Дәріс 19, 20 - Силикатты материалдар өндірісі

Дәріс жоспары:

1. 
   Силикат материалдарының өндірісі.
   
2. 
   Керамика, шыны, портландцемент өндірісінің шикізаты, типті процестері.
   

Керамикалық өнімдер немесе керамиканы (грек тілінен «керамикос» - топырақты) көбіне топырақтың әр түрінен, сондай-ақ тотықтардан (SiO_2, MgO және т.б.) алады. Барлығына ортақ процесс – шикізатты күйдіру нәтижесінде пісіру, бастапқы материалдар қоспасынқалыпқа келтіру. Пісіру дәрежесіне байланысты әр түрлі өнімдер алынады. 1 топқа – кірпіш, фаянс, кафель, терракота, гончар өнімдері және әр түрлі отқа төзімді өнімдер (шамот, дипас және т.б.) өнімдер; 2 топқа – фарфор, қышқылға төзімді химиялық тратуарлы, облицовотты плиткалар№

Силикаттары қоспаларды толық балқытып, кейін балқыманы біртндеп қатырғанда, әртүрлі сортты шынылар алынады.

Кейбір ұнтақтәріздер, силикаттарды, алюмосиликаттарды және басқа минералды заттарды күйдіргеннен кейін, біріктіргіштік қасиеттері бар (су қатысында қатты, мықты массаға айналады) өнімдер алынады. Оларды біріктіргіш заттар деп атайды, себебі олар кірпішті блоктарды немесе дәнді материалдарды байланыстыру үшін қолданады.

Силикатты бұйымдардың қолданылуы.Қазіргі кезде силикатты бұйымдар ауыл шаруашылықтың барлық саласында пайдаланылады.

Силикатты өнімдер химиялық және металлургия өндірісінде кеңінен қолданылады: Бұлар пештерде жасауда отқа төзімді материалдар, қышқыл өндірісіндегі – қышқылға төзімді бұйымдар, агрессивті сұйықтар мен газдарды өткізетін керамикалық трубалар. Силикатты өндірістерді электро және радиоөнеркәсібінде көп пайдаланады, тұрмыста да кеңінен қолданылады: шыны, фарфорлы, фаянсты ыдыстар, санитарлы-гигиеналық техника заттары.

Силикат өндірісі. Семей қаласындағы силикат заводы. 1958 жылдың қараша айында завод іске қосылып, жылдың соңында 39 мың силикат кірпішін шығарған.

Негізгі технологиялық құралдары (ревальверлі пресстер -4 дана, автоклавтар – 6 дана, драбилки – 2 дана, запарочные вагонетки, электротележки) Германиядан алынды, ал қалған құралдар отандық заводтан алынды.

Әрбір престе 6 адам болды- прессовщица және төрт съемшица. Пресс столынан кірпішті алу және оны запорочный вагонеткаға қоюмен 2 съемщица айналысты. Әрбір минут сайын айналатын пресс столыннан 45 дана бескилограммдық кірпіш алынып тұрды.

Кірпішті автоклавқа жеткізу өте ауыр болды. Шикізат өнімдері бар вагонеткаларды автоклавқа қолмен жеткізу керек болды, ондағы температура +70⁰C болды.

Түсті силикт кірпіші өндірісі бар ( сары және қызыл түс). Заводтың өндірісі толықтай модернизацияланған.

Силикаттардың, жартылай силикаттардың, алюмосиликаттардың құймаларынан немесе қоспаларынан тұратын материалдар немесе заттар силикаттар деп, ал соларды шығаратын өнеркәсіп – силикат өндірісі деп аталады. Химиялық құрамы, алу жағдайы, қасиеті және силикатты заттарды және материалдарды қолданылуына байлансты үш топқа бөлінеді:

1. 
   керамикалық
   
2. 
   шынылы
   
3. 
   байланыстырушы
   

Оларға кірпіш, фаянс, кафель жатады. ЖШС «Силикат» өндірісі осылардың ішіндегі кірпішті өндіреді.

