Курсовая работа: Хімічна промисловість України
2МН4 СІ + Са(ОН)2 =СаО2 +2ИНг +Ї2Н2 О.
Аміак, що утворився, висумішують негашеним вапном (СаО), але не хлоридом кальцію або концентрованою сірчаною (сульфатною) кислотою, з якими він вступає в хімічну взаємодію.
Основним промисловим способом утворення аміаку є синтез його з азоту і водню. Реакція екзотермічна і зворотна:
ДГ2 + ЗЯ2 о 2Л7/3 + 92,4 кДж.
Вона протікає тільки в присутності каталізатора - металевого заліза і домішкою оксиду амонію та оксиду калію.
Початкові продукти виробляють: азот - з рідкого повітря, водень - конверсійним способом або з води. Теорія синтезу аміаку з простих речовин складна. Тут тільки вказують оптимальні умови процесу, що ґрунтуються на принципі Ле-Шательє. Оскільки ця реакція екзотермічна, то зниження температури зміщуватиме рівновагу в бік утворення аміаку. Однак при низьких температурах швидкість всіх реакцій мала. Тому синтез аміаку проходить при 450-500°С і в присутності каталізатора. У зв'язку з тим, що каталізатор прискорює пряму та зворотну реакцію однаково, а підвищення температури зміщує рівновагу ліворуч, то ці умови невигідні для промислового виробництва. Тобто, за принципами Ле-Шательє, для протидії цьому впливу підвищення температури необхідно використовувати високий тиск. Тиск завжди застосовують такий, який витримує матеріал апаратури - до 1000 атм (100 МПа). Негативно впливають на швидкість утворення суміші: сірководень, оксид вуглецю (II), вода та інші сполуки. Вони знижують активність каталізаторів. Тому азото-водневу суміш піддають ретельному очищенню, особливо від сірчаних сполук.
Однак і за цих умов тільки частина азотоводневої суміші перетворюється на аміак. Для більш повного використання початкових речовин утворений аміак зріджують під впливом низьких температур, а нереагуючу частину азотоводневої суміші вдруге направляють до реактора.
Технологічний процес, при якому нереагуючі речовини відділяються від продуктів реакції і знову повертаються в реакційний апарат для повного використання, називається циркуляційним. Завдяки такій циркуляції використання азотоводневої суміші вдається довести до 95%.
2.2 Виробництво органічних речовин: виробництво мила
Милами звуть лужні сполуки натрієвих і калієвих солей жирних, смоляних, нафтенових кислот, що мають у ланцюгу 10-20 атомів вуглецю. Такі солі мають характерні властивості, які обумовлюють їх миючу дію: вони добре розчиняються у воді, їх водні розчини мають піноутворюючі, емульгуючі та змочувальні властивості, можливість утримання забруднюючих часток у миючому розчині.
Варіння мила - це основна технологічна ланка. Вона ґрунтується на реакціях омилення нейтрального жиру розчинами лугів (№ОН, КОН) і нейтралізації жирних, смоляних та нафтенових кислот кальцинованою содою або поташем:
де К - вуглецевий радикал вищої карбонової кислоти.
Сировиною для варіння є жири, луги та жирозамінники. Залежно від застосування мила, а також від сортності роблять рецептуру жирової суміші. В рецептуру жирової суміші входять і жирозамінники - синтетичні жирні кислоти, а також каніфоль - складна суміш смоляних кислот. Нафтенові кислоти застосовують для варки технічного мила м'якої консистенції. Омилення жирових сумішей розчинами лугів призводить до прямого методу - варіння мильного клею, охолодженням якого отримують клейове мило; і непрямого методу: обробка мильного клею електролітами (висолювання) та відділення мильного ядра з послідовним охолодженням та наданням милу товарного вигляду. Варіння мила на основі жирних кислот розщеплених та систематичних - проводять за допомогою кальцинованої соди. Це так зване карбонатне омилення економічно доцільніше, оскільки використовується дешева сировина.
Знижена концентрація лугу призводить до утворення нерозчинного у воді кислого мила:
R-СООNа + R-СОО → R-СООNaR - СООН.
Мило у водних розчинах може гідролізуватися з утворенням великого лугу:
R - СООNa + Н2 О <=> R- СООН + Na104.
який негативно впливає на кольоровість вовняних, шовкових та багатьох синтетичних тканин.
Мило не може застосовуватися у кислих середовищах, бо воно розпадається з виділенням жирних кислот:
R - СООNа + Н2 SО4 → R - СООН + Na2 SО4
2.3 Виробництво сталі
Сталь є основним сплавом, що використовується в усіх галузях сучасної техніки для виготовлення найрізноманітніших конструкцій, машин та їх деталей. Сталь, як і чавун, являє собою сплав заліза з вуглецем та іншими домішками, але відрізняється від нього меншим вмістом їх. Тому процес одержання сталі з чавуну зводиться до окислення домішок чавуну до потрібних меж чистим киснем або киснем повітря чи руди. Цього досягають двома способами: конверторним та мартенівським.
Конверторний спосіб. Суть конверторного способу полягає в тому, що через рідкий чавун, залитий у конвертор, продувається повітря, кисень якого окислює вуглець та домішки. Конвертор являє собою стальну посудину грушоподібної форми, викладену всередині вогнетривкою кладкою завтовшки 275-400 мм (мал. 1). У верхній частині конвертора є горловина І. Середня частина конвертора оперезана зовні стальним кільцем. До кільця приєднано дві цапфи, які спираються на колони, встановлені на фундаменті. Через порожнисту цапфу 2 в конвертор надходить повітря з повітропроводу. На кінці другої цапфи 3 насаджене зубчасте колесо, з'єднане з зубчатою рейкою 4. Рейка переміщується від електродвигуна або гідропривода. Під час руху рейки конвертор повертається на потрібний кут, набираючи горизонтального, вертикального або похилого положення. В нижній частині конвертора є змінне днище 5, зроблене з вогнетривкої цегли. У днищі є канали, в яких запресовано труби - фурми 6. Через фурми в конвертор вдувається повітря.
Для заливання чавуну і завантаження добавок конвертор повертають у горизонтальне положення, трохи нахиляють вниз горловиною (мал. 2,а) і заливають таку кількість чавуну, щоб рівень його був нижче рівня фурм. Потім починають вдувати повітря, повільно повертаючи конвертор. Тиск повітря поступово збільшують, доводячи до 0,25 МПа (2,5 атм) при вертикальному положенні конвертора (мал. 2,б).
При продуванні внаслідок активного зіткнення рідкого чавуну з киснем повітря відбувається процес окислення (вигоряння) домішок.
Після закінчення процесу конвертор нахиляють у горизонтальне положення, а потім припиняють дуття. Після цього перевіряють склад одержаної сталі і виливають її в ківш.
Існує два види конверторного процесу: кислий - бесемерівський, основний - томасівський та кисневоконверторний.
Бесемерівський процес одержання сталі, що його відкрив англійський винахідник Г.Бессемер у 1855 р., здійснюється в конверторах, внутрішня кладка яких зроблена з кислої вогнетривкої цегли динасу. Суть цього процесу полягає в тому, що кисень повітря, яке вдувається через рідкий чавун, окислює його домішки і при реакціях з інтенсивним перебігом утворюється така кількість тепла, якої цілком досить для перетворення чавуну на сталь протягом 10-13 хв. Вихідним матеріалом для ведення процесу є переробний чавун. Процес у бесемерівському конверторі поділяють на три періоди.
Рис. 1. Конвертор