книги из ГПНТБ / Щеголев Н.В. Полимер вездесущий

Пройдемте на завод и посмотрим узловые производства, без которых фактически ни один полимер не мог бы быть получен».

Главный инженер закончил свой рассказ, и мы отправились к проходной комби­ ната.

Строгий вахтер предупредил, что вход на территорию со спичками и папиросами вос­ прещен.

Увидев наше недоумение, главный инже­ нер объяснил, что в большинстве цехов ис­ пользуются водород, метан, спирты, газы крекинга нефти, которые с воздухом дают взрывные смеси. При авариях шли даже при незначительных утечках газа могут создать­ ся опасные концентрации. От папиросы мо­ жет произойти взрыв иногда очень большой силы.

Через проходную мы вышли на ма­ ленькую площадь, от которой в радиальных направлениях отходили широкие асфальти­ рованные дорога. Нам сразу же бросились в глаза высокие эстакады у обочин дорога. На них в строгом порядке было укреплено множество трубопроводов различного диа­ метра. Одни — толщиной в руку, другие — чуть ли не в два обхвата. По ним подаются пар, горючие газы, используемые как топли­ во, и различные химические продукты, на­ правляемые из цеха в цех. Не забывайте, что на химическом комбинате фактически нет

89

В ЦЕХЕ ХЛОРА

Осмотр комбината начинаем с цеха, где получают хлор. Именно этот газ является основной составляющей таких важных поли­ меров, как поливинилхлорид, перхлорвиниловая смола и другие.

Входим в одноэтажный цех, который сво­ ими размерами может поспорить с зимним спортивным залом стадиона «Динамо» в Мо­ скве. Всю площадь главного зала занимают цилиндры высотой около метра и диаметром всего лишь 65—70 сантиметров, установлен­ ные строгими рядами. Это оказались хлор­ ные ванны, в которых получают хлор путем электролиза концентрированных растворов поваренной соли. Напряжение тока, подавае­ мого на ванну, невелико, всего лишь 3,8 ¡воль­ та, то есть примерно равно напряжению ба­ тарейки карманного фонаря, а вот зато сила тока может достигать 12 тысяч ампер!

Процесс получения хлора довольно энер­

количества электроэнергии не смогла бы из­ расходовать электрическая лампочка в 100 ватт, если бы горела день и ночь в течение трех лет.

9 0

В этом цехе в качестве отходов при про­ изводстве хлора получают водород и щелочь, но разве можно назвать отходами эти про­ дукты, так необходимые промышленности органического синтеза. Давайте посмотрим, куда они поступают дальше.

ТАМ, ГДЕ ДЕЛАЮТ КАПРОН

Водород подается в цех производства капрона, туда и направимся мы.

Этот газ попадает в цех очистки, где пос­ ле удаления из него вредных примесей .(хло­ ра и кислорода), промывки и подсушки по­ ступает в цех гидрирования фенола. Именно этот продукт необходим при получении кап­ рона. Фенол — это хорошо вам известная карболка. После насыщения водородом (гид­ рирования) он превращается в циклогексанол, который принято сокращенно называть анолом.

Попав в этот цех, мы восхищенно огля­ дываемся. Уж не перенесла ли нас чудесная «машина времени» в следующий век? Насте­ нах, куда ни глянешь — множество приборов и ни одного человека рядом.

Но вот в конце зала появился человек. По-видимому, это оператор — он смотрит на

91

приборы, что-то записывает в толстый жур­

нал.

— Скажите, где же идет сам процесс? Он подводит нас к одной из дверей в сте­ не, открывает ее. Мы входим в помещение и видим цилиндрическую печь высотой при­ мерно ¡с трехэтажный дом, увитую разноцвет­

ными трубопроводами.

— Здесь,— говорит оператор,— и происхо­ дит гидрирование фенола — каждая его мо­ лекула присоединяет три молекулы водорода и превращается в анол. Процесс идет на ни­ келевом катализаторе под давлением при­ мерно в двадцать атмосфер, и создают его мощные компрессоры, находящиеся в ма­ шинном зале.

Из цеха гидрирования анол поступает по трубам в цех ректификации. Здесь путем многократного испарения и конденсации достигается необходимая чистота полу­ продукта.

