- •С.Г. Козлов, м.А. Куликов основыхимической технологии
- •240301.65 «Химическая технология неорганических веществ»
- •Введение
- •1. Общие понятия о химическом производстве
- •1.1. Химическая технология как наука
- •1.2. Связь химической технологии с другими науками
- •1.3. Развитие химической технологии
- •1.4. Классификация химической технологии
- •2. Компоненты химического производства
- •2.1. Сырье в химическом производстве
- •2.1.1. Основные определения
- •2.1.2. Классификация сырья
- •2.1.3. Ресурсы и рациональное использование сырья
- •2.1.4. Подготовка минерального сырья
- •2.1.5. Очистка и разделение газовых смесей
- •2.2. Энергия в химической технологии
- •2.2.1. Использование энергии в химической технологии
- •2.2.2. Источники энергии. Классификация источников энергии
- •2.2.3. Рациональное использование энергии
- •2.2.4.Новые виды энергии в химической технологии
- •2.3. Вода в химической промышленности
- •2.3.1. Основные показатели качества воды
- •2.3.2. Промышленная водоподготовка
- •2.4. Воздух в химической технологии
- •3. Критерии оценки эффективности химического производства
- •3.1. Технические показатели
- •3.2. Экономические показатели
- •3.3. Эксплуатационные показатели
- •3.4. Социальные показатели
- •3.5. Материальный и энергетический баланс химического производства
- •4. Системный подход в изучении химико-технологического процесса
- •4.1. Общие понятия и определения
- •4.2. Химико-технологическая система как объект моделирования
- •4.3. Операторы
- •4.4. Матричное представление моделей
- •4.5. Подсистемы хтс
- •4.6. Связи
- •4.7. Классификация технологических схем
- •4.8. Системный подход к разработке технологии производства
- •4.8.1. Методологические принципы
- •4.8.2. Выбор технологии производства продукции
- •4.9. Оптимизация производства
- •4.9.1. Декомпозиция химико-технологических систем
- •4.9.2. Оптимизация химико-технологических систем
- •5. Общие закономерности химических процессов
- •5.1. Понятие о химическом процессе
- •5.2. Классификация химических реакций
- •5.3. Виды химических реакций
- •5.4. Характеристика гомогенных процессов
- •5.5. Основные закономерности гомогенных процессов
- •5.6. Интенсификация гомогенных процессов
- •5.7. Гетерогенные некаталитические процессы
- •5.8. Интенсификация процессов, основанных на необратимых реакциях
- •5.9. Интенсификация процессов, основанных на обратимых реакциях
- •6. Гетерогенный катализ
- •6.1. Общие положения катализа
- •6.2. Процессы адсорбции и хемосорбции в гетерогенном катализе
- •6.2.1. Теория адсорбции Лэнгмюра
- •6.2.2. Нелэнгмюровская адсорбция
- •6.3. Механизм гетерогенных каталитических процессов
- •6.3.1. Внешняя диффузия
- •6.3.2. Внутренняя диффузия
- •6.4. Основные требования к гетерогенным катализаторам
- •6.5. Основные структурные параметры гетерогенных катализаторов
- •6.6. Технологические свойства гетерогенных катализаторов
- •6.7. Классификация гетерогенных катализаторов
- •6.8. Состав катализаторов
- •6.9. Приготовление катализаторов
- •7. Гомогенный катализ
- •7.1. Кислотный (основной) катализ
- •7.1.1. Специфический кислотный катализ
- •7.1.2. Специфический основной катализ
- •7.1.3. Общий кислотный катализ
- •7.1.4. Общий основной катализ
- •7.1.5. Электрофильный катализ
- •7.1.6. Кинетика реакций кислотно-основного катализа
- •7.2. Металлокомплексный катализ
- •7.3. Ферментативный катализ
- •8. Химические реакторы
- •8.1. Принципы классификации химических реакторов
- •8.2. Принципы проектирования химических реакторов
- •8.2.1. Моделирование химических реакторов и протекающих в них процессов
- •8.2.2. Структура математической модели химического реактора
- •8.2.3. Уравнение материального баланса для элементарного объема проточного реактора
- •8.3. Химические реакторы с идеальной структурой потока в изотермическом режиме
- •8.3.1. Реактор идеального смешения (рис)
- •8.3.2. Реактор идеального вытеснения (рив)
- •8.3.3. Примеры аналитического решения математической модели
- •8.4. Сравнение эффективности проточных реакторов идеального смешения и идеального вытеснения
- •8.5. Конструкции реакторов
- •8.5.1. Требования к реакторным конструкциям
- •8.5.2. Типизация реакторов
- •8.5.3. Примеры конструкций реакторов
- •9. Переработка природного минерального сырья
- •9.1. Процессы растворения
- •9.2. Процессы кристаллизации
- •9.3. Химическое осаждение
- •9.4. Процессы переработки труднорастворимого сырья
- •10. Химические предприятия верхнекамья
- •10.1. Оао «Уралкалий»
- •10.2. Филиал «Азот» оао «охк уралхим»
- •10.3. Оао «Березниковский содовый завод»
- •10.4. Ооо «Сода-хлорат»
- •10.5. Оао «Метафракс»
- •Рекомендуемая литература
10. Химические предприятия верхнекамья
На территории Верхнекамья функционируют следующие предприятия, выпускающие химическую продукцию: ОАО «Уралкалий», филиал «Азот» ОАО «ОХК УРАЛХИМ», ОАО «Березниковский содовый завод», ООО «Сода-хлорат», ОАО «Метафракс».
10.1. Оао «Уралкалий»
ОАО «Уралкалий» выпускает два основных вида продукции: стандартный хлористый калий и гранулированный хлористый калий (гранулят).
