ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «химиялық технология»

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. 
   Аммиак өндірісінің шикізаттық ресурсын атау. Табиғи және жолшыбай газдардың негізінде сутек өндірісі қазіргі уақытта негізгі болып саналады?
   
2. 
   Аммиактың тең салмақты шығуына қандай физико – химиялық факторлар әсер етеді? Бұл әсер неде байқалады? Жауапты Ле – Шателье принципі тұрғысынан түсіндіру.
   
3. 
   Аммиак синтезінің өнеркәсіптік жүйесін атау. Орташа қысымдағы аммиак синтезінің оптимальды жағдайын сипаттау.
   
4. 
   Азот қышқылы өндірісінің өнеркәсіптік әдістерін атау. Комбинирлі әдіспен азот қышқылын өндірудің артықшылығы неде?
   

1. 
   Қайырбеков Ж.Қ, Әубәкіров Е.А. Ж.К. Мылтықбаева. Жалпы химиялық технология. – Алматы. 2009. 169-176 бет
   
2. 
   Тойбаев Ы.Қ., Жұбанов Қ.А., Садықов Ү.Ә. Химиялық технология негіздері. – Алматы. 2011.130-140 бет
   
3. 
   Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.-Т.1.С.183-208
   

Дәріс жоспары:

1. 
   Минералды тыңайтқыштар мен улы химикаттар өндірісі.
   
2. 
   Минералды тыңайтқыштардың классификациясы.
   
3. 
   Өсімдіктерді қорғаудың құралы және өсудің стимуляторы.
   

Азот тыңайтқыштары. Азотты тыңайтқыштардың ең маңыздысы (азот селитрасы) аммиак селитрасы. Оны азот қышқылын аммиакпен нейтралдау арқылы алады.

Нейтралдауды ИТН (с использованием нейтрализаций). Нейтрализациясында 1 жүргізеді.Оның ішкі жағына газтәрізді аммиак түсіп, (40-50%) азот қышқылын себеді. Реакцияны камерадағы (температура) NH₄NO₃ –тің қайнау температурасынан төмен болады. ИНТ аппараты күніне 700 тонна селит өндіреді.

Нейтрализатордан шыққан су буын шырынды дейді. Оны бірінші сатылы кептіргіш аппаратындағы 4 селитра ерітіндісіндігі суды әрі қарай буландыруға болады. Толық буландыру екінші сатыдағы кептіргіш аппаратта 7 жүргізіледі. Ерітіндіден бөлінген су юуы бараметрлік концентраторға 12 түседі. Гранулирлену грануляционды башняда 11 жүргізіледі. Ол целиндр формалы және темір бетондарға бөлінген.Ыстық сұйық оның үстінгі бөлігіне түсіп, шашыратықышқа 10 құйылады. Шашыратқышқа қарама-қарсы вентилятормен суық ауаны жибереді. Соның нәтежиесінде суу процесі жүріп, тамшы кристализациясы түзіледі. Гарнульдер башняның төменгі жағына түсіп, кептіргіш барабанға түседі. Ол ыстық ауамен (120⁰C) кептіріледі.

Натрий селитрасы сұйтылған азот қышқылы өндірісінде аз мөлшерде алынады. Мұнда азоттың сумен тотығуы толық жүргендіктен азот (IV) оксиді түзіледі. Оны сода ерітіндісі толтырылған башняда ұстап қалады.

2NO₂ + Na₂CO₃ → NaNO₃ + NaNO₂ + CO₂

Натрий нитритіне азот қашқылымен әсер етіп, натрий селитрасын алады.

3NaNO₂+2HNO₃=3NaNO₃+2NO↑+H₂O

Аллюминий сульфаты қышқылының ерітіндісін аммиакпен нейтралдау арқылы алады. Кейінгі жылдары карбомид немесе мочевина тыңайтқышын өндіруге көп көңіл бөлінеді. Оның 46,5% азоттан тұрады. Оны табанды қоректендіру үшін және пласмасса, фармацефтикалық препараттар т.б өндірісінде қолданылады.Мочевинаны аммиак пен СО₂ алынады. Процесс екі сатыда жүреді.Басында аммионийдің карбоминді қышқыл түзеді.

