Производство неорганических веществ

Химия, нефтехимия

Производство неорганических веществ

НПЗ вырабатывают:

Горючие и смазочные материалы, твердые и полужидкие смеси парафинов (парафин, церезин, вазелин), битумы, электродный кокс, растворители, индивидуальные парафиновые, олефиновые (алкены) углеводороды ароматические углеводороды.

1. Предварительная стадия

обезвоживают, обессоливают, очищают от кокса путем продолжительного отстаивания в подогретом состоянии 180 гр.С воду отделяют термохимическим или электролитическим способом.

2. Перегонка

Насос Трубчатая печь 320 гр.С Ректификационная колонна Пары охлаждаются (флегмой) сгущение в конденсаторе

Бензин Легроин Керосин Легкий газоиль Мазут 275 гр.С Тяж. Газоиль Веретенное масло Машинное масло Цилиндровое масло Гудрон – твердый осадок

Химические методы переработки нефти

Термический крекинг

Каталитический крекинг

Риформинг

Парофазный крекинг (пиролиз)

+350-500оС,

450-500оС

480-520оС

670-720о С

Давлении до 70 ат.

0,5-1,0 ат.

40-70 ат +H2

Атмосферное давление

Алюмиосиликат- ные катализаторы

+H2 pt cr mo катализаторы

Крекинг-бензин (35%), крекинг-газы (10-15%), этилен, пропан, пропилен, бутан, бутилен и др.

Бензин - 70%) газы (12-15%) кокс (4-6%

длин. мол. у/в расщепляются на короткие 2. Изомеризация 3. ароматизация

Жидкие продукты обогащаются ароматическими соединениями, газы – предельными углеводородами

Оргсинтез

Высокооктан. бенз. Газы: метан (СН4), этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10).

Сырье для химической промышленности

Крекинг-остаток (50-55%) котельное топливо

Химические методы переработки нефти

Термический крекинг

Каталитический крекинг

Риформинг

Парофазный крекинг (пиролиз)

этилен, пропан, пропилен, бутан, бутилен и др. Фенол, бензол

Sox, nox, углеводороды, альдегиды, аммиак

Выбросы незначительны. углеводороды, аммиак, сероводород

CO, NH3, H2S

1 углеводороды, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота. 2 из специфических элементов – пентоксид ванадия, фтористые соединения, метилмеркаптан. 3. регенерация катализаторов 4. Газы: метан (СН4), этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10). 5. специфика зависит от содержания серы в нефти

Регенерация катализаторов

Со сточными водами НПЗ в поверхностные воды поступает

Нефтепродукты, сульфаты, хлориды, соединения азота, фенолы, соли тяжелых металлов

Токсичные отходы

Состоят из: биологически активного газа, который остается после эксплуатации очистных сооружений, осадков из резервуаров, сернисто-щелочных стоков.

Производство серной кислоты

Серная кислота – H2SO4 бесцветная тяжелая маслянистая жидкость, кипящая при 304оС и кристаллизующаяся при 10,4оС. Исходное вещество в производстве серной кислоты является сернистый ангидрид SO2. Для получения SO2. применяется - серный колчедан, - элементарная сера, - сероводородные и сернистые газы, выделяемые при переработке руд цветных и черных металлов, очистке нефти.

Производство серной кислоты осуществляется в промышленности двумя

способами: контактным и нитрозным.

контактный FeS2 +O2=Fe2O3+SO2 Очистка от примесей газа Контактное окисление на поверхности твердого катализатора 2SO2+O2=2SO3 абсорбер

1. 2SO2+H2O+NO2=H2SO4+NO ОКИСЛИТЕЛЕМ ЯВЛЯЕТСЯ NO2, ОН

ВОССТАНАВЛИВАЕТСЯ 2. ОКИСЛЕНИЕ КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА 2NO+O2=2NO2 До 20-х гг. нашего века он осуществлялся в больших свинцовых камерах, сейчас в специальных башнях.

Нитрозный способ – известен с середины 18 в.

Производство аммиака

N2+3H2=2NH3

Для получения 1 т NH3 – 3000 куб

м азото-водородной смеси, 90 куб. м воды, 1750 кВт*ч.

Производство азотной кислоты

Азотная кислота занимает второе место по объему в производстве кислот

после серной.

Исходным веществом для получения азотной кислоты является аммиак – NH3

Получение слабой азотной кислоты имеет три стадии:

1. Окисление аммиака до окиси азота NO; (аммиак и избыток воздуха пропускают над нагретым до 800-900 гр. Pt катализатор 4NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O 2. Окисление оксида азота до двуокиси NO2; 2NO + O2 = 2NO2 3. Поглощение NO2 водой с образованием азотной кислоты. 3no2 + h2o = 2hno3 + no

Окисление аммиака проводится при температуре 800-900оС в присутствии

катализатора, изготовленного из сплава платины и родия.