Кірпішті дайындау жолы: силикатты кірпіш 3 шикізаттан жасалады ізбес, құм және су. Құмды Семейдің маңынан әкеледі. Екі электрлік экскаватор бар. Ізбесті өздері өндіреді. Ізбесті өндіргенде пешті көмірмен жаққан. Ал ізбес тасы Суықбұлақтан әкелінеді. Көмірдің түтіні қара, кейбір кездері сары болып шығып, қоршаған ортаны, яғни экологияны ластады. Содан 2005 жылдан бастап кокске көшкен. Кокс Қазақстанда жоқ. Сондықтан оны Ресейдегі Заринскіден жеткізеді.

Кірпішті дайындау ең алдымен құмды тазалаудан басталады. Оны виброилеуішпен тазалайды. Себебі құмның құрамында топырақ, әр түрлі денелер болуы мүмкін.

Құмдарды бункерге төгеді. Одан кейін ленталы карбиралға салады. Осы жерде құм тазарады. Карбиралдан өткеннен кейін техникаға беріледі. Бункирге төгіледі де, техникаға жіберіледі. Зауытта 8 цех жұмыс жасайды. 1999жылдан бастап жылдан жылға түсті кірпіш өндірісі дамып келеді. Үш түрлі кірпіш өндіреді: ақ, сары, қызыл.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: силикатты материалдар туралы жалпы түсінік, силикатты материалдар классификациясы, шыны өндірісі, технологиялық схема

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. 
   Керамика өндірісінің шикізаты, типті процестері.
   
2. 
   Шынының типті процестері, шикізаты.
   
3. 
   Портландцементтің типті процестері, шикізаты.
   

1. 
   Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.-Т.1.С.304-329
   

Дәріс сұрақтары:

1. 
   Отынды химиялық өңдеу негізі.
   
2. 
   Энергетикалық мәселе, қазіргі күйі және болашағы.
   
3. 
   Отын түрлері.
   
4. 
   Тас көмірді кокстеу.
   

Тас көмір өсімдік қалдықтарының қоңыр көмірге қарағанда көбірек өзгеруінен түзілген жанғыш пайдалы қазба. Түсі қара, қара сұр, жылтыр және күңгірт. Құрамы (%) пен C-75-97, H-1,5- 5,7, O-1,5-1,7, S-0,5-4, N-1,5тей. Тау жыныстарының жоғары қысым мен температура жағдайында жоғары сатыдағы өсімдіктердің ыдыраған қалдықтарынан түзіледі. Тас көмір өзінің беретін жылуына және құрамындағы органикалық заттардың мөлшеріне қарай өндірісте бірнеше топқа бөлінеді.

Кокс химия өнеркәсібі. Қатты отындардың кокстің (тас көмір, жанғыш сланец т.б.) 40-45% астамы химия өнеркәсібінде қайта өңдеуге жеткізіледі. Одан жанғыш кокс және кос газы, смола, синтездеу арқылы аммиак газы өндіріледі. Бұл процесс ауа қатынастырмай химиялық жолмен 1000-1200⁰C кокс пештерінде алады. Кокс органикалық заттардан тазарған таза көмір.Коксты 1735 жылы алғаш рет Ұлыбритания елі шойын балқытуға қолданған.

Көмірді кокстегенде ыдырау прцесі бірнеше сатыдан өтеді. 250⁰С қа қыздырғанда су буы, СО және СО₂, 300 ⁰С та жеңіл шайырлар мен оттекті қосылыстар айырылғанда түзілетін су бөлінеді, 350⁰С-та тас көмір жұмсалып, қамыр тәрізді жұмсақ массаға айналады. 500⁰С-та алғашқы ұшқыш өнімдер мен қатты кеуек шала кокс түзіледі. 700⁰С-тан жоғары шамада шала кокс толығымен коксқа айналады. Бұдан шыққан ұшқыш өнімдерден ароматты қосылыстар, сутек, метан, этан алынады. Коксте қалған күкірт т.б. минералды заттар химиялық өзгеріске ұшырап басқа заттар түзіледі. Кокс пешінде отын ретінде генератор газы кокс газдары сияқты отындарды және олардың қоспаларын жағып қыздырады. Көмір камера қабырғаларынан басталып, ортасына қарай кокстеледі. Сол себепті кокстену процесі әр түрлі дәрежеде жүреді.

