Бақылау сұрақтары:

1. Металды қысым арқылы өндеу неге негізделген?

2. Пластикалық және серпімді деформация (мыжылу) кезінде не болады?

3. Беріктігінің артуы деп нені атайды?

4. Суық деформация туралы не білесіз?

5. Рекристалдану деп нені атайды?

6. Ыссы деформациялау деп нені атайды, сол туралы не білесіз?

7. Прокаттау деген не?

8. Престеу деген не?

9. Созу деген не?

10. Шыңдау деген не?

11. Көлемдік штамптау деген не?

12. Темір табақ штамптау деген не?

13. Қыздыру қүрылғыларының негізгі типтері туралы не білесіз?

14. Кеңүңгірлі пештер туралы не білесіз?

15. Методикалық пештер туралы не білесіз?

Халық шаруашылығында химиялық өнеркәсіпінің мәні. Аммиак және азот қышқылының өндірісі

Осы уақытта 50000 жеке органикалық емес және 3 млн-ға дейін органикалық заттар белгілі. Өндірістік жағдайларында ашылған заттардың тек бір қатар бөліктері ғана алынады, соған қарамай химиялық өнімдерін өндіру саны өте көп. Химиялық кәсіп орынның өзі 50000-ға атаулы өнімдері шығарады. Осыған жататындар органикалық емес қышқылдар, сілтілер, тұздар, оксидтер; органикалық синтез және жоғарғымолекулалы қоспалар (синтетикалық смола, пластмасс, химиялық талшықтар, каучуктер, резина лак және клейлер).

Химиялық технологияда сонымен бірге қарастырылатындар – ол құрылыс материалдарын өндіру, металлургия, целлюлозды – қағаз, мұнайды қайта өңдеу және коксохимиялық кәсіп орын салалары, сланц, торф, ағаш және басқа да табиғи органикалық заттарды химиялық қайта өңдеу. Осы салалардың ішінде де он мыңдаған өнімдер шығарылады. Әрине, барлық өндірістерді сипаттау мүмкін емес. Сондықтан тек типтік химиялы-технологиялық үрдістері қарастырылады және мысал келтірілген өндірістерге байланысты аппараттары қарастырылады, яғни халық шаруашылығында мәні зор өндірістер.

Органикалық және органикалық емес заттарды технологиялары болып бөлінеді. Бірақ, араларынан шекара өткізуге болмайды, өйткені, көпшілік өндірістерде щикі зат болып органикалық және органикалық емес заттар немесе органикалық заттар арасында өтетін реакциядан органикалық және органикалық емес заттар өндіріледі. Органикалық емес заттардан органикалық заттарға жататын өнімдерді алатын өндірістер бар. Мысалы, аммиак және көмір тегінің екі оксидінен карбамид шығаратын өндіріс. Органикалық және органикалық емес өндріс бір-бірімен байланыста болуы және бір химиялық мекемеде рационалды комбинирлеуі мүмкін. Гидірлеу, хлорлау, гидрохлорлау, нитірлеу, сульфирлендіру, органикалық заттарды сабындау үшін қажетті органикалық емес заттар қажет, ал олар органикалық заттарды өндіру мекемелерде дайындалады.

Метандды су буымен конверсиялау нәтижесінде өндірілетін газ синтезі (nCO+mH₂) сутегін өндіру қажеті негіз қызметін атқарады. Бұл сутегі аммиак синтездеуде қолданады. СО мен Н₂ басқа қатынастарынан шекті және шекті емес көмірсутектерін және де спирттер алынды.

Сусыз күкірт қышқылы (моногидрат) ауыр майлы сұйықтық болып келеді, ол сумен барлық қатынаста араласып көп мольшерде жылу бөледі. Н₂SO₄ 0°С тығыздығы 1,85 г/см. Ол 296°С-да қайнайды және 10°С мұздайды. Күкірт қышқылы деп тек моногидридті атайды, сонымен бірге онын сулы ерітінділерінде (Н₂SO₄+nH₂O), және моногидраттағы күкірт үш оксидінің ертіндісі (Н₂SO₄+nSO₃) олеум деп аталады. Олеум ауада “түтіндейді” – одан SO₃ десорбциялауды нәтижесінде. Таза күкірт қышқылы түссіз, техникалығы қоспаларымен қара түске боялған.

Күкірт қышқылы өте активті болып келеді. Ол метал оксидтерін және көпшілік таза металдарды ерітеді; жоғарғы температурада тұздардан барлық басқа қышқылдарды ығыстрады. Әсіресе күкірт қышқылы сумен әрекеттеуі тез жүреді де гидраттарды құрайды. Ол басқа қышқылдардан суын тартып алады, тұздардың кристаллогидраттарынан, көмірсутектілердің оттекті туындыларынанда. Соңғы аталған заттарда су болимайды, тек сутегімен оттегінің мына қатынасы ғана Н:О=2 болады. Ағаш және басқа өсімдіктер мен жануарлардын ткандарындағы целлюлоза (С₆Н₁₀О₅)n, крахмал және қант концентриленген күкірт қышқылында ыдырайды; су қышқылмен әрекеттеседі, ал тканнан майдадисперсті көміртек қалады. Сұйылтылған қышқылда целлюлоза және крахмал ыдырап қантты құрайды. Концентирленген күкірт қышқылы адамның тері бетіне түскенде күйдіреді.

