Сырье - это основа производства. Сырье для химической промышленности

Сырье – исходный материал для производства химического продукта, обладающий стоимостью.

Классификация сырья

По происхождению сырье бывает природное и синтетическое.

Растительное и животное сырье обычно подразделяют на пищевое и техническое.

По запасам сырье бывает возобновляемое (вода, воздух, растительное и животное сырье) и не возобновляемое (руды, горячие ископаемые).

По химическому составу сырье бывает неорганическое (руды, минералы) и органическое (нефть, уголь, природный газ).

По агрегатному состоянию сырье бывает твердое (руды, уголь, древесина), жидкое (вода, нефть) и газообразное (воздух, природный газ).

Сырье для промышленности органического синтеза

Это углеводороды, получаемые из горючих ископаемых (нефти, угля, природного газа).

Нефть

Это тяжелая маслянистая жидкость, содержащая:

1) парафиновые углеводороды (алканы) газообразные С 1 – С 4 , жидкие С 5 – С 15 и твердые >С 15 .;

2) нафтеновые углеводороды (циклоалканы) – моно-, би- и полициклические структуры с боковыми цепями;

3) ароматические углеводороды (арены) – моноциклические (бензол, толуол, ксилолы) и полициклические (нафталин, фенантрен, антрацен и др.);

4) кислородсодержащие соединения (нафтеновые кислоты, фенолы, крезолы и др.);

5) сернистые соединения (сероводород, сульфиды, дисульфиды, меркаптаны, тиофены и др.);

6) азотистые соединения (пиридин, хинолин и их производные);

7) соли минеральных кислот;

8) органические комплексы ванадия, никеля и других металлов;

9) другие соединения.

Переработка нефти осуществляется с использованием физических и химических методов в следующей технологической последовательности:

Промысловая подготовка нефти заключается в удалении из нее минеральных примесей (вода, песок, соли), растворенных газов (попутного газа) и легколетучих жидкостей (газового бензина). Нефть освобождается от примесей в ходе следующих операций:

Прямая перегонка нефти предназначена для разделения нефти на отдельные фракции, отличающиеся по температурам выкипания. В зависимости от направления использования полученных дистиллятов различают топливный и топливно-масляный варианты прямой гонки. Нефтеперерабатывающие заводы топливного профиля ориентированы только на производство топлив и используют установки прямой гонки АТ (атмосферная трубчатка). При этом получают следующие фракции:

Прямогонный бензин, t начала кип. = 140С;

Лигроин, t кип. = 140-180С;

Керосин, t кип. = 180-240С;

Дизельное топливо, t кип. =180-350С;

Мазут – свыше 350С.

Прямогонный бензин имеет низкое октановое число и может быть использван в качестве топлива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания (карбюраторное топливо) только после добавки соединений, повышающих детонационную стойкость (тетраэтилсвинца, алкилатов, метил-трет-бутилового эфира и др.). Бензин, содержащий тетраэтилсвинец, называется этилированным; он является экологически опасным и запрещен к применению в странах Европы (в настоящее время запрещается и в России). До недавнего времени большая часть отечественного бензина А-76 содержала тетраэтилсвинец. Бензины АИ-95, АИ-98 относятся к не этилированным (около 60% от общего количества отечественного бензина). Кроме автомобильных бензинов нефтеперерабатывающая промышленность выпускает также бензины-растворители и бензины - экстрагенты. Лишь незначительная часть бензиновой фракции используется в качестве нефтехимического сырья.

Керосин применяют в качестве топлива для авиационных двигателей (реактивное топливо). Дизельное топливо используют для двигателей с воспламенением от сжатия (дизели). Мазут применяют в качестве топлива для паровых котлов, промышленных печей и газовых турбин (котельное топливо, газотурбинное топливо); большая часть его идет на вторичную переработку.

