- •Химиялық технологияның жалпы мәселелері і тарау. Химиялық технологияның мазмұны
- •Химия өндірістерінің ғылыми негіздері
- •Химия өндірістерін ұйымдастыру
- •Химия өндірістерінің маңызы және дамуы
- •Қазақстанда химия өндірістерінің дамуы
- •1.5 Химия өндірістерін технологиялық негізге байланысты жіктеу
- •1.6 Техникалық-экономикалық көрсеткіштер
- •1.7 Химиялық технология процестерін қарқындандыру
- •7.1.1 Процестердің технологиялық сұлбасы
- •1.8 Реагенттердің және энергетика ағындарының бағыты
- •1.9 Технологиялық сұлбаны болжағандағы жалпы пікір
- •1.10 Химиялық техниканың негізгі даму жолдары.
- •Технологиялық процестегі материалдық және энергетикалық баланс
- •2.2 Шикізатты байыту принциптері
- •Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар (1-2)
- •3.1 Табиғи және өнеркәсіп суларына сипаттама
- •3.2 Өндіріс әдістерімен суды тазарту
- •3.3 Су қағының түрлері, оны болдырмау және одан тазарту әдістері
- •3.3.1 Су қағының химиялық құрамына байлаынсты түрлері
- •3.3.2 Су қағының түзілуіне қарсы шаралар
- •3.3.3 Су қағын тазарту әдстері
- •3.3.4 Қоршаған ортаны қорғау
- •3.4 Өндірістің ағынды суларын тазарту
- •5.3 Химиялық-технологиялық процестердің термодинамикасы
- •5.4 Тепе-теңдіктегі технологиялық процестер
- •5.5 Химиялық реакцияның жылдамдығы
- •5.5 Катализ
- •6.1 Отынды шикізат ретінде термиялық өңдеу.
- •6.2 Көмірді кокстеу
- •6.3 Қатты отынды газға айналдыру
- •Көмірді гидрогендеу
- •Сұйық отынды химиялық әдіспен өңдеу
- •6.5.1 Мұнай және мұнай өнімдерінің қасиеттері және құрамы
- •6.5.3 Мұнайды және мұнай өнімдерін өңдеу әдістері
- •6.6 Мұнайды және мұнай өнімдерін жоғары температурада химиялық әдістермен өңдеу
- •6.7 Мұнай өнімдерін тазарту
- •Басты химиялық өнімдерді өндіру технологиясы
- •7.1 Табиғи газдардан конверсиялау
- •7.2 Метанды су буымен катализдік конверсиялау
- •8.3 Синтетикалық аммиак өндірудің сұлбасы
- •9.1 Азот қышқылын өндіру әдістері
- •9.2 Азот қышқылын аммиакты тотықтырып алу әдәсәнәң физикалық-химиялық негізі
- •9.2.1. Азот (іі) оксидінің азот (іv) диоксидіне тотығуы
- •Тепе-теңдік константасының температураға тәуелділігі
- •9.2.2 Азот диоксидін және оның димерінің абсорбциялану сұлбасы
- •9.3 Сұйылтылған азот қышқылын өндіру
- •9.4 Азот қышқылын концентрлеу
- •Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар (3-4):
- •10.2 Күкірт қышқылын өндіру әдістері
- •Қайталауға және өздік бағылауға арналған сұрақтар мен есептер (1-2)
- •4. Күкірт қышқылын концентрлеу
- •10.4 Күкірт қышқыл өндірістерінің дамуының негізгі бағыттары
- •Хі тарау. Минералдық тыңайтқыштарды өндіру
- •11.1. Тыңайтқыштарды жіктеу
- •Қайталауға және өзіндік бақылауға арналған сұрақтар мен тапсырмалар
- •11.2 Фосфор тыңайтқыштары
- •11.2.1Фосфор тыңайтқыштарын өндіріу технологиясының негізгі мақсаттары
- •11.2.2. Фосфор қышқылдарын жіктеу.
- •11.2.3 Табиғи тыңайтқыштардан фосфор қышқылын өнідіру әдісі
- •11.2.4 Суперфосфатты өндіру
- •11.2.5 Суперфосфатты өндірудің физикалық-химиялық негізі.
- •11.2.6 Концентрлі тыңайтқыштарды өндіру
- •Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар(2);
- •Фосфор қышқылын өндіру
- •Фосфаттарды азот қышқылымен өңдеу
- •11.5 Карбамидті (несеп нәрін) ((nн2)2со) өндіру
- •12.1 Күйдіргіш натр өндіру
- •12.2 Электрхимиялық әдіспен күйдіргіш натр және хлорды өндіру
- •12.3 Хлор және күйдіргіш натр өндірудін физикалық-химиялық негізі
- •12.4 Ас тұзының ерітіндісін сұйық катодты электролиздік астауда электролиздеу
- •12.5 Электролиз өнімін өңдеу
- •Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар (3-5):
- •Хііі – тарау. Органикалық синтез
- •13.1 Органикалық синтездеу өнеркәсіптеріндегі негізгі процесстер және шикізаттар
- •13.2 Көміртек (іі) оксидіне негізделген синтездер. Метил спиртін өңдеу
- •Қысымға байланысты метанолдың тепе-теңдік концентрациясы
- •13.3 Олефиндерге негізделген синтездер
- •13.3.1 Синтетикалық этил спиртін өндіру
- •13.3.2 Этиленді тікелей гидраттандыру әдісімен этанолды синтездеу
- •Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар (1-3):
- •13.4 Ацетиленге негізделген синтездер
- •13.4.1 Ацетиленді өндіру және өңдеу
- •13.4.2 Ацетальдегидті өндіру.