2NH₃ + CO₂↔NH₄O – CO – NH₂

Дегидратациялағанда мочевина түзіледі.

NH₄O – CO – NH₂↔CO(NH₂)₂ +H₂O

Фосфорлы тыңайтқыштар. Фосфор тыңайтқыштардың шикізаты ретінде табиғи фосфаттар апатит, фофорит, фторапатит 3Ca₃(PO₄)₂ ∙CaF₂ қолданылады. Аппатиттің негізгі отаны Хибин, тауларында. Оны 1926жылы А.Е.Ферсман және А.Н.Лабунцев ашқан. Мұнда апатит тау жыныстары түрінде сақталган.

Жай суперфосфат – өте кең таралған фосфор тыңайтқышы.Құрамында кальций дегидрофосфаты,калциий сульфаты, алюминий мен темір фосфаттарының қосындысы бар. Жай суперфосфатты табиғи фосфатты күкірт қышқылымен ыдарыту арқылы алады. Реакция екі сатыда жүреді. Бірінші сатыда: (Ca(PO₄)₂ мен H₂SO₄ әрекеттескеннен кейін:

Ca₃(PO₄)₂+4H₃PO₄=2H₃PO₄+3CaSO₄

Калций сульфаты тұба түзеді.

Екінші саты:

Ca₃(PO₄)₂+4Р₃PO₄=3Ca(H₂PO₄)₂

Түзілген дигидрофосфат кристализацияланып температура 100-120⁰С көтеріледі.

Жай суперфосфат 19-20% P₂O₅, H₃PO₄(5,5), P₂O₅

Қос суперфосфат ұсақталған фосфатты фосфор қышқылымен әрекеттестіру арқылы алады.Оның құрамында гипс пенсу жоқ.Болған кезде онда 42-55% P₂O₅болады.

Прециитат тыңайтқышын фосфор қышқылымен әк сүтімен нейтралдау арқылы алады.

H₃PO₄+Ca(OH)₂=CaHPO₄∙2H₃O

Алынған кальций гидрофосфатын фильтрлеу кетіреді.Оның құрамындағы P₂O₅ 31%

Газ тәрәзді аммиакты фосфор қышқылымен нейтралдау арқылы аммофос қоспасын NH₄H₂PO₄ және (NH₄)₂HPO₄ алады. Аммофос күрделі тыңайтқыш және оның құрамсындағы 47% P₂O₅ 10% N бар.

Микротыңайтқыштар. Микротыңайтқыштарды топыраққа микорэлеметтер жетіспегенде қолданады.Бор өсімдіктерде бор қышқылының көміртек және спиртпен күрделі эфирі түрінде кездеседі.Бор жетіспесе өсімдіктердің аурауға қарсылығы төмендейді.Бордың нормасы 1кг\га. Мыстың жетіспеушілігі дәндердің жапырақтарының ұшының сарғайуына,кант қызылшасына қанттың төмендеуіне әкеліп соғады.Оның құрамында 0,3-0,7% мыс және аз мөлшерде басқада микроэлеметтер марганец,кобальт,цинк болады.Оны 5-6ц\ға мөлшерінде болады,ал 4-5жыл әсер етеді.

Марганец-әр түрлі тотығу тотықсыздану процесінде қатысып, ферменттердің құрамына кіреді. Әсерсе марганец тыңайтқыштарын қаратапыраққа енгізген тиімді. Тыңайтқыш ретінде марганецті шлам қолданылады.Оның құрамында 14-18% MnO₂ бар.

