Химическая промышленность Химическое производство

Химическая промышленность
• Химическое производство - совокупность
процессов переработки сырья путем
химических превращений в необходимые
продукты.
• Химико-технологический процесс –
целенаправленная переработка исходных
веществ в продукт посредством химических и
физико-химических процессов.
Производство серной кислоты
Сырьём служат:
• сера
• сульфиды и сульфаты металлов
• сероводород
• отходящие газы теплоэлектростанций
Основные стадии получения серной
кислоты:
•
•
•
Сжигание или обжиг сырья в кислороде с
получением SO2
Окисление SO2 в SO3
Растворение SO3 водой.
В составе химической промышленности
выделяют:
1) горнохимическую (добыча апатитов и
фосфоритов, солей, серы и др. ); служит
сырьевой базой для (2).
2) основную химическую промышленность,
производящую неорганические соединения
(кислоты, щелочи, соду, минеральные
удобрения и др.);
3) промышленность полимерных
материалов (каучук, пластмассы,
химволокно).
4) микробиологическую промышленность.
Доля разных видов продукции химической
промышленности России
Виды продукции
Доля валовой продукции отрасли, %
Основная химия (минеральные
удобрения, кислоты, щелочи и
т.д.)
53,6
Производство химических волокон
13,6
Синтетические смолы и изделия
11,6
Лакокрасочная продукция и
синтетические красители
6,4
Химико-фармацевтическое
производство
7,6
Продукция органического синтеза и
резинотехнические изделия
7,2
Другие виды
0,1
• Ведущее место принадлежит отраслям
основной химии (минеральные удобрения,
кислоты, щелочи и т.д.).
• На втором месте по объему продукции
находится производство полимерных
материалов и смол.
• Производство последних сосредоточено в
районах с крупными запасами нефти и
газа, в частности, в Западно-сибирском
регионе (Тюмень, Новосибирск, Томск).
Особенности размещения химического
комплекса России
• Высокая концентрация предприятий в
европейской части (Западный макрорегион –
88%, восточный макрорегион – 12%).
• Сосредоточение в районах, дефицитных по
водным и энергетическим ресурсам.
Территориальная структура химической
промышленности на территории бывшего СССР
• Химическая индустрия является емким
потребителем сырья (соотношение сырьепродукт достигает «8»).
• Также высок уровень потребления воды,
топлива и энергии.
• Примеры: на 1т синтетического волокна расходуется
6000 т воды, а на 1 т каучука – 15 тыс. кВт-ч.
электроэнергии.
Характеристика и запасы сырья
• Классифицируют по различным признакам:
– по происхождению – минеральное,
растительное и животное;
– по химическому составу – неорганическое и
органическое;
– по агрегатному состоянию – твердое,
жидкое (нефть) и газообразное (воздух,
природный газ и газы нефтепереработки);
– по запасам – возобновимое и
невозобновимое.
• При использовании рудного сырья сначала
производится его обогащение.
• При этом обогатительная фабрика может
находиться на значительном расстоянии от
конечного производства.
• Процесс обогащения сырья неизбежно
сопровождается образованием большого
количества отходов.
Воздух и вода как сырье химической
промышленности
• Кислород воздуха используют в качестве
окислителя, азот – в качестве сырья в
производстве аммиака.
• Вода применяется как сырье, в качестве
химического реагента, как растворитель,
тепло- и хладоноситель.
Промышленная водоподготовка
• Представляет собой комплекс операций,
обеспечивающих очистку воды - удаление из
нее вредных примесей, находящихся в
растворенном и взвешенном состоянии.
• Основные операции водоподготовки:
отстаивание и фильтрование, умягчение,
нейтрализация и дегазация.
Водообеспечение
Химическое производство относится к
водоемким. Большую часть воды (до 70%)
расходуют для охлаждения.
Пути улучшения водообеспечения:
• разработка новых технологий сокращения
потребления воды (например, замена
водяного охлаждения воздушным);
• организация замкнутых водооборотных
систем.
Схемы водообеспечения
• Прямоточная: вся вода после использования
возвращается в водоем за исключением
безвозвратных потерь.
• Оборотная: незагрязненные нагретые
сточные воды поступают на охладительные
установки, а затем возвращаются;
загрязненные сточные воды сначала
поступают на очистные сооружения.
Необходимые условия перехода к
замкнутым оборотным системам
• При многократном использовании в воде
накапливаются механические взвеси и
агрессивные соединения.
• Это вызывает интенсивное отложение накипи
и коррозию оборудования.
• Поэтому необходимо применять методы
борьбы с карбонатными отложениями,
биологическими обрастаниями, коррозией.
Рациональное использование энергии
• Коэффициент использования энергии:
отношение теоретических затрат энергии на
получение единицы продукта к количеству
фактически затраченной энергии.
• Во многих производствах эти коэффициенты
очень низки (50-60%), что свидетельствует об
утечке энергии, и ведет к тепловому
загрязнению среды.
Рациональное использование энергии
• Тепло продуктов реакции можно
использовать для предварительного нагрева
материалов, поступающих в реакционный
аппарат.
• Тепловые потери в окружающую среду
уменьшают тепловой изоляцией аппаратуры.
Комплексное использование сырья
• Заключается в последовательной
переработке сырья сложного состава в
ценные продукты для наиболее полного
использования всех его компонентов.
• Для использования отходов строится новая
фабрика (комбинирование предприятий).
• Пример: при коксовании угля в качестве побочного продукта
получают коксовый газ и смолу, переработкой которых
выделяют сотни ценных веществ.
• Многообразие продукции, применяемых
технологий и видов сырья определяет
широкий спектр загрязнителей
атмосферного воздуха, водных бассейнов и
почв.
• Из-за разнообразия технологических
процессов химическая промышленность
является одной из самых трудных для
подавления выбросов.
• Доля отрасли в общем объеме загрязненных
сточных вод промышленности составляет
30%.
• Характерными являются выбросы
соединений ртути (50 % от общего объема
выбросов в России), а также соединений
хрома, ванадия (I класс опасности).
Использование отходов химической и
нефтехимической промышленности
• Используется не
более 30%
отходов.
• Остальные
сжигают,
выводят в
отвалы, что
приводит к
загрязнению ОС.
Основные источники выбросов в атмосферу
химической промышленностью
• Основная часть выбросов ХП приходится на
европейскую часть России.
• Однако в районах азиатской части России,
где находятся ХП, имеются участки с
повышенным уровня загрязнения ОС.
Районы России с повышенным уровнем
загрязнения окружающей среды
• Так территория Кузбасса значительно
загрязнена выбросами химических и
нефтехимических предприятий.
• Специальными исследованиями (Ларин,
2013) показано, что в г. Кемерово повышена
заболеваемость раком кожи, щитовидной и
молочной железы.
• У рабочих ОАО «Кокс» и Кемеровской ТЭС
риск онкологических заболеваний повышен в
2-9 раз.