Стандартный хлористый калий может быть белого и розового цветов. Розовый хлористый калий используется для непосредственного внесения в почву. Белый хлористый калий используется как для непосредственного внесения в почву, так и для производства смешанных азотно-фосфорно-калийных удобрений, а также применяется в промышленности. Белый хлористый калий представлен в следующих спецификациях: 95 %, 98 %, 99 %.
Гранулят является продуктом более высокой степени переработки, который используется главным образом в странах, применяющих наиболее передовые методы удобрения почвы. Грануляция замедляет впитывание удобряющих питательных элементов в почву, что, в свою очередь, продлевает действие удобрений.
Существует несколько способов получения хлорида калия.
Галургический способ выделения хлорида калия из сильвинита или метод избирательного растворения и раздельной кристаллизации основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии, т.е. в системе «КСl – NаСl – Н2О». В растворах, насыщенных обеими солями, при повышении температуры от 20 – 25 до 90 – 1000С содержание хлорида калия возрастает примерно в два раза, а хлорида натрия несколько уменьшается. При охлаждении такого горячего раствора он становится пересыщенным относительно хлорида калия, который будет кристаллизоваться, а хлорид натрия останется в растворе.
В основе флотационного способа лежит различная способность поверхностей минералов, входящих в состав обогащаемой руды, смачиваться водой. Особенности флотации: исходное сырьё хорошо растворимо и разделение солей происходит в растворах, насыщенных этими солями.
Технологические схемы флотационного производства хлорида калия зависят от минералогического и гранулометрического состава флотируемого сильвинита: содержания в нем примесей (глинистых шламов), размеров зерен компонентов и различаются методами обработки глинистых шламов.
Флотационный метод эффективен при извлечении хлорида калия из высококачественных сильвинитовых руд, содержащих незначительное количество шлама. Степень извлечения хлорида калия достигает 90 – 92 %, а готовый продукт содержит 93 – 95 % соли.
10.2. Филиал «Азот» оао «охк уралхим»
Филиал «Азот» ОАО «ОХК УРАЛХИМ» в г. Березники – одно из крупнейших предприятий среди отечественных производителей аммиака, неконцентрированной азотной кислоты и азотных удобрений. Предприятие является единственным в России производителем высших алифатических аминов, калиевой и натриевой селитры, кристаллического нитрита натрия. Завод также выпускает пористую модифицированную аммиачную селитру, которая пользуется большим спросом внутри страны и за рубежом.
Производство синтетического аммиака выполнено в одну технологическую линию, метод производства – непрерывный. Исходным сырьём для получения аммиака являются природный газ и атмосферный воздух. Основными стадиями технологического процесса являются: очистка природного газа от сернистых соединений; паровая каталитическая конверсия природного газа в трубчатой печи; паровоздушная конверсия остаточного метана в шахтном конверторе; двухступенчатая конверсия оксида углерода; двухпоточная моноэтаноламиновая очистка газа от диоксида углерода; тонкая очистка азотоводородной смеси от оксидов углерода методом метанирования; синтез аммиака при давлении 32,0 МПа.
Выделение аммиака из газовой смеси осуществляется с применением абсорбционно-холодильных установок.
Производство карбамида основано на реакции взаимодействия аммиака с углекислым газом. Процесс синтеза ведут при температуре 190 – 1980С и давлении 19,5 – 22,0 МПа. Технологический процесс организован по схеме с полным жидкостным рециклом. Продукт выпускается в приллированном виде. Для улучшения потребительских свойств в плав перед гранулированием вводится кондиционирующая добавка КФК – карбамидо-формальдегидный концентрат.
Процесс производства гранулированной аммиачной селитры осуществляется на двух однотипных технологических агрегатах на общей поточно-транспортной системе. Технологическая схема включает следующие основные стадии: нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком, упаривание раствора нитрата аммония до состояния плава и гранулирование методом приллирования. Для снижения слёживаемости аммиачной селитры вводится магнезиальная добавка в виде раствора нитрата магния.
Производство неконцентрированной азотной кислоты осуществляется методом контактного окисления аммиака под единым давлением 0,73 МПа. Технология производства включает две основные стадии: окисление аммиака до оксида азота NO и переработка его до высших оксидов азота и последующее поглощение их водой.
Производство калиевой селитры конверсионным методом основано на процессе обменного разложения между нитратом натрия и хлоридом калия в выпарном аппарате, отделения выпавшего в осадок хлорида натрия от раствора нитрата калия, дальнейшей кристаллизации раствора нитрата калия с получением кристаллов калиевой селитры. Для получения 100% рассыпчатости калиевую селитру обрабатывают раствором сульфонола.
Производство нитрита и нитрата натрия основано на абсорбции оксидов азота, полученных окислением аммиака кислородом воздуха на платиновом катализаторе, раствором кальцинированной соды с получением нитрит-нитратных щелоков, из которых после упаривания и кристаллизации производится отделение кристаллов нитрита натрия.
Маточный раствор после отделения кристаллов нитрита натрия подвергается инверсии азотной кислотой. Образовавшийся раствор нитрата натрия упаривают и кристаллизуют нитрат натрия.
Метод производства высших алифатических аминов заключается в гидрирующем аминировании синтетических жирных кислот, смесевых кислот и натуральных жирных кислот. Технологический процесс осуществляется при давлении 15 – 22 МПа и температуре 300 – 3400С на алюмо-кобальт-молибденовом катализаторе. Образовавшуюся смесь подвергают ректификации с получением двух продуктов: амины первичные дистиллированные (основной продукт) и кубовые амины (побочный продукт). В производстве возможно получение высших аминов фракций С17 – С20, С16 – С22, С10 – С14.