Бактериалды тыңайтқыштар топырақта өмір сүретін пайдалы бактериялар. Нитрагин перепараты құрамында клубенколы бектерия болады. Азотобатерин азотфиксирлейтін және басқа физилогиялық актиті заттарды синтездейді. Кең тараған және маңызды орын алған фосфориттерін.Ол фосфоритті және фосфордың органикалық қосылыстарын жаксы сіңіретін фосфоритке айналады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: минералды тыңайтқыштар, улы химикаттар өндірісі, минералды тыңайтқыштардың классификациясы, фосфор тынайтқыштары, азот тынайтқыштары, калий тынайтқыштары, өсімдіктерді қорғау

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. 
   Минералды тыңайтқыш ұғымына анықтама беру, оларды қалай тағайындайды? Минералды тыңайтқыштардың классификациясы.
   
2. 
   Құрамында фосфор қосылыстары бар табиғи минералдардың негізгі туған жерін көрсету.
   
3. 
   Азот тыңайтқыштары қандай негізгі төрт топқа бөлінеді?
   
4. 
   Аммиак селитрасындағы азоттың проценттік құрамын табу.
   

1. 
   Қайырбеков Ж.Қ, Әубәкіров Е.А. Ж.К. Мылтықбаева. Жалпы химиялық технология. – Алматы. 2009. 199-205 бет
   
2. 
   Тойбаев Ы.Қ., Жұбанов Қ.А., Садықов Ү.Ә. Химиялық технология негіздері. – Алматы. 2011.180-189 бет
   
3. 
   Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.-Т.1. С.240-304
   

Дәріс жоспары:

1. 
   Қара және түсті металлургияның шикізаты.
   
2. 
   Шойын өндірісі.
   
3. 
   Домна пешінің құрылғысы.
   
4. 
   Болат өндірісі.
   
5. 
   Мартен процесінің теориялық негізі.
   

Металлургия – кеннен металды жасанды балқыту. Қазіргі мәні – бұл металдар, құймалар және олардан бұйымдар алудың барлық процестерін қамтитын ғылым және техниканың және өнеркәсіптің саласы.

Металлургияны қара және түсті деп екіге бөлінеді. Қара металлургияда темір негізіндегі құймалар – шойын, болат, ферроқұймалар (дүние жүзі бойынша өндірілетін металдардың 90 процентке жуығы қара металдар үлесіне тиесілі ) өндіріледі. Түсті металлургияға қалған көптеген металдардың өндірісі кіреді. Металдар туралы – металды тану ғылымы дамуда. Металл танушылар металдардың құрамын зерттейді, олардың қасиеттерін арттыру жолдарын табады, жаңа құймалар жасайды.

Түсті металлургияға қалған металдар мен олардың негізіндегі құймалар жатады. Түсті металдар термині шартты, өйткені бұл топтағы барлық металдардан алтын мен мыстың ғана ашық түсі бар. Қазіргі уақытта түсті металлургияда сирек элементтер болып табылатын 30-дан астам металл және олардың жүздеген құймалары өндіріледі.

Ал машина жасау өндірісінде, негізінен, темірдің құймасы – болат қолданылады. Қолданылатын металдардың жалпы массасының 90 проценті солардың үлесіне тиеді. Түсті металдардың ішінде өндірістегі үлесі бойынша алюминий бірінші орын алады.

Металдарды өңдіру. Кендерден және басқа да шикізаттардан металдарды өндіретін өндірісті металлургия деп атайды. Табиғаттағы элементтердің көбін металдар құрайды. Адамзат қоғамының дамуының бастапқы кезінде мыс, күміс, алтын және метеоритті темір сияқты металдар қолданыла бастады. Ең алғашқы алынған металдар қорғасын және қалайы болды. Металдарды барлық жерлерде қолданады. Электрорадио- және электроника техникасында, катализаторлар сияқты технологияда және басқа да өндірістерде қолданылады.

Түсті және қара металлургияның шикізаты. Метал рудаларынан алынғанды темірлік, мысты, марганецті, қорғасынды, мысты – никельді, уранды және т.б. атайды. Оларды құрамына қарай сульфидті, тотығатын және өзіндік текті деп бөледі. Сульфидті рудалар дегеніміз – алынған металдар сульфид түрінде болатын жыныстар. Ол мысты, мырышты, қорғасынды және полиметалды рудалар (халькопирит CuFeS₂, галенит PbS, сефалерид ZnS және т.б.). егер алынған метал оксид немесе басқа да оттек құрамды минералдар түрінде болса, ондай рудаларды тотығатын деп атайды. Оларға темір, марганец, алюминий рудалары жатады. Металдардың табиғи құймалары бар рудаларды өзіндік текті деп атайды.