Если нефтеперерабатывающий завод ориентирован на топливно-масляный вариант, то, используя установки АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка), кроме перечисленных продуктов получают вакуумный газойль (t кип. = 350-500С и из мазута под вакуумом отгоняют масляные дистилляты (трансформаторный,t кип. = 300-400С, машинный,t кип. = 400-450С и цилиндровый,t кип. = 450-490С). Эти фракции являются основой для получения высококачественных масел. Нефтяные масла в зависимости от направления использования разделяют на:

Моторные (для карбюраторных, дизельных и авиационных двигателей);

Турбинные;

Компрессорные;

Индустриальные;

Приборные;

Электроизоляционные и др.

Кроме того, на основе масляных дистиллятов изготавливают смазки (консистентные, атифрикционные, фрикционные, протекционные, диспергирующие и др.) и специальные жидкости (охлаждающие, гидравлические, антикоррозионные и др.). Остаток вакуумной перегонки, выкипающий выше 500С– гудрон, используют для получения битумов (дорожных, строительных, изоляционных), а также в качестве сырья в процессах коксования и деасфальтизации. Из дистиллятов прямой гонки нефти получают такие нефтепродукты как парафин, церезин, нафтеновые кислоты, нафталин и др.

Наиболее ценные компоненты нефти – «светлые» нефтепродукты, выкипающие при температуре ниже 350 0 при атмосферном давлении. Они находят наиболее широкое применение. Однако их содержание в нефти невелико, не более 45% (бензин 17%, керосин 10-%, дизельное топливо 17%). Поэтому так называемые «тяжелые» фракции нефти подвергают специальной переработке, заключающейся в уменьшении молекулярной массы и химического состава углеводородов с целью снижения их температур кипения. Применяемые при этом процессы называютвторичными и по своей природе они, в отличие от первичной переработки нефти, являются химическими. В основе всех этих процессов лежат следующие реакции:

Реакции расщепления связи С-С с образованием алканов и алкенов с более короткой цепочкой;

Реакции расщепления связи С-Н с образованием алкенов с той же длиной цепи и молекулярного водорода;

Реакции изомеризации;

Реакции полимеризации, конденсации, алкилирования и др., приводящие к укрупнению молекул.

Все эти реакции являются радикальными; вклад каждого типа реакций зависит от условий проведения процесса и состава нефтяной фракции, подвергающейся переработке. Различают термические и каталитические вторичные процессы.

Наиболее важные вторичные процессы переработки нефти:

Термокрекинг – расщепление тяжелых углеводородов при их нагревании до 450-500С без доступа воздуха, под повышенным давлением. Это наиболее старый метод вторичной переработки; разработан в 1890 г. В.Г. Шуховым. В настоящее время термокрекинг имеет ограниченное применение. Его используют для получения котельного топлива из гудрона (висбрекинг ) и в некоторых других случаях. В промышленности в зависимости от конкретных условий используют жидкофазный и парофазный крекинг, а такжепиролиз как особый вид высокотемпературного крекинга (600-900С), осуществляемого из различных видов сырья с целью получения олефинов, прежде всего, этилена и пропилена.Коксование – высокотемпературное (600-1100С) разложение гудрона и тяжелых нефтяных остатков с целью получения нефтяного кокса (материал для производства электродов и металлургическое топливо). Коксование проводят в таких условиях, при которых происходит реакция конденсации продуктов термического распада углеводородов.

Использование катализатора меняет механизм реакций разложения на ионный, это в сотни и тысячи раз увеличивает скорость некоторых реакций. Применение катализаторов позволяет снизить температуру процессов распада и менять относительный вклад отдельный реакций, т.е. направлять процесс преимущественно в направлении получения требуемых продуктов.

Cтраница 1

Промышленное сырье состоит из одних полуплодиков от серовато-зеленого до буровато-зеленого цвета, характерного для фенхеля ароматического запаха и сладковато-пряного вкуса. Базисные и ограничительные нормы приведены ниже.  

