Контрольная работа по "Химические технологии"

Центр, где преобладает полимерная химия (выпуск синтетического каучука, пластмасс, химических волокон), выделяется производство азотных и фосфорных удобрений, серной кислоты, красителей и лаков;

Урал, где выпускают все виды минеральных удобрений, соду, серную кислоту, а также синтетический спирт, синтетический каучук, пластмассы из нефти и попутных газов;

Северо-Запад поставляет на общероссийский рынок фосфорные удобрения, серную кислоту, продукты полимерной химии (синтетические смолы, пластмассы, химические волокна);

Поволжье обеспечивает выпуск разнообразной полимерной продукции на основе органического синтеза (синтетический каучук, химические волокна);

Северный Кавказ развивает производство азотных удобрений, органического синтеза, синтетических смол и пластмасс;

Сибирь (Западная и Восточная) характеризуется развитием химии органического синтеза и полимерной химии, выпуском азотных удобрений.

 

 

3. Почему в производстве аммиака используется циклическая схема?

 

Принципиальные и технологические схемы можно разделить на два типа: с открытой цепью и циклические. В промышленности встречаются разнообразные комбинации этих схем.

 

Схемы с открытой цепью представляют собой ряд аппаратов, через которые все реагирующие вещества проходят лишь один раз (проточная схема).

 

По открытой схеме оформляют производства, в основе которых лежат необратимые и обратимые процессы, идущие с большим выходом продукта. Примером схемы с открытой цепью могут служить схемы производства ацетилена, серной, азотной кислоты и других продуктов.

 

 

Циклическая схема предусматривает многократное возвращение в один и тот же аппарат всех реагирующих масс или одной из фаз. Эту схему называют также циркуляционной.

 

Типичными примерами циклической схемы могут служить современный синтез аммиака, синтезы спиртов, моторного топлива и др.

 

Схема производства аммиака состоит из трех основных операций.

 

 

Циклическая (циркуляционная) схема синтеза аммиака:

 

1 – сжатие газовой смеси; 2 –  химическая реакция; 3 – выделение  аммиака

 

 

Смесь газообразных азота и водорода сжимается компрессором 1 и направляется в реактор – колонну синтеза 2, где в присутствии катализатора протекает основная реакция

 

N2 + 3H2 2NH3.

 

Затем образующуюся газовую смесь направляют в холодильник 3, где аммиак конденсируется и выводится из цикла в качестве целевого продукта, а непрореагировавшая часть реакционной смеси (газообразных N2 и Н2) возвращается в цикл.

 

Одни и те же процессы могут быть реализованы как открытые или циркуляционные (очистка воздуха от газообразных примесей СО2, SО2, H2S и др.).

 

    В схеме с открытой цепью воздух, содержащий сероводород проходит аппараты 1 и 2 противотоком поглотительному раствору, который абсорбирует сероводород и выводит его из системы.

 

 

 

   В циклической схеме воздух (так же как и в первой схеме) последовательно проходит аппараты 1 и 2. Поглотительный раствор участвует в процессе по циклической схеме: вытекая из аппарата 1, он возвращается в аппарат 2. По мере насыщения поглотительного раствора сероводородом часть eго выводится из цикла и направляется в регенератор 3, где происходит разделение продуктов: сероводород далее используется как побочный продукт, а поглотительный раствор либо возвращается в цикл, либо выводится из него.

1, 2 – абсорбция H2S поглотительным  раствором; 3 – десорбция H2S из поглотительного  раствора 

   

 

 

 

3. Способы  производства стали

 

 

 С момента изобретения стали, менялись и совершенствовались способы ее производства. В настоящее время существует несколько приоритетных способов производства стали. К ним относятся кислородно-конвертерный, мартеновский и электросталеплавильный способы производства (или плавления) стали. В основе всех этих способов лежит окислительный процесс, направленный на снижение в чугуне некоторых веществ. Давайте остановимся на каждом способе более подробно и рассмотрим их отличия.

 

Кислородно-конвертерный способ

 

Первое использование кислородно-конвертерного способа приходится на пятидесятые годы двадцатого столетия. В процессе производства стали, чугун продувают в конвертере чистым кислородом. При этом, процесс происходит без затраты топлива. Для того, чтобы переработать 1 тонну чугуна в сталь требуется около 350 кубометров воздуха. Стоит отметить, что кислородно-конвертерный способ получения стали является наиболее актуальным на сегодняшний день. При этом, процесс не ограничивается на одном способе вдувания кислорода. Различают кислородно-конвертерный процесс с комбинированной, верхней и нижней поддувкой. Конвертерный способ производства стали с комбинированной поддувкой является наиболее универсальным.

 

Для осуществления этого метода необходим конвертер. Подача кислорода осуществляется через водоохлаждаемую фурму под давлением. В данном случае, процесс окисления является наиболее значимым. Окисление чугуна происходит под воздействием дутья. В результате окисления выделяется тепло, что способствует снижению примесей и повышению температуры металла. далее происходит так называемое раскисление металла.

 

Мартеновский способ

 

В процессе производства стали мартеновским способом, участвует специальная отражательная печь. Для того чтобы нагреть сталь до нужной температуры (2000 градусов), в печь вводят дополнительное тепло с помощью регенераторов. Это тепло получают за счет сжигания топлива в струе нагретого воздуха. Обязательное условие – топливо должно полностью сгорать в рабочем пространстве. Особенностью мартеновского способа производства стали является то, что количество кислорода, подаваемого в печь, превышает необходимый уровень. Это позволяет создать воздействие на металл окислительной атмосферы. Сырье (чугун, железный и стальной лом) погружается в печь, где подвергается плавлению в течение 4 – 6 часов. В процессе плавления есть возможность проверять качество металла, путем взятия пробы. В мартеновской печи возможно получать специальные сорта стали. Для этого в сырье вводят необходимые примеси.

 

Электросталеплавильный способ

 

В результате электросталеплавильного способа, получают сталь высокого качества. Процесс этот происходит в специальных электрических печах. Основной принцип электросталеплавильного способа производства стали – использование электроэнергии для нагрева металла. Механизм производства следующий: в результате горения нагревательного элемента, выделяется тепло, за счет преобразования электроэнергии в тепловую энергию. Важно отметить, что процесс выплавки связан с выработкой шлаков. Качество получаемой стали во многом зависит от количества и состава шлаков. Основной причиной образования шлаков, в процессе производства стали, является окисление шихты из оксидов.

 

Благодаря шлакам, происходит связь оксидов, которые образуются в процессе окисления чугуна, а так же удаление ненужных примесей. Кроме этого, шлаки являются передатчиками тепла и кислорода. Присутствие шлаков в процессе производства стали оказывает благотворное влияние на качество стали. Определенное соотношение количества шлаков выводит из стали ненужные вредоносные вещества, например, фосфор. Кроме вышеперечисленных способов производства стали, известны и такие способы, как производство стали в вакуумных индукционных печах, плазменно-дуговая сварка.

 

Давайте подробнее остановимся на способе производства особо чистой стали, а так же жаропрочных сплавов. Суть способа состоит в выплавке в вакуумных печах. После такой выплавки, сталь дополнительно переплавляют вакуумным дуговым переплавом. Что дает возможность получения качественной однородной стали. Такая сталь применяется, в основном, в авиакосмической промышленности, атомной энергетике и других важных отраслях. Мы рассмотрели основные способы производства стали. Выбор способа всегда зависит от поставленных задач, удобства применения оборудования, необходимого качества полученной стали и от других факторов. Естественно, что каждый способ имеет свои преимущества и свои недостатки.