книги из ГПНТБ / Фурмер, И. Э. Общая химическая технология учеб. пособие

нения на данном производстве, но могут служить сырьем при про­ изводстве некоторых химических продуктов.

Сырье — неотъемлемый элемент любого химико-технологического процесса, во многом определяющий его технику и экономику.

Окружающая нас природа служит неисчерпаемой кладовой, из которой химическая промышленность получает сырье. По мере разви­ тия науки и техники все новые и новые полезные ископаемые исполь­ зуются для производства химических продуктов, появляются новые виды сырья, расширяется сырьевая база промышленности.

На химических заводах перерабатывают самое разнообразное сырье. Химия использует кристаллы поваренной соли при получении искусственной кожи и трикотажного белья, фармацевтических пре­ паратов и электроизоляционных материалов. Из угля химики произ­ водят детали сложнейших машин, красители, предметы широкого потребления. Эластичный каучук, твердые пластические массы, проч­ ное и красивое волокно, удобрения, лаки, растворители, лекарства, моющие средства — таков далеко не полный перечень продуктов, получаемых из нефти и природных газов. С Кольского полуострова на химические заводы для производства удобрений привозят светло-се­ рый камень — апатитовую руду, названный «камнем плодородия». Из этой руды, кроме удобрений, получают соду, алюминий для авиа­ ционной промышленности, цемент для строительства. Песок в руках химиков превращается в стекло, цемент, смазки и пленки, выдержи­ вающие высокую температуру, а воздух — в удобрения, трикотаж­ ные изделия, красители.

Виды сырья. Трудно перечислить все исходные материалы, кото­ рые перерабатываются на химических предприятиях. Однако, несмот­ ря на широкое разнообразие, сырье химической промышленности мож­

ископаемые, которые при данном уровне техники могут быть эконо­ мически эффективно использованы в народном хозяйстве. Обычно минеральное сырье делят на три вида: рудное, нерудное и горючее.

Р у д н ы м м и н е р а л ь н ы м с ы р ь е м называют горные породы, из которых могут быть экономически выгодно получены ме­ таллы. При переработке некоторых видов рудного сырья наряду с металлами получают и химические продукты. Например, одновре­ менно с получением меди, цинка, никеля производят серную кислоту.

Н е р у д н о е м и н е р а л ь н о е с ы р ь е — это горные по­ роды, используемые в производстве химических, строительных и дру­ гих неметаллических материалов и не являющиеся источником полу­ чения металлов. Сюда относятся сырье, содержащее серу, фосфориты,

11

Использование минерального сырья

I

12

химических продуктов. Некоторые примеры использования нерудного

торф, горючие сланцы, природный газ и т. д. Из горючего сырья хи­ мики получают разнообразнейшие продукты, о чем свидетельствуют

получения тепла, но и источники получения огромных материальных ценностей.

Каменный и другие угли дают нам красители, лекарственные препараты; красивые и изящные изделия из химических волокон, разнообразные изделия из пластических масс, полупроводниковые материалы для транзисторных радиоприемников, телевизоров, удобре­ ния. В качестве сырья широко используются угли Донбасса, Куз­ басса, Караганды,Подмосковья.

Одно из самых ценных веществ, которым одарила нас природа, — это нефть. Трудно сейчас представить себе нашу жизнь без самолетов, автомобилей, тракторов, комбайнов, топливо для которых получают из нефти. Нефть — это еще и сырье для получения волокон, синте­ тических каучуков, пластических масс, моющих средств. Не напрасно нефть называют «черным золотом», ее богатейшие запасы расположе­ ны на Кавказе, в Башкирии, Татарии. В последнее время открыты нефтяные месторождения в Сибири.

На тысячи километров протянулись по Советскому Союзу газо­ проводы, по которым со Средней Волги, Украины, Бухары, Северного Кавказа на химические предприятия поступает для переработки при­ родный газ. Из газа получают удобрения, пластические массы, лаки, химические волокна и т. д.

Вразличных районах Советского Союза добывают минеральное сырье. Трудами советских ученых В. И. Вернадского, Н. С. Курни­ кова, А. Е. Ферсмана, И. М. Губкина и других разработаны основы разведки, добычи и переработки различных видов сырья. С имена­ ми этих ученых связаны разведка и разработка месторождений апа­ титов на Кольском полуострове, калийных солей на Урале в районе Соликамска, нефтей Баку, Грозного, Башкирии.

Внастоящее время Советский Союз занимает первое место в мире по разведанным запасам серы, фосфоритов и апатитов, калийных со­

лей, поваренной соли и других видов сырья. Эти запасы непрерывно возрастают благодаря плодотворной работе советских геологов, про­ должающих славные традиции своих учителей.

Растительное сырье и животное сырье по своему назначению делит­ ся на пищевое и техническое. К п и щ е в о м у с ы р ь ю относятся продукты сельского, лесного и рыбного хозяйства, которые исполь­ зуются для пищевых целей (картофель, сахарная свекла, хлебные злаки, пищевые жиры и т. п.). Химическая и другие отрасли промыш­ ленности используют т е х н и ч е с к о е р а с т и т е л ь н о е и ж и в о т н о е с ы р ь е , которое не пригодно для пищевых целей и может быть переработано в продукты или материалы бытового или промышленного потребления. К этому виду сырья относятся хлопок,

13

Использование угля

Использование нефти

Нефть

~ Г

Использование природного газа

Природный газ

древесина, солома, лен, конопля, кожа, шерсть, пушнина, китовый и тресковый жир, кости животных и т. д. Примером использования растительного сырья является древесина (см. схему на стр. 17).

