Файл: Фурмер, И. Э. Общая химическая технология учеб. пособие.pdf

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

дополнительных затрат сырья получать каучук, уксусную кислоту, пластические массы, химические волокна и другие продукты.

Комплексная переработка сырья благодаря большой экономической целесообразности имеет огромное народнохозяйственное значение и приобретает все более широкое распространение в нашей социалисти­ ческой промышленности.

Р е г е н е р а ц и я с ы р ь я . Перевод прореагировавших ве­ ществ в их первоначальное состояние для повторного использо­ вания называется регенерацией сырья. Например, при взаимодейст­ вии раствора поваренной соли с аммиаком и двуокисью углерода об­ разуются осадок бикарбоната натрия (NaHC03), применяемый затем для производства соды, и раствор хлористого аммония (ЫН4С1) — реакция (1). Если этот раствор обработать при нагревании известко­ вым молоком по реакции (2), то выделится аммиак, который повторно используют для проведения реакции (1):

Реакция (2) описывает процесс регенерации аммиака.

И с п о л ь з о в а н и е о т х о д о в . Несмотря на широкое раз­ витие комплексной переработки сырья, до настоящего времени на химических производствах остается значительное количество отхо­ дов, не находящих потребления. Они выводятся с предприятия и, как правило, отравляют водоемы, заражают почву и воздух, загромождают заводские и расположенные вблизи заводов территории. Например, на содовых заводах вырабатывается большое количество жидких отходов, содержащих растворенные соли (в частности СаС12) и твердые частицы. Около содовых заводов, в котлованах, куда спускают эти растворы, образуются так называемые «белые моря», которые загрязняют территорию, а находящиеся в них растворы впитываются в окру­ жающую почву и делают ее неплодородной.

Отходы химических предприятий, сбрасываемые в водоемы — реки, озера, отравляют все в них живущее. Из труб химических предприятий уходят в атмосферу ядовитые газы, которые затрудняют работу на предприятиях, жизнь в городах и рабочих поселках, уничтожают окружающую растительность.

В Советском Союзе установлены нормы допустимого содержания веществ в отходящих промышленных газах и сточных водах. Для обезвреживания отходов химических предприятий строят специаль­ ные очистные сооружения. Задача химиков заключается не только в обезвреживании отходов, но и в использовании заключенных в них ценных веществ. Так, некоторые отходы могут быть использованы в качестве удобрений. Колчеданный огарок, отход сернокислотного производства, внесенный в почву, значительно увеличивает урожай ячменя. В качестве удобрений применяют шлаки, получаемые при

20