- •13.4.3 Сірке альдегидінен сірке қышқылын өндіру
- •14.1 Целлюлозаны өндіру
- •14.1.1 Целлюлоза өндірісінің технологиялық процестерінің негізгі салалары
- •14.1.2 Сульфит әдісімен ағаш целлюлозасын өндіру
- •14.2.1 Вискоза талшығын өндіру
- •14.2.2 Капрон талшығын өндіру
- •14.2.3 Лавсан полэфир талшығын өндіру
- •14.3 Пластикалық массаларды өндіру
- •14.3.1 Пластикалық массалар құрамы
- •14.4 Поликонденсациялық пластмассалар.
- •14.5 Каучуктарды және резинаны өндіру.
- •14.5.1 Синтетикалық каучуктар
- •14.5.2 Бутадиен – стирол каучуктері (скс, скмс)
- •3. Стехиометрлік баланс теңдеуі
- •3.1 Реакцияның тәуелсіз сатыларын анықтауға стехиометрлік коэфициенттерінің матрицасы
- •4. Экспериментмүмкіндік береді.
- •4.1 Экспериментті жоспарлау
- •Регрессия теңдеуі, регрессия теңдеуінің коэфициенттері
- •Экспериментті жоспарлағандағы гипотезаларды тексеру
- •Регрессия теңдеуін интерпретациялау
- •5 Идеалдық ығыстыру және араластыру реакторының математикалық моделі
- •5.1 Идеалдық ығыстыру және идеалдық араластыру реакторларының модельдерін реакция жылдамдықтары бойынша салыстыру
- •5.2 Идеалдық араластыру реакторларының каскадасының математикалық моделі.
- •6 Құрылымдық талдау әдістері
- •6.1 Бөлінетін ағымдардың оңтайлы жиынтығын анықтауға
- •6.2 Ақпараттық блок сұлба және процесс матрицасы
- •6.3 Ағымдар, инциденциялар және аралас матрицаларды анықтау
- •6.4 Тұйықтылығы үзілген тұйық сұлбалар,рецикуляциялық тізбектіліктер
- •6.5 Параметрлік сезімталдық және процестердің тұрақтылығы
- •8 Ректификациялық колоннаны математикалық түрде сипаттау (жазу)
- •8.2 Колонна диаметрін және тәрелкеаралық қашықтықты есептеу
- •8.3 Тәрелкелердің жұмыс істеу қабілеттілігін есептеу
- •8.4 Қайнатқыштарды математикалық түрде жазу(сипаттау)
- •8.5 Конденсаторлар
- •9.Ректификациялық колонналардың тәрелкелеріндегі масса тасымалдаудың тиімділігін бағалау
- •10.Ректификация процесін есептеу әдістері
- •Пайдаланылған әдебиеттер
- •Қосымша
13.2 Көміртек (іі) оксидіне негізделген синтездер. Метил спиртін өңдеу
1933 жылға дейін метил спирті ағашты құрғақ айдау әдісімен өндірілген ( осы себептен метанол – ағаш спирті деп аталынады). Әрбір кубометр ағаштан 3-6 кг метанол өндірілген. Қазіргі кезде метил спиртін синтез гшаздан өндіреді. Метил спиртін синтездеудің физикалық – химиялық негізі және технологиясы аммиакты синтездеу әдісіне ұқсас. Синтез газ (CO+H2) азот-сутек қоспасы сияқты генератор газдарын немесе табиғи газдарды конверсиялау әдістерімен өндіріледі. Метил спирті формальдегид, диметилсульфат, антидетонация қоспаларын, ингибиторларды, антифриздарды, метиламинды, акрил қышқылының метил эфирін, лактарды, бояуларды және басқа да көптеген заттарды өндіруге шикізат ретінде ерекше мол мөлшерде қолданылады. Метил спирті таза күйінде мотор отынына қоспа ретінде және еріткіш ретінде қолданылады.
Метил спиртін синтездеу процессі жоғары қысымда және үлкен температурада катализатордың қатысымен жүреді. Метил спиртінің шығымы аммиак шығымы сияқты аз болғандықтан технологиялық процесс үздіксіз тұйық сұлбамен жүреді, реагенттер толық аяғына дейін әрекеттеспейді. Аммиак және метил спиртінің синтездеу әдістерінің технологиясы бірдей болғандықтан аппаратура құрылысы және технологиясы метил спиртін синтездеуге сақталынған.