Шойын және болат өндірісі. Темір – жер қыртысында таралуы бойынша алюминийден кейін екінші металл. Басқа металдардың ішінде оның үлесі 95 процентті құрайды. Оксидтік кендерден темірді балқытып алу, тотықсыздануға әкелетін қарапайым химиялық процесс. Темірді алу процесі – құрамында едәуір мөлшерде көміртек бар шойынды балқыту сатысынан басталады. Шойын қаттылығымен ерекшеленеді, бірақ ол морт. Одан көміртекті толығымен бөліп алуға болады. бұл операция нәтижесінде түзілген темір – өңдеуге ыңғайлы келеді, бірақ салыстырмалы түрде жұмсақ материал. Оған қайтадан аздаған мөлшерде көміртек енгізеді де, тұтқырлығы мен қаттылығы жеткілікті болат алады.

Шойын өндіру. Шойынды арнайы домна пештерінде өндіреді. Домнаның жоғарғы бөлігінен шикізатты және қосымша материалдарды көрікке салады да, ыстық ауамен үрлейді. Домна пешінде келесі химиялық процестер жүреді.

Негізгі:

С + О₂ = СО₂ ∆Н⁰ = - 394 кДж/моль

Көміртек (IV) оксиді кокспен көміртек (II) оксидіне дейін тотықсызданады:

СО₂ + С = 2СО ∆Н⁰ = 174 кДж/моль

Кен құрамындағы темір (III) оксиді көміртек (II) оксидімен тотықсызданады:

Fe₂O₃ + 3CO = 2Fe + 3CO₂ ∆Н⁰ = - 30кДж/моль

Қосалқы:

Қосымша темір кеніндегі басқа элементтердің оксидтері тотықсызданады:

MnO₂ + 2CO = Mn + 2CO₂

SiO₂ + 2CO = Si + 2CO₂

P₂O₅ + 5CO = 2P + 5CO₂

Кен құрамындағы қиын балқитын қоспа (SiO₂) қож түрінде бөлініп шығады:

СаО + SiO₂ = СаSiО₃

Кальций оксиді әктас немесе доломит айырылғанда түзіледі:

СаСО₃ = СаО + СО₂ ∆Н⁰ = 178 кДж/моль

Өндірістің өзі үздіксіз, бірақ шикізатты салу және шойынды шығарып алу мезгіл – мезгіл орындалады. Мұндай әдіспен алынған шойынның құрамында 2,5% С, 0,3 - 5% Si, 1% Mn, 0.1 S%, 0.5 P%, кейде басқа қосымшалар да болады. шойын әр түрлі салада көп қолданылады. Оны қайта өндейтін, құйылатын легирленген шойын деп бөледі. Шойынның ең басты кемшілігі морт сынғыштығы, сондықтан оны болатқа қайта өндейді.

Болат өндіру. Болат өндіретін негізгі шикізатқа шойын және металл сынықтары, қосымша оттекпен байытылған ака, кейбір қоспалар жатады.

Негізгі процеске шойын құрамындағы қосымша элементтерді тотықтыру жатады: C, Si, Mn, P, S және т.б.

Түзілген темір (II) оксиді де, қоспаларды тотықсыздандыруға қатысады.

Кремний және фосфор кальций оксидімен қож түзеді:

СаО + SiO₂ = СаSiО₃

3СаО + Р₂О₅= Са₃(РО₄)₂

Темір (II) оксидін бөліп алу үшін басқа металдарды (мысалы, марганец) қосады:

FeO + Mn = MnO + Fe

MnO қожға айналады:

MnO + SiO₂ = MnSiO₃