Сурет1. Тікелей костеу газын қайтаөңдеу сызбанұсқасы.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: отын түрлері, отынның энергетикалық сипаттамалары, қатты отынды өңдеу

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Отынның классификациясын келтірініз?

2. Көмірлерді химиялық өңдеудін негізгі әдістерін атап өтініз

3. Көмірлерді кокстеу дегеніміз не?

4. Қандай процесс қатты отынның гидрлеуі деп аталады?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. 
   Қайырбеков Ж.Қ, Әубәкіров Е.А. Ж.К. Мылтықбаева. Жалпы химиялық технология. – Алматы. 2009. 126-141 бет
   
2. 
   Тойбаев Ы.Қ., Жұбанов Қ.А., Садықов Ү.Ә. Химиялық технология негіздері. – Алматы. 2011.83-94 бет
   
3. 
   Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.-Т.2.С.154-191
   

Дәріс сұрақтары:

1. 
   Мұнай және газды өндіру әдістері
   
2. 
   Ректификация
   
3. 
   Крекинг, риформинг
   

Сонымен бірге мұнай құрамында ароматты көмірсутектерінен бензол және оның туындылары көп ядролы ароматты қосылыстар (нафтамен, антрацен, фенантрен т.б.) олардың гомологтары да кездеседі. Мұнайдың жылу шығарғыштық қабілеті 10400-11000 ккал кг.

Мұнай ең маңызды энергетикалық, химиялық минералдық шикізат. Қазіргі замандағы іштен жанатын және реактивтік двигательдердің отындары, түрлі жағар майлар мұнайдан алынады. Химия өнеркәсібінің көптеген салалары мұнай өнімдерінен мұнай газдарын өңдеуге негізделген.

Мұнай құрамындағы серік газдарды бөліп алу процесінде алдымен мұнай бетіндегі газдар, содан кейін қысымның төмендеуіне қарай мұнайдағы еріген газдар ажыратылады. Мысалы: 1т мұнайдан бөлінген газдың м³- нен өлшенген мөлшері газдық фактор деп аталады. Бөлініп алынған газдар отын және органикалық синтез үшін химия өнеркәсібіне шикізат ретінде қолданылады.

Мұнайды судан айыру мұнайға араласқан су механикалық немесе эмульсия күйінде болады. Оны бөлу үшін екі әдіс қолданылады. Егер су механикалық қоспа күйінде болса, оны тұндыру арқылы бөледі. Су мұнайдан ауыр болғандықтан ол мұнайдың астына тұнады. Тұндырылған су ағызылып жіберіледі. Соңғы кезде деэмульгатор тікелей мұнай құбырына жіберу тәсілі пайдаланып жүр. Деэмульгатор есебінде көбінесе май қышқылдардың этиленді тотықтары (R-COO(CH₂-CH₂)_nH Мұндағы R – дың шамасы 20 – көміртегінен, не одан жоғары болуы мүмкін) алынады.

Мұнай молекулалық массалары әр түрлі, қайнау температуралары бірдей емес көмірсутектерінің қоспасы болғандықтан, ол күйінде өндірісте қолданылмайды. Сол себепті оны әуелі айдау арқылы және фракцияларға (дистиляттарға) бөледі. Мұнайдың құрамында C₅ – C₁₄ көмірсутектері болатын және 40-200 ⁰C аралығында қайнайтын бензин, құрамында C₁₂ – C₁₈ көмірсутектері болатын және 120-240⁰C аралығында.

Бензин авиацияның және автомобильдердің іштен жанатын двигательдері үшін жанар май ретінде қолданылады. Авиацияның бензиннің қайнау шегі 40-180⁰C, ал автомобиль бензинінікі 50-200⁰C. Сол сияқты бензин майды, каучукты еріткіш ретінде, металды тазартуға т.б. қолданылады. Лигроин трактор үшін жанар май болып есептеледі.