Аппараты, в которых протекают эти про­ цессы, называются ректификационными ко­ лоннами. Это обычно высокие сооружения — неотъемлемая часть панорамы любого нефте­ перегонного и химического заводов. Чистота продукта для химика — главное условие ра­ боты.

Ректификационные колонны заполнены или насадкой—кольцами Рашита, весьма на­ поминающими фарфоровые стаканы без дна, или же имеют 'специальные перегородки, на­ зываемые «тарелками». В некоторых колон­ нах их может быть более шестидесяти. А те­

9 2

1

перь сравните: если пар из носика чайника собрать и 'сконденсировать ¡в холодную бу­ тылку, то вы получите довольно чистый конденсат, хоть и всего лишь однократно ис­ парили воду. Химик скажет, что ваш опыт с чайником однозначен разделительной спо­ собности колонны только с одной «тарел­

заводов их в десятки раз больше.

Итак, анол после очистки поступает в дру­ гой цех, где в специальных печах при темпе­ ратурах порядка 600—800°С от его молекулы отнимают один атом водорода. Процесс этот протекает в тазовой фазе ¡на цинковом ката­ лизаторе. Нашего старого знакомого фенола теперь уже не узнать: из розоватого цвета кристаллов он превратился в желтоватую жидкость — сначала в анол, а затем в анон (циклогексанон).

После такой же очистки, которая была проделана и с анолом, этот продукт посту­ пает в цех получения капролактама, из кото­ рого уже и делается на фабриках искусствен­ ного волокна замечательное волокно капрон.

Цех капролактама огромный —высотой с пяти-шестиэтажное здание. В кабине лиф­ та мы поднимаемся на верхний этаж и начи­ наем, спускаясь вниз, осмотр цеха. Множест­ во различных аппаратов, насосов, емкостей производят внушительное впечатление. Имен­ но в 'них и происходит окончательное превра­ щение анона не без помощи сернистого газа и аммиака в капролактам. Теперь будущий

93

капрон по внешнему виду напоминает кусок стеариновой свечи. Он такой же белый и слегка маслянистый на ощупь. Его остается только расфасовать ¡в мешки и отправить на текстильные комбинаты. Там из него по­ лучат полимерное волокно, соткут красивые ткани, а затем сошьют кофточки.

Видите, как много изменений претерпе­ вает невзрачная карболка на пути превраще­ ния в капрон!

Разобрав, куда направляется водород из хлорного цеха, проследим путь самого хлора.

ХЛОР СТАНОВИТСЯ БЕЗВРЕДНЫМ

Зеленый, тяжелый, ядовитый хлор посту­ пает по стеклянным трубам в цехи, где по­ лучают из него и различных ¡углеводородов целую гамму химических веществ — хлори­ стый метилен, хлороформ, четыреххлори­ стый углерод, дихлорэтан, этиленхлоргидрин и т. д. Технология их производства внешне не сложна. Если ори высокой температуре обыч­ ный метан соединить с хлором, получим три первых продукта. Все они хорошие раствори­ тели, а четыреххлористый углерод ценен вдо­ бавок и тем, что не горюч. Это его ¡свойство

9 4

было использовано пожарниками. Они созда­ ли огнетушители, которые, гася любое пла­ мя, ие оставляют на предметах никаких сле­ дов—не то что обычные, содовые.

Получение других хлорпроизводных не­ сколько сложнее. Если в водной среде на эти­ лен подействовать хлором, то получается этиленхлоргидрин, из которого в свою очередь получают окись этилена. Именно она исполь­ зуется при изготовлении розового масла и отличных моющих средств. Эти продукты на­ ходят широкое применение в текстильной промышленности: большинство тканей, кото­ рые мы носим, испытали на себе их действие.

Но окись этилена используется и при про­ изводстве различных высокомолекулярных соединений, таких, например, как полимеры акрилонитрила.

При соединении этилена с хлором в без­ водной среде получается дихлорэтан, приме­ няемый как растворитель и как исходный продукт при получении хлористого винила. Хлористый винил представляет собой газ, сжижающийся нри температуре —12,5°С. Он хранится в емкостях, которые всегда охлаж­ дены до низких температур. Этот мономер получается термическим разложением ди­ хлорэтана или же отнятием у него молекулы хлористого водорода щелочью. Он может быть получен и прямым взаимодействием га­ за ацетилена с хлористым водородом. Из хло­ ристого винила, как известно, получают по­ лихлорвинил, хлорин и другие полимеры.

