қоспасын өртеу арқылы өндіре бастады. Осы әдісті «камера» немесе «нитроза» әдісі деп атайды.
• Қазіргі кезде күкірт қышқылын негізгі екі әдіспен өндіреді: контакталық (жанасу) және нитроза әдістері.
• Күкірт қышқылын өндіру үшін өнеркәсіпте, алдымен күкірт ангидридін (SO3) алады. Өнеркәсіпте өндірілетін газ күкіртті ангидрид (SО2) күрделі қоспа, құрамында күкірт ангидридінен басқа: азот, оттек және т.б. қоспалар болады.

• Күкірт қышқылын өндірудің 25%-ға дейінгі шамасы түсті металлургия зауыттарынан шыққан газдардан алынады.Күкірт колчендандары FeS, CuFeS₂, көбінше түсті металдардың сульфидімен бірге жатады, сондықтан мыс, цинк (мырыш) және т. б. түсті металдардың концентраттарын жаққан кезде, онда күкірт қостотығы бөлініп шығады, ол өндірістік қалдық болып есептелінеді. Оны екінші шикізат есебінде күкірт қышқылын алу үшін пайдаланады. Бұл өндірісте SO₂, газын SO₃-ке айналдыру үшін контактілік әдіс қолданылады. Күкірт қышқылының контакт әдісімен алу жолы мынадай сатылардан тұрады:

l) Газды зиянды қоспалардан тазалау. Күйдірген газдан тозаңдарды бөліп алғаннан кейін оны катализаторға зиян келтіретін мышьяк, селен, фтор т.б. заттардан тазартады. Осымен қатар газдан өте қымбат қоспалар селен, теллур жəне т.б. бөліп алады
2) Күкірт диоксидін тотықтыру (қатты катализатормен контакт жасау). Катализатор ретінде: Pt, темір оксиді, ванадий (V) оксиді қолданылады. Ең активті катализатор – Pt, бірақ құны өте жоғары жəне тез уланады. Күкірт қышқыл зауыттарында промоторланған 7% V2O5-ді, промотр ретінде сілтілік металдар оксиді (К2О) қолданылады. Ванадийді катализатор ретінде қолданғанда бастапқы температура 580-6000 С-тан соңында 450-4000 С температураға дейін төмендейді.

• реакцияласушы компоненттердің катализатор бетіне диффузиялануы;
• SO₂ жəне O ₂ катализатор бетіне адсорбциялануы;
• катализатор бетінде O₂ жəне SO₂ молекулалары реакцияға түсіп адсорбцияланған SO₃ молекуласының түзілуі;
• SO₃ десорбцияланып газ фазасына диффузияланады

• Ванадий катализаторы 4 жылда жаңарады. Катализатор орналасқан аппараттың бірінші қабатында тотығу үдерісі 600С температура шамасында жүрсе, соңғы қабатында температураны 400-450 С дейін төмендету керек.
• Контакт аппаратында күкірт диоксидінің тотығу дəрежесі 99,5-99,7%. Контакт аппаратынан шыққан газ салқындатылып (30-500 С) абсорбция цехына жіберіледі.

• Күкірт қышқылының нитрозалық әдісінде катализатор ретінде азот тотықтары (нитроза N₂O₃) қолданылады. SO₂ газының тотығуы негізінен сұйық фазада өтеді де, ол ұңғышақты мұнараларда жүреді. Сондықтан бұл әдіс аппараттық қолдану жағынан мұнаралық әдіс деп те аталады.

• Жағу пешінен шыққан газ арнайы сүзу процестерінен өтіп (колчедан күйінділерінен тазаланғаннан кейін) ~ 350°С температурада мұнаралар жүйесіне (4-7 мұнара) келіп түседі. Алғашқы екі-үш мұнарада ұңғышақтар нитрозамен себеленіп тұрады. Нитроза ерітіндіде еріген күйде болады, мұнда азот тотықтары күкірт қышқылымен нитрозил күкірт қышқылы NOHSO₄ түрінде байланысқан. Бұл қышқыл жоғары температурада гидролизге түседі:
• Күкірт диоксидінің тотығуы төмендегі реакция бойынша жүреді:

• технологиялық үдерістерді қарқындату;
• пеш газының, металлургия газының құрамындағы күкірт диоксидін пайдалану;
• өндіріс қалдықтарын: фосфогипс қышқылын, гудрон, көмірлі колчедан жəне т.б. қолдану;
• жеке аппараттың жəне тұтас жүйенің қуатын арттыру;
• аппараттардың өнімділігін арттыру арқылы, конструкциясын өзгерту арқылы;
• шикізатты күйдіргенде технологиялық оттекті пайдалану;
• SО2 және О2 концентрацияларын жоғарылату;
• активті жəне берік катализаторлар қолдану;
• химиялық реакциялар жылуын толық пайдалану нəтижесінде 1 т күкірт қышқылын өндіргенде 1,5-2 т су буы өндіріледі, су буы күкірт қышқылының өзіндік құнын төмендетеді;
• негізгі аппараттардың қарқындылығын арттыру мақсатында үдерістің қысымын жоғарылату;
• шикізатты күйдіру жəне жанасу сатысында «қайнату қабатында» жұмыс жасайтын реакторларды пайдалану.

• Аммиакты синтездеу (біріктіру) үшін азот-сутек қоспасы N₂:H₂=1:3 қатынасында керек. Бұған қажетті азот ауаны бөлу арқылы алынады немесе азотсутек қоспасы түрінде алынады.

Ал қажетті сутегі өндірісте:

• табиғи газдардағы метан мен метан гомологтарын конверсия жасау арқылы (лат. «conversio» - өзгеріс, яғни газдардың құрамын өзгерту үшін сол газдарды өңдеу), бұл жерде қосымша бөлінген көмір тотығы конверсияланады;
• қатты отындарды су буларымен немесе аралас газдармен газдандырғанда бөлінетін көмір тотығын конверсия жасағанда;
• кокс газдарында бөлінген компоненттерді бірінен кейін бірін сұйықтандырады, ал сутегіні ең соңынан алып қалады;
• натрий хлоридінің ерітіндісін немесе суды электролиз жасап сутегіні алады.
• Аммиак шығаратын зауыттардың көпшілігінде сутегіні және, дәлірек айтатын болсақ, азотсутек қоспасын метанды бу-оттегі жолымен конверсиялау арқылы алады, қосымша бөлінген көмір тотығы су буымен конверсияланады. Аммиакта синтездеу реакциясы жанамасыз былай жүреді:

• Аммиак синтезі - қайтымды, экзотермиялық, гетерогенді-каталитикалық реакция.
• Аммиак синтезі реакциясын жүргізу үшін жоғары температура қажет. Егер реакция көлемнің төмендеуімен жүрсе, онда қысымның жоғарылауымен оның тепе-теңдігі реакция өнімдерінің түзілуіне ауысады. Аммиактың жоғары шығуын жоғары қысыммен ғана алуға болады.