Керосин трактор, реактивті ұшақтар мен ракеталар үшінижанар май.

Ал газоильден дизель жанар майлары өндіріледі.

Мұнайдан ашық түсті өнімдерді бөліп алғаннан кейін қара, тұтқыр – мазут (қара май) қалады. Қосымша айдау арқылы мазуттан автотрактор, авиация, дизель т.б. жанармайлар алынады. Мазутты өңдеп жанар май алумен бірге химиялық әдіспен бензин алуға болады.

Кейбір мұнай сорттарынан қатты көмірсуткетер қатарына жататын парафиндер, сол сияқты вазелин алынады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: мұнайды біріншілік өңдеу, мұнайды екіншілік өңдеу, мұнай көмірсутектерінің крекингісі, крекинг механизмі мен химизмі, каталитикалық риформинг

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Мұнайды сусыздандыру мен тұзсыздандыру операциялары не үшін жүргізіледі?

2. Мұнайдың біріншілік пен екіншілік өңдеу процестерінде қандай айырмашылық бар?

3. Каталитикалық крекингтің термиялық крекингпен салыстырғанда қандай айырмашылығы бар?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. 
   Қайырбеков Ж.Қ, Әубәкіров Е.А. Ж.К. Мылтықбаева. Жалпы химиялық технология. – Алматы. 2009. 141-169 бет
   
2. 
   Тойбаев Ы.Қ., Жұбанов Қ.А., Садықов Ү.Ә. Химиялық технология негіздері. – Алматы. 2011.98-111 бет
   
3. 
   Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.-Т.2.С.114-154
   

Дәріс жоспары:

1. 
   Өнеркәсіптік органикалық синтез принципі.
   
2. 
   Шикізат, типті химико – технологиялық процестер.
   

Органикалық синтез үшін кәдімгі органикалық синтездің процестері қолданылады: галогендеу, сульфирлеу, тотығу, тотықсыздану, гидрлеу, дегидрлеу, гидратация, дегидратация, нитрлеу, алкилдеу, циклдеу, изомеризациялау, конденсациялау, этерификациялау, т.б. Өндірістік органикалық синтездің негізінен синтез реакцияларына, дәлірек айтқанда жай және күрделі заттардың алынуына негізделген.

Органикалық синтез процесі өнімінің шығымын арттыру үшін инициатор, фотосинтез, радиациялы сәуленеуді қолданады. Радиациялы сәулелену көмегімен парафинді көмірсутектер, бензолдың хлорлануы, этиленнің полимеризациясы каучуктың вулканизациясы сияқты процестерді тиімді өткізуге болады. Осы радиациалы сәуленеу көмегімен сульфохлорланған полиэтилен жоғары температураға тұрақтылығымен, сонымен қатар қышқыл және күшті тоықтырғыштарға, озонға төзімді келеді.

Органикалық синтез процестері мұнай өңдейтін зауыттардың технологиялық схемасына тікелей әсер етеді. Әрбір органикалық синтез процестері әр өндіріс орнында өндірілетін өнімдердің түріне байланысты қолданылады.

Метанол (метил спирті) СО синтез газын қолдану арқылы синтездейді:

CO + 2H₂ = CH₃OH + Q

Сурет 1. Метанолды синтездеу қондырғысының сызбанұсқасы

(C₆H₁₀O₅)_n + n/2 H₂O = n/2 C₁₂H₂₂O₁₁

30⁰С дейін суыған ерітіндіге ашытқы қосса олардың құрамындағы ферменттердің қатысында мальтоза глюкозаға дейін гидролизденеді де, ол спиртті күйге ауысады. Сонымен қатар СО₂ газы бөлінеді.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O = 2C₆H₁₂O₆

Гидролизді 0,5% - қ күкірт қышқылында, 180 -190⁰С температурада, 10⁶ – 1,2 *10⁶ н/м² қысымда жүргізеді. Одан кейін гидролизатты қайнатып буландырады. Содан соң әктаспен нейтралданып алынған СО₂ – ден құрғақ мұз жасап, құрамында 1,5% спирті бар өнімді ректификациялап, гидролизді спиртті алады.