Промышленное сырье составляют листья разных размеров с черешками нормального цвета и приятного запаха, напоминающего свежие огурцы. В чистом сырье 47 - 58 % листовых пластинок, 42 - 53 % черешков. Содержание листовых пластинок может быть увеличено на 10 - 15 % возделыванием фиалки на орошаемых землях.  

Промышленное сырье представляет собой отрезки корневищ длиной не менее 2 см, толщиной около 1 - 2 см, неочищенные от опробковевшего слоя, цилиндрические, слегка сплюснутые и изогнутые, большей частью продольно разрезанные. На поверхности видны полулунные широкие рубцы от опавших листьев и многочисленные круглые мелкие бородавчатые выросты - следы опавших и отрезанных корешков. Цвет корневища снаружи желтовато - или красновато-бурый, иногда зеленовато-бурый; в изломе - желтоватый или розоватый, иногда зеленоватый; рубцы от листьев темно-бурые.  

Промышленное сырье классифицируют: по происхождению - минеральное, растительное и животное; по запасам - невозобновимые и возобновимые; по химическому составу - неорганическое и органическое; по агрегатному состоянию - твердое, жидкое и газообразное.  

Промышленным сырьем является вся надземная часть растения, за исключением одревесневших ветвей. В высококачественном сырье - 60 % листьев и 40 % стеблей.  

Промышленным сырьем является вся надземная часть куста без одревесневших ветвей, срезанная по линии облиствения в фазу массового цветения соцветий боковых ветвей и побуре-ния семян на центральном соцветии.  

Промышленным сырьем являются молодые облиственные ветви. Масличность их колеблется в пределах 0 5 - 1 0 % и зависит от степени облиственности и содержания эфирного масла в листьях. В составе эфирного масла идентифицировано около 40 компонентов, среди которых главным является цинеол.  

Промышленным сырьем, в основном состоящим яз парафинов нормального строения, является когазин, синтезируемый по методу Фишера и Тропша. В нем полностью отсутствуют циклические соединения.  

Промышленным сырьем являются очищенные сухие корневища. Переработка свежих или же плохо очищенных корневищ дает эфирное масло низкого качества.  

Классификация сырья

Понятие о сырье. Виды и классификация сырья

Упрощенно технологическую схему химического производства можно представить в виде:

В химическом производстве на различных стадиях переработки можно выделить следующие материальные объекты: исходное вещество или собственно сырье, промежуточные продукты (полупродукты), побочные продукты и отходы.

Сырьём называются природные или промышленные материалы, которые используются в производстве для получения промышленной продукции.

Сырье – это основной из элементов технологического процесса, который определяет в значительной степени экономичность процесса, выбор технологии.

СЫРЬЕМ называют исходные материалы, на получение и доставку которых был затрачен труд, и которые обладают поэтому стоимостью. Часто применяются несколько видов сырья.

ШИХТА – смесь, состоящая из нескольких видов твердых материалов.

ПУЛЬПА – полужидкая смесь нескольких материалов

ШЛАМ – вязкая, малотекучая смесь нескольких материалов

ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ПРОДУКТ (полупродукт, полуфабрикат) – продукт, получаемых в какой-либо промежуточной стадии.

ОТХОДЫ производства –образующиеся наряду с целевым конечные продукты.

ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ – используемые отходы производства

ОТБРОСЫ – неиспользуемые отходы производства.

Полупродуктом называется сырье, подвергшееся обработке на одной или нескольких стадиях производства, но не потребленное в качестве готового целевого продукта. Он может быть использован на последующих стадиях производства. Например, каменный уголь→ коксовый газ→ водород→ аммиак.

Побочным продуктом называется вещество, образовавшееся в процессе переработки сырья, наряду с целевым продуктом, но не являющееся целью данного процесса. Например, аммиачная селитра, мел в производстве нитроаммофоски.

Отходами производства называются остатки сырья, материалов, полупродуктов, образующихся в производстве и полностью или частично утратившие свои качества. Например, фосфогипс в производстве суперфосфата.