Итак, мы разобрали пути основных иро-

95

дуктов, получаемых в хлорном цехе. Показа­ ли, что они находят также широкое примене­ ние ¡в создании полимеров.

Но на этом знакомство с химическим ком­ бинатам не оканчивается. Ведь многое еще неясно. Откуда берется тепло для ректифика­ ционных колонн, как в жаркие летние дни получается холод для цеха хлористого вини­ ла, из чего делают фенол, как получают азот для продувки технологических схем различ­ ных взрывоопасных цехов, например цеха гидрирования фенола и т. д.

Продолжая обход комбината, мы посте­ пенно выясняем все эти вопросы.

Оказалось, что комбинат имеет собствен­ ную теплоэнергоцентраль (ТЭЦ). Ее мощности вполне достаточно для снабжения электри­ чеством населения областного города. Тепло­ централь вырабатывает не только большое количество электроэнергии, но и пара под давлением до 30 атмосфер, который, в свою очередь, необходим для обогревания боль­ шинства аппаратов, где происходят химиче­ ские реакции.

Из пара, кроме того, получают конден­ сат — дистиллированную воду, также исполь­ зуемую в технологических процессах.

Но вы уже заметили, что в ряде цехов требуется не тепло, а холод, где его взять в жаркий летний день?

На комбинате имеется полюс холода, где создаются такие низкие температуры, при которых даже воздух становится жидким! Вот туда мы сейчас и отправимся.

9 6

НА ПОЛЮСЕ ХОЛОДА

Цех глубокого холода виден издалека. Это высокое здание, св котором мы находим и мощные компрессоры, и ректификационные колонны, увитые огромным множеством раз­ личных трубопроводов. Трубы, по которым перемещаются газы и жидкости, охлажден­ ные чуть ли не до —200°С, покрыты удиви­ тельно белым слоем снега. Эта ослепительно белая «рубашка», оказывается, образуется на трубах за счет конденсации влаги из воз­ духа.

Но как же получается холод? Как цех, в который подается лишь пар, электричество и обычная водопроводная вода, способен пре­ вратить газы в жидкость? Поэтому мы с боль­ шим вниманием выслушали лекцию техно­ лога о различных холодильных машинах, о цикле Линде, о диаграммах состояния жид­ кости и газа, о «критических» температурах и других малопонятных вещах, но... весьма мало продвинулись в понимании сути дела. Видя наше затруднение, технолог сказал: «Наш цех — это как бы увеличенный во мно­ гие тысячи раз домашний холодильник «ЗИЛ». Разбираясь в его устройстве, вы най­ дете в миниатюре многие принципиальные

части холодильных установок, которые ви­ дели в «аше-м цехе.

Но мы получаем не только жидкий азот

икислород.

Унас производится также разделение га­ зов пиролиза1керосина, поступающих из со­ седнего цеха. Эти газы мы разделяем на ме­ тано-водородную, этиленовую, пропан-пропи- леновую и ¡бутан-бутиленовую фракции. Само их название указывает на те химические ве­ щества, из которых они в основном состоят. Некоторые из них вам уже знакомы: этилен, пропилен и другие».

Мы благодарим технолога и отправляемся в цех пиролиза, который поставляет сырье цеху холода. В цехе пиролиза получаются самые простейшие вещества, из которых про­ мышленность тяжелого органического син­ теза создает 'свою разнообразную продук­ цию. Этот цех можно назвать большим заводом, в нем несколько корпусов и ряд ректификационных колонн.

Исходным сырьем для получения газов пиролиза в большинстве ¡случаев пока еще является керосин, который, подогревшись в теплообменнике, поступает в трубчатую печь и ¡реакционную камеру. Здесь пары ке­ росина под воздействием высокой темпера­ туры в несколько сот градусов претерпевают сложные химические изменения.

1 П и р о л и з — процесс термического разложения (без катализатора) относительно крупных молекул орга­ нического вещества, в данном случае содержащихся в керосине, на более мелкие.

9 8