Метил спиртін синтездеуге СО және Н2 қоспасын 1:2-ден 1:4 қатынаста дайындайды. Синтез процессін 375-4000С температурада 20-30МПа қысымда мырыш-хром (8ZnO+Cr2O5) қоспасынан құралған катализатордың қатысуымен жүргізеді.
Процесстің негізгі реакциясы:
CO+2H2↔CH3OH+111кДж
Егер қысым оңтайлы қысымнан төмен, температура оңтайлы температурадан жоғары болса, мынадай қосымша реакциялардың жүруі ықтимал:
CO+H2↔CH2O+8.4кДж (1)
CO+3H2↔CH4+H2O+209 кДж (2)
2CO+2H2↔CH4+CO2+252 кДж (3)
2CO↔CO2+C (4)
2CH3-OH→CH3-O-CH3+H2O (5)
CH3-OH+nCO+2nH2↔CH3(CH2)nOH + nH2O (6)
CH3.-OH+H2→CH4+H2O (7)
Көрсетілген процесстермен (1-7) салыстырғанда, метил спиртін синтездеу процессі көлем ең көп мөлшерде кішірейетін бағытта жүретін болғандықтан, Ле-Шателье принципі бойынша қысым үлкейген сайын тепе-теңдік метил спирті түзілетін бағытқа ығысуына сәйкес үлкен қысым негізгі реакцияны жылдамдатып, қосымша реакцияларды басады.
11-кесте
Қысымға байланысты метанолдың тепе-теңдік концентрациясы
-
Қысым, МПа
Әр түрлі температурадағы метанол концентрациясы, %
3000С
3500С
5,0
9,9
-
10,0
26,3
8,3
20,0
53,4
24,0
30,0
76,0
37,7
40,0
86,0
53,1
11-кестеде 3000С және 3500С температураларда 5,0-ден 40,0 мПа қысым аралығында, 33,3% СО және 66,7 % Н2 қоспасынан түзілген метанолдың тепе-теңдік концентрациясы келтірілген.
Синтез – газ синтез колоннасынан бір рет өткенде алғашқы қоспаның соңғы затқа (метил спиртіне) айналу дәрежесі 5%-тен 20 %аралығында ғана болады, осы себептен метил спирті бөлініп алынғаннан кейін реакцияласпаған қоспа қалдығы жаңа қоспамен араластырылып контакт аппаратына ( синтез колоннасына) жіберіледі, яғни процесс ( тұйық) циклді түрде жүреді.
Метил спиртін синтездеу процессі үлкен көлем жылдамдығында жүреді – 10000-300000С.
Синтез сұлбасы 13-суретте көрсетілген.
Тазартылған бастапқы қоспа компрессормен (1) 25,0 мПа қысымға қысылып, араластырғышта (2) қайта айналып, келген газ қоспасымен араласып, майдан тазартылуға сүзгіштен (3) өтеді. Жылу алмасу аппаратында (4) 2200С температураға дейін реакцияласқан газ қызуымен қызады. Қызған газ қоспасы синтез колоннасына (Н=12-18 м, ішкі диаметрі -0,8-1,2м және қабырға қалыңдығы -0,09-0,1м) жіберіледі. Қажетті температурада реакция температурасымен сақталынады. Егер температураны төмендету қажет болса, колоннаға төменнен салқын газқоспасын енгізеді. Контактыланған газ колоннагның төменгі жағынан шығып жылуын бастапқы жылу алмасудағы газ қоспасына беріп, су суытқыш-конденсатор (7) арқылы сеператорға (8) келіп, реакцияласпаған газ қоспасынан 96-ды шикі спирт бөлініп алынады, реакцияласпаған газ қоспасы компрессор (5) мен керекті қысымға дейін қысылып араластырғышқа (2) жіберіледі, метил спирті шикі спирт жинағышқа (9) құйылады.
Қайта айналатын газ қоспасының құрамында қосымша процесстердің өнімдері (метан, азот, көміртек оксиді және т.б) көп мөлшерде жиналуына байланысты, оқтын-оқтын қайта айналатын газдың бір сыпырасын өртеп, қалғанын жаңартады. 1 т метил спиртін алуға шамамен 700 м3 СО және 1400-2000 м3 Н2 жұмсалынады.
Синтез кезінде көміртек (ІІ) оксиді колонна қабырғасымен әрекеттесіп пентакарбонилін Fe(CO)5 түзеді, ол катализатор бетінде ыдырап дисперсияланған темір түзіліп, катализатордың бетін қаптайды. Катализатордың темірмен қапталуы метан түзілетін қосымша процессті күшейтеді. Сондықтан оралатын газды зиянды заттардан активті көмірмен тазартады, колонна қабырғасын мыспен қаптайды немесе сапалы легирленген болаттан дайындайды. Өндірілген шикі спиртті бірнеше рет ректификациялап, тазартып таза метил спиртін алады.