Часто готовый продукт одного производства служит сырьем или полупродуктом для другого . Например, синтетический аммиак и азотная кислота (готовые продукты) могут служить сырьем для производства аммиачной селитры, а чугун – для выплавки стали.

Химическое сырье принято делить на:

– первичное (извлекаемое из природного источника;

– вторичное (промежуточные и побочные продукты);

– природное;

– искусственное (полученное в результате переработки природного сырья).

Всё химическое сырьё подразделяется на группы по происхождению , химическому составу , агрегатному состоянию , предназначению .

По своему происхождению сырьё делится на три группы:

- минеральное;

- растительное;

- животное .

!!! Минеральным сырьём называют добываемые из земных недр минералы .

Минеральное сырьё делится на:

- рудное;

- нерудное;

- горючее .

2.1.1.1. Рудное минеральное сырьё

Рудное сырьё или руда служат для получения из неё металлов . Металлы в руде представлены, главным образом, в виде оксидов (Mt n O m ) или сульфидов (Mt n S m ).

Руды цветных металлов довольно часто содержат в своём составе соединения нескольких металлов . Это могут быть сульфидысвинца , меди , цинка , серебра .

Такие руды называют полиметаллическими рудами.

2.1.1.2. Нерудное минеральное сырьё

Нерудное минеральное сырьё - это горные породы или минералы , которые используют для:

- производства неметаллов - серы , хлора , фосфора ;

- других химических продуктов - удобрений , соды , щелочей , кислот .

Нерудные ископаемые условно делят на несколько групп .

1. Строительные материалы - это минеральное сырьё , используемое в строительстве (гравий , песок , глины , строительные камни , кирпич , цемент ).

2. Индустриальное сырьё - полезные ископаемые , используемые без химической переработки в различных отраслях промышленности (графит , слюда , асбест ).

3. Химическое минеральное сырьё - полезные ископаемые , которые подвергаются химической переработке (сера , селитра , фосфоритная мука , поваренная и калийная соли ).

4. Драгоценное, полудрагоценное и поделочное сырьё : алмазы , изумруды , рубины , малахит , яшма , мрамор .

2.1.1.3. Горючее минеральное сырьё

Горючее минеральное сырьё - это ископаемые, которые могут служить в качестве топлива (каменный и бурый угли , горючие сланцы , нефть,природный газ ).

Топливом называют естественные или искусственные горючие органические материалы, служащие источником тепловой энергии и сырьём для химической промышленности.

По агрегатному состоянию все виды топлива делят на твёрдое, жидкое и газообразное.

2.1.1.4. Сырьё растительного и животного происхождения

Сырьё растительного и животного происхождения является продуктом сельского хозяйства (животноводства , земледелия , растениеводства ), рыбного и лесного хозяйства .

По своему назначению эти виды сырья делятся на пищевое и техническое сырьё.

К пищевому сырью относятся животное и растительное сырьё, перерабатываемые в продукты питания .

Техническим сырьём называются те продукты , которые для пищевых целей непригодны , но после механической и химической обработки используются в промышленности и быту (дерево , хлопок , лён , кожа , шерсть , пушнина ).

Подразделение сырья животного и растительного происхождения на пищевое и техническое достаточно условно . Пищевое сырьё нередко перерабатывается на технические продукты :

- картофель и другие продукты перерабатываются на этиловый спирт ;

Некоторые животные и растительные масла перерабатываются на мыло и косметические средства .

Ценность сырья зависит от уровня развития техники. Например, хлористый калий в 19 веке был используемым отходом при извлечении хлористого натрия из сильвинита. В н.в. хлористый калий – исходное сырье в минеральных удобрениях. К веществам, используемым в качестве химического сырья, предъявляется ряд общих требований.

Сырье для химического производства должно обеспечить:

– мало стадийность производственного процесса;

– агрегатное состояние системы, требующее минимальных затрат энергии для создания

– оптимальных условий протекания процесса;

– минимальное рассеяние подводимой энергии;

– возможно более низкие параметры процесса;

– максимальное содержание целевого продукта в реакционной смеси.

