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
крекинг-бензин
(35%),
крекинг-газы
(10-15%), этилен,
пропан,
пропилен,
бутан,
бутилен и др.
давлении до 70 ат.
0,5-1,0 ат.
40-70 ат +H2
атмосферное
давление
крекинг-остаток
(50-55%)
котельное топливо
оргсинтез
Алюмиосиликат-
ные катализаторы
бензин - 70%)
газы (12-15%)
кокс (4-6%
длин. мол. у/в
расщепляются
на короткие
2. Изомеризация
3. ароматизация
+H2 Pt Cr Mo
катализаторы
Высокооктан. бенз.
Газы: метан (СН4),
этан (С2Н6),
пропан (С3Н8),
бутан (С4Н10).
жидкие продукты
обогащаются
ароматическими
соединениями,
газы –
предельными
углеводородами
сырье для
химической
промышленности

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
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
CO, NH3, H2S

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

Нитрозный способ – известен с середины 18 в.
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

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
Дробление,
сушка и
размол;
Фосфоритная
мука
разложение
серной
кислотой
Суперфосфат
фосфорная кислота
Нейтрализация
известковым
молоком.
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
HNO3
NH3
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