Этиленнің гидратациясы екі әдіспен жүзеге асады: күкірт қышқылы және қатты катализатор қатысында этиленнің су буымен тікелей әрекеттесуі. Күкірт қышқылды әдіс А.М. Бутлеровпен ашылған. Ол келесі сатылардан тұрады:

1. 
   Этиленнің күкірт қышқылымен күкірт қышқылды эфирлер түзе адсорбциялануы.
   
2. 
   Эфир гидролизі.
   
3. 
   Спирттің бөлінуі және ректификациялануы.
   
4. 
   Күкірт қышқылының концентрленуі.
   

C₂H₄ + H₂SO₄ = C₂H₅OSO₃H

C₂H₅OSO₃H + C₂H₄ = (C₂H₅O)₂SO₂

(C₂H₅O)₂SO₂ + C₂H₄ = 2C₂H₅OSO₃H

Этилен күкірт қышқылымен басқа газ тәрізді олефиндерге қарағанда аздаған жылдамдықпен жұтылады. Содан соң екінші саты гидролиз жүргізеді:

C₂H₅OSO₃H + H2O = C₂H₅OH + H₂SO₄

Сонымен қатар диэтилсульфидиінің де қосалқы өнім ретінде түзілуі мүмкін:

(C₂H₅O)₂SO₂ + 2H₂O = 2C₂H₅OH + H₂SO₄

Этиленнің бұл гидратация процесі экзотермиялық реакция болып саналады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: негізгі органикалық синтездің өнімдері, негізгі органикалық синтездің шикізаттары мен процестері, этанол өңдірісі, технологиялық схема

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. 
   Өнеркәсіптік органикалық синтез принципі.
   
2. 
   Органикалық синтез шикізаты.
   
3. 
   Органикалық синтездің типті химико – технологиялық процестері.
   

1. 
   Қайырбеков Ж.Қ, Әубәкіров Е.А. Ж.К. Мылтықбаева. Жалпы химиялық технология. – Алматы. 2009. 205-222 бет
   
2. 
   Тойбаев Ы.Қ., Жұбанов Қ.А., Садықов Ү.Ә. Химиялық технология негіздері. – Алматы. 2011.219-225 бет
   
3. 
   Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.-Т.2.С.236-244, 259-294
   

План лекции:

1. Технологические свойства и применение

2. Производство уксусной кислоты

Технологическая схема производства уксусной кислоты: 1-смеситель катализаторного раствора, 2-смеситель раствора ацетальдегида, 3-окислительная колонна (реактор), 4-брызгоуловитель, 5- рассольный конденсатор, 6-сепаратор жидкости и газа, 7-ректификационная колонна

Основной аппарат технологической схемы – окислительная колонна. Она представляет цилиндр с расширенной верхней частью, играющей роль брызгоуловителя, высотой 12 и диаметром 1 м. Колонна изготовлена из алюминия или хромоникелевой стали, мало подверженных коррозии в уксуснокислой среде. Внутри колонна имеет полки, между которыми размещены змеевиковые холодильники для отвода реакционного тепла и несколько труб для подачи кислорода.

Товарным продуктом в этом методе является уксусная кислота концентрацией после двухкратной ректификации 97,5-98,5% мас. Выход уксусной кислоты составляет 92% при степени превращения ацетальдегида 0,98.

Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции: технологические свойства и применение уксусной кислоты, производство уксусной кислоты, технологическая схема

Вопросы для самоконтроля:

Перечислите важнейшие направления использования уксусной кислоты

Из каких видов сырья может быть получена уксусная кислота?

Рекомендуемая литература:

1. 
   Тойбаев Ы.Қ., Жұбанов Қ.А., Садықов Ү.Ә. Химиялық технология негіздері. – Алматы. 2011.230-232 бет
   
2. 
   Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.-Т.2.С.309-318