1.4.4. Замена пищевого сырья непищевым и растительного – минеральным
Наверное,
эта тенденция сейчас уже не столь
актуальна, но, тем не менее, ее тоже
следует рассмотреть, хотя бы с исторической
точки зрения. Такая замена увеличивает
пищевые ресурсы потребления, сохраняет
лесные богатства и снижает себестоимость
продуктов. Наглядным примером может
служить изменения в видах сырья в
производстве этилового спирта. Этанол
используется в огромных количествах в
производстве синтетического каучука,
искусственных волокон, пластических
масс, взрывчатых веществ, различных
эфиров и т.п. Вначале его получали
осахариванием крахмальных пищевых
продуктов (зерна, картофеля) с последующим
сбраживанием в спирт. Для производства
1 т спирта брожения необходимо около 10
т картофеля или 4 т зерна. Затем в качестве
сырья стали применять древесину (процесс
гидролиза) – 1 т древесины заменила 1,6
т картофеля или 0,6 т зерна. В настоящее
время пищевое и растительное сырье в
производстве спирта вытесняется
минеральным сырьем – этанол получают
гидратацией этилена, при этом себестоимость
спирта, полученного из газов
нефтепереработки, в 3 ниже, чем из пищевого
сырья (1 т этилена э
кономит
4 т зерна). Этанол уже почти не применяется
для получения дивинила (бутадиена-1,3)
в настоящее время его получают дегидрированием бутана:
Из продуктов переработки нефти и природного газа (т.е. из минерального сырья) получают СМС, заменяющие мыла, на производство которых расходовались пищевые жиры; синтетические смолы заменили жиры в производстве безмасляных эмульсионных красок; из синтетических смол изготавливают также заменители казеиновых клеев, получаемых переработкой молока.
Растительное и животное сырье уже в основном вытеснено минеральным или синтетическим в производстве красителей, лаков, лекарственных препаратов, душистых веществ, пластических масс и ряда других материалов.
Эффективное использование сырья является важнейшей проблемой химической промышленности. С точки зрения использования сырья, характерными особенностями химического производства являются:
Многовариантность сырьевой базы, включающей сырьевые ресурсы, добываемые из недр (нефть, уголь, природный газ, соли, руды и т.п.), продукцию сельского хозяйства, воздух, воду, продукты переработки природного сырья в химической и смежных отраслях промышленности.
Многообразие методов химической переработки сырья, позволяющих получать из одного и того же сырья широкую гамму химических продуктов. Например, из бензола могут быть получены каучук, полистирол, капролактам, ядохимикаты и другие продукты. В тоже время многообразие методов позволяет получить один и тот же продукт из различного сырья. Так, для производства ацетилена могут быть использованы природный газ, газы нефтепереработки, попутные газы нефтедобычи, карбид кальция; для производства капролактама – бензол, фенол, анилин или толуол.
Большинство химических продуктов может быть получено несколькими путями. Известны, например, контактный и башенный способы производства серной кислоты; этиловый спирт можно получить методами парофазной и сернокислотной гидратации и т.п.
Используемое в ХТП сырье должно обеспечивать:
минимальное число стадий переработки в конечный продукт;
минимальные энергетические и материальные затраты на подготовку сырья и на осуществление процесса;
минимальное рассеяние исходной энергии (или максимум эксергии);
возможно более низкий уровень температуры, давления, расхода энергии на изменение агрегатного состояния реагирующих веществ;
максимальную концентрацию целевого продукта в реакционной смеси.