Файл: Эпштейн Д.А. Химия в промышленности учеб. пособие по факультатив. курсу для учащихся X классов.pdf

Ч а с т ь в т о р а я

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ

Г л а в а VIII. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

Когда возникла технология органических веществ и чем она отличается от технологии неорганических веществ

Органическими продуктами люди пользуются уже многие тысячи лет. Однако производство синтетических органических продуктов возникло только в XIX в., когда потребовались в ог­ ромном по тем масштабам размере красители, и притом более дешевые и более доступные, чем натуральные, завозившиеся в Европу из Индии и других далеких стран. На помощь в реше­ нии этой задачи пришла только что народившаяся органическая химия. Получение нитробензола нитрованием бензола, анили­ на восстановлением нитробензола, синтез анилиновых красите­ лей — вот первые шаги промышленного органического синте­ за.

Промышленный органический синтез имеет некоторые ха­ рактерные особенности. Колоссальное многообразие органиче­ ских веществ обусловливает возможность производства очень большого числа химических продуктов. По ассортименту выпу­ скаемых продуктов промышленность органического синтеза во много раз превышает неорганическую.

Самые различные продукты получают из одного и того же сырья. Одни виды сырья заменяют другими и одни продукты— другими, в ряде случаев значительно превышающими по каче­ ству ранее производившиеся.

Из существа органической химии . вытекает и сложность (разветвленность) большинства химических реакций — воз­ можность их протекания с образованием разных продуктов. Поэтому для промышленного органического синтеза важнейшее значение имеют закономерности управления сложными, боль­ шей частью каталитическими реакциями.

ленного органического синтеза: химия дает возможность произ­ водить необходимые человеку продукты из промышленных отходов. Таким отходом была в то время, когда возникла проблема синтеза красителей, смола, образующаяся при коксо-

112

вашій каменных углей. Именно она, а позднее коксовый газ стали источником органических веществ, прежде всего арома­ тических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов, нафтали­ на), фенола и других, из которых получали и получают доныне важнейшие химические продукты. На этой базе выросло произ­ водство красителей, фармацевтических препаратов и взрывча­ тых веществ. Так установились связи химической промышлен­ ности с металлургией и коксохимическими заводами. Они су­ ществуют и сейчас: используются почти все образующиеся при коксовании вещества. В настоящее время коксохимическая промышленность СССР выпускает около 190 химических про­ дуктов, причем число их быстро растет. Развитие коксохими­ ческой промышленности является ярчайшей иллюстрацией претворения в жизнь идеи комплексного использования природ­ ных богатств на основе тесной связи науки и производства.

В связи с бурным ростом черной металлургии растет пот­ ребность в каменноугольном коксе. Но промышленный органи­ ческий синтез развивается опережающими коксохимию темпа­ ми (ее лимитируют масштабы потребления кокса). Коксохими­ ческая база оказалась недостаточной для быстро растущих производств промышленного органического синтеза. Химия на­ чала познавать состав, структуру и свойства высокомолекуляр­ ных веществ. Открылась возможность производить синтетиче­ ские каучуки, волокна, кожу, всевозможные органические кон­

определившими многие стороны ее развития в течение следую­ щего, XX в.,— были внедрены двигатели внутреннего сгорания,

зу резко вырос. Того бензина, который получали из нефти пе­ регонкой, стало не хватать. Тогда был реализован химический процесс — термический крекинг тяжелых нефтепродуктов, раз­ работанный В. Г. Шуховым. При высокой температуре их пре­ вращали в смесь легких углеводородов и тяжелый остаток. Но­ вый способ переработки позволил повысить выход бензина от массы переработанной нефти с 10—15 до 50% и более.

Между тем требования к качеству бензина стали быстро повышаться — к.п.д. двигателей внутреннего сгорания растет с увеличением степени сжатия топливной смеси, что имеет ог­ ромное значение для наземного транспорта и еще большее — для начавшей в двадцатых годах быстро развиваться авиации. Возможность же увеличения степени сжатия определяется со­ ставом топлива. Чем выше октановое число бензина, тем эффек­ тивнее он используется. Решить эту проблему можно было только опираясь на химическую науку, которая должна была

ИЗ

дать средства изменять состав бензина в нужную сторону - повышать его октановое число. Термический крекинг этой за­

дачи не решал.

Посредством какого метода можно управлять химическими реакциями, получать продукты с заданными свойствами? Вы, вероятно, без колебаний ответите на. этот .вопрос—применяя катализаторы избирательного действия. Этот ответ совершенно правилен. Катализ преобразил нефтеперерабатывающую про­

ства'как горючих и смазочных материалов разнообразного каче­ ства, так и множества химических продуктов.

В историю химии и технологии нефти и природных горючих газов вписали своп имена многие славные ученые, из которых особенно следует отметить Н. Д. Зелинского. В работе, опубли­ кованной еще в 1911 г., он показал, что избирательный катализ позволяет управлять превращениями углеводородов — получать высокооктановые изопарафины из нормальных парафинов, аро­ матические углеводороды из парафиновых и нафтеновых.

Основные этапы развития каталитических процессов в неф­ тепереработке таковы: каталитический крекинг, каталитические способы очистки и дальнейшего повышения качества нефтепро­ дуктов п, наконец, превращение нефти и природных горючих газов в химическое сырье, из которого получают важные исход­ ные материалы для химических синтезов. Чтобы представить себе значение, которое приобрело это сырье в настоящее время, следует вспомнить основные группы получаемых из них про­ дуктов:

1) разнообразнейшие виды жидкого и газового топлива для автомобильных, тракторных, авиационных и стационарных дви­ гателей, для котельных установок и промышленных печей;

2)смазочные масла почти для всех механизмов и приборов, изоляционные масла, масла для наполнения кабелей, смазочноохлаждающие жидкости, применяемые при обработке металлов резанием и давлением;

3)дорожные битумы, специальные битумы для резиновой и лакокрасочной промышленности;

4)водород, этилен, пропилен, бутилены, изопрен, ацетилен, ароматические углеводороды, циклогексан и многие другие, слу­

жащие сырьем для производства аммиака, спиртов, альдегидов и кетонов, кислот, красителей, лекарственных веществ, моющих средств, взрывчатых веществ, пластических масс, синтетических волокон, синтетических каучуков. На этой же базе строится та­ кая мощная ветвь неорганических производств, как производст­ во серы и серной кислоты, синтез азотных соединений. Современ­ ные химические комбинаты представляют комплексы, в которых тесно переплетены неорганические и органические производства. Нельзя назвать какую-либо другую отрасль промышленности,

114