Для удовлетворения данных требования сырье (особенно минеральное, извлеченное из природной среды) подвергают ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ.

Основные операции подготовки сырья:

Классификация (разделения однородных сыпучих материалов на фракции (классы) по размерам составляющих их частиц).

Обезвоживание материала достигается методами стекания, отстаивания (жидкая система) и сушки.

Сушкой называется процесс удаления влаги или другой жидкости из твердых материалов путем ее испарения и отвода образовавшегося пара.

Обогащением называется процесс отделения полезной части сырья от пустой породы (балласта) с целью повышения концентрации полезного компонента. В результате обогащения сырье разделяется на концентрат полезного компонента и хвосты с преобладанием в них пустой породы.

Выбор метода обогащения зависит от агрегатного состояния и различия свойств компонентов сырья. Для твердого вещества чаще всего применяют механические способы обогащения :

– рассеивание (грохочение),

– гравитационное разделение,

– электромагнитная и электростатическая сепарация,

– флотация (специальный физико-химический метод).

Химические способы обогащения основаны на применении реагентов, которые избирательно растворяют одно из веществ, составляющих смесь, или образуют с одним из веществ соединения, легко отделяемые от других при плавлении, испарении, осаждении раствора. Пример, обжиг минералов для разложения карбонатов, удаление кристаллизационной влаги, выжигание органических примесей.

Сырье - это материал, предназначенный для дальнейшей обработки на производстве. По сути, именно с него начинается выпуск любой продукции. Переоценить роль исходного материала сложно, так как именно от этого зависит качество изделия. Сегодня существует огромное количество различных групп, подгрупп и видов сырья. Попробуем разобраться в этом многообразии.

Что такое сырье для производства

Собранные или добытые материалы обычно подвергают обработке для придания им необходимых товарных качеств. В дальнейшем они либо поступают в продажу, либо продолжают участвовать в последующих пока не достигнут стадии конечного продукта.

Виды сырья

Классификация сырья - это весьма условное понятие. Принято выделять две основные группы: промышленное и сельскохозяйственное. К промышленному относятся полезные ископаемые и энергоносители. Сельскохозяйственное сырье - это зерновые, молочные продукты, мясо, лекарственные растения. Разделить все виды сырья можно еще на две группы: оно может быть первичным (непосредственно добытым или собранным) и вторичным (в виде побочного продукта или Вторичная группа материалов широко используется в промышленности, что позволяет значительно сократить затраты. По происхождению все виды сырья можно разделить на 4 подгруппы:

1. Растительного происхождения (злаки, травы).
2. Животного происхождения (молочные продукты, экскременты животных).
3. Минерального уголь).
4. Биосфера (вода и воздух).

Использование сырья в производстве

Сегодня существует огромное количество направлений промышленности. Список традиционных отраслей ежедневно пополняют новые названия, а значит, разрабатывается и используется новое сырье. Это связано и с растущим мировым спросом, и с развивающимися технологиями. Наиболее актуальным направлением на сегодняшний день является разработка энергоносителей. Если еще сто лет назад человек умел получать энергию из нефти и угля, то сегодня активно разрабатываются и другие источники, например, Существует альтернативная технология получения электроэнергии, основанная на естественных процессах брожения, когда в виде энергоносителя выступает коровий навоз. А вот такое производство, как выпуск хлопковой ткани, практически не изменилось за много веков. Усовершенствован и механизирован сам процесс, но сырьем являются коробочки хлопка - так же, как это было 3-4 века назад. А пищевая промышленность постоянно претерпевает изменения. Стремление производителя снизить расходы оборачивается поиском новых видов исходного продукта. Натуральное сырье - это наилучший вариант. Однако, к сожалению, в целях экономии оно часто заменяется искусственным. Таким образом, сегодня можно наблюдать ситуацию, в которой одни производственные отрасли продолжают использовать какое-либо сырье веками, а другие развивают технологии и проводят разработку новых видов исходных материалов.