2. Компоненты химического производства

Независимо от конкретного вида производимой продукции и типа процесса ее получения любое производство включает несколько обязательных компонентов: сырье (объект превращения), энергию (средство воздействия на объект), и аппаратуру, в которой это превращение совершается.

Особое место в химической технологии занимает вода и воздух. Вода служит не только средой, в которой протекают многие химические процессы, но и широко применяется в химико-технологических процессах как растворитель, реагент, теплоноситель, хладагент и транспортное средство, а также для других разнообразных операций. Поэтому воду вполне обоснованно можно считать третьим компонентом химического производства.

Невозможно представить современное химическое производство и без воздуха. Он используется в химической промышленности в качестве сырья – окислителя, источника для получения кислорода, азота, благородных газов. Воздух используют также в качестве теплоносителя и хладагента в технологических процессах, как распылитель газов и жидкостей в реакторах и топочных устройствах. Еще одно направление применения воздуха связано с получением тепловой энергии.

2.1. Сырье в химическом производстве

2.1.1. Основные определения

Сырьем называют природные материалы, используемые в производстве промышленной продукции. Сырье – это главный элемент производства, от которого зависят его экономичность, выбор технологии, аппаратуры и также качество продукции. Кроме собственно природного сырья, в промышленном производстве можно выделить также полуфабрикаты, промежуточные продукты, полупродукты, побочные продукты, а также возвратное сырье и отходы.

Полупродуктом называют сырье, прошедшее обработку на одной или нескольких стадиях производства, но не являющееся товарным целевым продуктом. Полупродукт может быть сырьем следующей стадии производства.

Побочным продуктом называют вещество, образующееся в процессе переработки сырья параллельно с целевым продуктом, но не являющимся целью данного производства.

Отходами производства называют остатки сырья, материалов и полупродуктов, образующихся в производстве, которые не могут быть использованы в качестве товарных продуктов, частично или целиком утратившие свои качества.

В то же время побочные продукты и полупродукты могут после предварительной подготовки или без нее быть использованы в качестве сырья в других производствах. Тяжелая пиролизная смола, например, являясь побочным продуктом производства этилена и пропилена, служит высококачественным сырьем в производстве кокса, технического углерода, нефтеполимерных смол, нафталина и ряда других ценных продуктов.

2.1.2. Классификация сырья

В химической технологии используют сырье, производимое нефтяной, газовой, горнорудной, коксохимической, лесной, целлюлозно-бумажной, пищевой отраслями промышленности, черной и цветной металлургией. Химическое сырье классифицируют по происхождению, химическому составу, ресурсам и агрегатному состоянию. Подобная классификация представлена в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Классификация химического сырья

По агрегатному состоянию	По химическому состоянию	По видам запасов	По происхождению
Твердое	Неорганическое	Возобновляемое	Минеральное, в том числе: – рудное, – нерудное, – горючее
Жидкое	Органическое	Невозобновляемое	Растительное и животное
Газообразное			Вода
			Воздух

Кроме того, химическое сырье делится также на первичное и вторичное:

первичное сырьё извлекают из природных источников;

вторичное сырьё – это промежуточные и побочные продукты промышленного производства и потребления.

При этом следует отметить, что капитальные вложения в переработку вторичного сырья в среднем в четыре раза меньше, чем для переработки первичного сырья. Не случайно, поэтому в промышленно развитых странах повторное использование металлов и сплавов составляет: стали – 70; меди – 55; алюминия и олова – по 45; цинка – 21% масс.

Еще один принцип классификации сырья предполагает его деление на природное и искусственное (полученное при промышленной обработке природного сырья).

К химическому сырью предъявляется ряд общих требований. Оно должно обеспечивать:

– малостадийность производственного процесса;

– агрегатное состояние системы, обеспечивающее минимальные затраты энергии для создания оптимальных условий протекания технологического процесса;

– минимальные потери подводимой энергии в окружающую среду;

– минимальные потери энергии с продуктами процесса;

– возможно более мягкие условия процесса (время контакта, температура, давление) и минимальный расход энергии на изменение агрегатного состояния реагентов и осуществление технологического процесса;

– максимальный выход целевого продукта.