Сырьем для химической промышленности, кроме минерального, растительного и животного, служат воздух и вода.

Воздух — сырье практически неисчерпаемое. Больше всего в воз­ духе азота — около 78%, кислорода — около 21 %, остальное состав­ ляют так называемые благородные газы — аргон, неон, криптон, ксенон и гелий. Все составные части воздуха нашли применение в на­ родном хозяйстве. Как видно из схемы на стр. 18, из воздуха получают самые различные продукты и материалы — от лекарств, выпускаемых в количествах, исчисляемых граммами и килограммами, до миллионов тонн удобрений.

Вода не только служит источником непосредственного получения водорода и кислорода, но и участвует в делом ряде химических про­ цессов, вступая в различные химические реакции. Так, ее используют для производства серной, азотной и других кислот, щелочей и т. п. В ряде случаев воду применяют для растворения твердых, жидких и газообразных веществ. На химических предприятиях вода служит так­ же для нагревания и охлаждения реагирующих веществ.

Потребление воды химическим предприятием огромно и на больших комбинатах измеряется миллионами кубометров в сутки.

Использование сырья. Химическое сырье весьма разнообразно, и запасы его велики. Вместе с тем распространение отдельных эле­ ментов в земной коре чрезвычайно неравномерно. Около половины веса земной коры составляет кислород и 26% — кремний. Далее по степени распространенности следуют алюминий (7,45%) и железо (4,2%). Девять элементов — кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, натрий, магний, калий и водород — составляют около 98% веса земной коры, а все остальные элементы — лишь 1,9%. Такой важ­ нейший для жизни элемент, как углерод, составляет лишь 0,35% веса земной коры, а 76 элементов, включая широко применяемые свинец, ртуть и мышьяк, — 0,06%. Из этого следует, что наши обычные пред­ ставления о распространенности отдельных элементов не соответст­ вуют действительности.

Химическая промышленность Советского Союза в настоящее вре­ мя использует более 80 элементов. Как видно из предыдущего, запасы отдельных элементов невелики и поэтому несоответствие между запа­ сами и потреблением отдельных элементов выдвигает проблему береж­ ного и рационального использования сырья. В социалистической промышленности сырьевые ресурсы расходуются бережно и планомер­ но. Мы ставим перед собой следующие основные задачи в области экономного использования сырья: изыскание и применение дешевого сырья, комплексное использование сырья, регенерация сырья, исполь­ зование отходов, применение концентрированного сырья, замена пи­ щевого сырья непищевым.

16

Использование древесины

-I

них перевозок. В ряде случаев в качестве исходного сырья для произ­ водства одного из продуктов используют отходы производства какогото другого продукта.

Применение легко добываемого и дешевого сырья определяет эко­ номическую эффективность технологического процесса. Например, долгое время -считали, что основным видом топлива и сырья для хи­ мической промышленности Советского Союза является уголь. Доля угля в топливном балансе СССР составляла к 1958 г. 59%, а нефти и газа— 31%. Однако транспортировка нефти и газов по трубопрово­ дам удобнее и дешевле, чем перевозка угля по железной дороге. Нефть и газы сгорают без остатка, в то время как после сжигания угля оста­ ются горы золы (шлака), да и тепла при горении нефти и газов выде­ ляется больше, чем при горении угля. Себестоимость нефти примерно в 3,5, а природного газа примерно в 12 раз ниже, чем угля. Достоинства нефти и газов по сравнению с углем выдвинули задачу изменения струк­ туры топливного баланса СССР.

В соответствии с решениями XXIV съезда КПСС в СССР в 1975 г. будет добыто нефти 480—500 тонн, газа 300—320 миллиардов куби­ ческих метров, угля 685—695 миллионов тонн. При этом удельный вес нефти и газа в общем балансе топлива будет не менее 67%. Озна­ чает ли такое изменение в топливном балансе полное вытеснение в химической переработке угля нефтью и газом? Безусловно, нет. Воп­ рос о применении того или иного вида топлива для производства хими­ ческих продуктов следует решать применительно к отдельным районам страны. Несомненно, что в районах, богатых нефтью и газом, они. должны служить основным химическим сырьем, там же, где имеются дешевые угли, например в некоторых районах Сибири, следует максимально использовать уголь.

Приведенный пример подтверждает тот факт, что в производство вовлекаются дешевые и доступные виды сырья.

По мере развития техники понятие «сырье» изменяется — расширя­ ются возможности использования отходов и полупродуктов произ­ водства и нередко вчерашние отходы становятся сегодня ценным про­ мышленным сырьем.

К о м п л е к с н о е и с п о л ь з о в а н и е с ы р ь я . Эта за­ дача означает использование всех составных частей сырья для про­ изводства различных продуктов или материалов. При комплексном использовании сырья нет отходов производства — все, что содержится в сырье, используется. Примерами комплексного использования сырья могут служить переработка нефти, угля, природного газа, поварен­ ной соли, серосодержащих руд, фосфоритов и апатитов, древесины (см. схемы на стр. 12, 14, 15, 17). Примеры, приведенные на этих схемах, не исчерпывают возможностей комплексной переработки сырья, они лишь показывают, что из одного вида сырья можно получить большое количество продуктов и это, несомненно, приводит к их удешевлению.

Комплексное использование сырья имеет большое значение еще и потому, что дает возможность сократить расход сырья. Так, произ­ водство удобрений из природного газа позволяет одновременно без

19