Кроме платины, могут применяться менее активные катализаторы на основе

окиси кобальта или железа с активирующими добавками.

Для получения 1 т разбавленной азотной кислоты в установках с

нормальным атмосферным давлением расходуется 300 кг аммиака, 100 м3 воды и 80 кВт.ч электроэнергии.

Выброс HNO3 может составлять до 3 кг на 1 т. в пересчете на 100%-ную

кислоту.

Производство соды

Приготовление насыщенного раствора поваренной соли NaCl удаление примесей (oсаждение ионов кальция и магния), насыщение аммиаком, получение аммиачного рассола NH3 H2O

5. известняк СаСО3, Обжигают, получают СО2 Насыщают им раствор

Карбонизация

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3+ NaCl= NaHCO3 + NH4Cl

Фильтруют прокаливают

+Гашеная известь NH3

Na2CO3

При получении 1 т соды - образуется около 1 т NH4Cl, раствор которого

обрабатывают известковым молоком для регенерации аммиака. Образующуюся дистиллярную жидкость – суспензию нерастворимых соединений в растворе CaCl2 и NaCl направляют в отстойники – шламонакопители. Их называют “белыми морями”. Один только содовый завод может занимать до 3-4 га под шламонакопитель.

Производство удобрений К фосфорным удобрениям относятся суперфосфат,

преципитат, фосфоритная мука.

Сырьем для получения фосфорных удобрений служат природные

Фосфориты ca3(po4)2

Апатиты 3ca3(po4)2*caf2

Фосфорная кислота

Дробление, сушка и размол;

Разложение серной кислотой

Нейтрализация известковым молоком.

Суперфосфат

Фосфоритная мука

Преципитат

Главный загрязнитель при производстве фосфорных удобрений – фтористые

соединения. Фториды присутствуют как в газообразном состоянии, так и в виде аэрозолей. Нормы выброса фторидов при производстве фосфорных удобрений обычно пропорциональны к количеству P2O5, введенному в производство. Например, в штате Флорида, где производят основную часть фосфорных удобрений, нормируется 1 г фторида на 1 т P2O5, используемого в производстве.

Калийные удобрения

это хлорид калия (KCl), сульфат калия (K2SO4) сульфат калия-магния (K2SO4*2MgSO4). Сырьем для получения хлористого калия является сильвинит KCl+NaCl и карналит MgCl2* KCl *6H2O.

Производство калийных удобрений включает: 1 отделение хлористого калия

от хлорида натрия и глины. 2. Сильвинит размалывают, растворяют, раствор охлаждают, отделяют соли и сушат их. 3. если флотируют, обогащая КCl, то образуются галитовые отвалы.

В технологии изготовления хлорида калия можно выделить 4 этапа, при

которых происходят наиболее существенные выбросы в атмосферу мелких частиц:

1 прессование, 2 дробление, 3 сортировка 4 транспортировка.

Азотные удобрения

Мочевина (карбамид) CO (NH2)2 (твердые, аммиак, формальдегид) аммиачная селитра NH4 NO3

NH3

HNO3

Нейтрализация

Выделение продуктов реакции в виде сухой соли

Ядохимикаты

Инсектициды: 1. парижская зелень 3 Сu(AsO2)2*Cu(CH3COO)2 Cырье - As2O3 руды обжигают соли 2. Фтористый и кремнефтористый натрий Получают из отходов производст. суперфосфата 3. Гексахлоран C6H6Cl6 получается присоединением Cl к бензолу 4. ДДТ, тиофос

II

Фунгициды (грибковые заболевания) Бордосская жидкость (медь содерж.) Получается смешиванием медного купороса с известковым молоком 2. Серосодержащие (получаются при очистке коксового газа от H2S) 3. Формалин 4. Гранозан (получается при взаимодействии диэтилртути с сулемой в спиртовом растворе) III. Гербициды Хлор и нитропроизводные фенола.

Для производств неорганической химии: 1. в целом 3 основных

загрязнителя – SO2, NOx, взвешенные частицы. 2. легко испаряющиеся неорганические соединения – Pb, HF, SiF4, HCl и др. галогеноводородные кислоты. 3. аммиак – в производстве аммиака, нитрата аммония, фосфата аммония, сульфата аммония около 400 ненормируемых загрязнителей, имеющих широкий диапазон опасных свойств, т.к. называемые некритериальные загрязнители хлорводород – в производстве соляной кислоты фтороводород – в производстве фосфора, фосфорной кислоты. Диоксины - Основными источниками поступления диоксинов в окружающую среду являются хлорфеноловые производства, заводы по производству химических удобрений, полихлорированных бифенилов (ПХБ), массовой хлорной продукции.