Күкірт қышқылының жоғарғы активтілігі мен бірге өндіріс құнының төменділігі оны қолдану түрі мен масщтабы зор болып келеді. Халық щаруашылығының барлық салаларында күкірт қышқылы немесе онын өнімдері қолданбайтын жері жоқ.. Күкірт қышқылын қолданатын ең бір ірі өндіріс-минералды тынайтқыштарын өндіру: суперфосфат, аммоний сульфаты және басқалары. Көпшілік қышқылдар (мысалы, фосфор, сірке, тұз қышқылдары) және тұздар күкірт қышқылының көмегімен өңделеді. Күкірт қышқылы түсті және сирек кездесетін металдарды өндіруде кеңінен қолданады. Метал өңдеу өнеркәсібінде күкірт қышқылын және оның тұздарын болат өнімдерін травлениясы үшін қолданады (оларды бояу, алдында қалайылау, никерлирлеу, хромдау т.б). Күкірт қышқылының көп бөлігі мұнай өнімдерін тазалауда қолданады. Бір қатар бояғыштарды (мата үшін), лактарды, бояуларды (машина, ғимараттар үшін), дәрілік заттарды және кейбір пластикалық массаларды алу да күкірт қышқылын қолдануы мен байланысты. Күкірт қышқылының көмегімен этил және басқа спирттерін, кейбір эфирлерді, синтетикалық жуғыш заттарды, ауыл шаруашылығындағы зиянкештермен және жабайы шөптермен күресу үшін бір қатар улыхимикаттары өңдіріледі.Сүйылтылған күкірт қышқылы және оның тұздары жасанады шайыны, өндіруде қолданады, және тоқыма өнеркәсібінде талшықтар мен металдарды бояу алдында оларды өңдеу үшін, сонымен бірге жеңіл өнеркәсіптердің басқа салаларында. Тамақ өнер кәсібінде күкірт қышқылы крахмал, патока және бір қатар өнімдерді алу үшін қолданады. Көліктерде күкіртқышқылды қорғасын аккумуляторын қолданады. Күкірт қышқылын газдары құрғатуға және қышқылдарды концентірлеуде қолданады. Қысқысына, күкірт қышқылын титрлеу үдерісінде және жарғыш заттардын көп бөлігін өндіруде қолданады.

Нитрлеуде, және де этилленнен этил спиртіе өндіруде, азот қышқылын концентрирлеуде және басқа да бір қатар үдерістерде 92-98% концентрациядағы H₂SO₄ қолданады, ал үдерістен 50-80%-ды қышқыл шығады. Бұл қышқылды, диаграмма қолдануымен, суды буландырумен концентрлейді. XIII ғасырда күкірт қышқылын темір купоросын FeSO₄ термиялық ыдыратумен алатын, сондықтан осы кезде де күкірт қышқылының бір сортын купорос майы деп атайды (кәзіргі уақытта күкірт қышқылын купоростан алмайды).

Осы уақытта күкірт қышқылын екі тәсілмен өндіреді нитрозды (200 жылдан астам уақыттан бері) және контактты (өнеркәсіпте XIX ғасырдан аяғында, ХХ ғасырдын басынан батап). Контактты тәсіл нитроздыны (мұнаралыны) ығыстыруда. Осы әдістін екеуінің бірінші сатысы күкіртті шикі затты күйдіріп күкірт екі оксидін алу болып табылады. Күкірт екі оксидін тазалап (әсіресе контакт әдісінде) оны күкірт үш оксидіне дейін тотықтырады, оны сумен қосып күкірт қышқылын алады. SO₂ –ні SO₃-ке дейін тотығуы қарапайым жағдайда өте жәй өтеді. Үдерісті тездету үшін катализатор қолданады.

Контактты әдіспен күкірт қышқылын өндіруде күкірт екі оксидін күкірт үш оксидіне тотықтыру қатты контактты массаны қолданумен өтеді. Таза және жоғарғы концентрацияда алынатын контактты күкірт қышқылының құндылығы құбырлыға (нитрозды) қарағанда жоғарылау болады.

Нитроз тәсілінде катализатор қызметін азот оксидтері атқарады.Күкірт екі оксидінің тотығуы саптамалары бар мұнараларда, сұйық фазада, өтеді.Сондықтан нитрозды тәсілді аппарат көрінісімен құбырлы деп атайды. Мұнаралы тәсілдін мәні: күкірт шикі затын күйдіру мен алынған күкірт екі окчидінің құрамында 9% SO₂ және 9-10% О₂ болады, ал онын құрамындағы колгедан огаркасының бөлшектерінен тазаланып мұнаралы жүйеге жіберіледі. Жүйе 4-7 саптамалы мұнарадан құрылған. Саптамалы мұнаралар политермиялық тәртіпте ығыстыру принципымен жұмыс істейді. Бірінші мұнараға кіретін газ температурасы 350°С. Мұнарада химиялық өзгерістермен күрделінген бір қатар абсорбциялы-десорбциялық үрдістер өтеді. Бірінші екі-үш құбырлардығы саптама нитрозамен суландырылады, ондағы ерітілген азот оксидтері нитрозил күкірт қышқылы NOHSO₄ түрінде химиялық байланыста болады.

Азот оксиды газ фазасына десорбциялайды және ауа оттегімен азот екі оксидіне дейін тотығады:

2NO+O₂=>2NO₂+Q

Реакция бойынша келесі үш мұнараларда азот оксидтері NO+NO₂<=>N₂O₃ күкірт қышқылымен жұтылады. Ол үшін мұнараға салқындатылған күкірт қышқылын жібереді. Күкірт қышқылында бірінші мұнаралардан ығыстырып шығарылған нитозалар болады. Оксидтердін абсорбциясының нәтижесінде нитозалар болады. Оксидтердің абсорбциясының нәтижесінде нитрозил күкірт қышқылы пайда болады, ол үрдіске қатысады. Сонымен азот оксидтері айналымда жүреді және олардан шығынболуы мүмкін емес (теориялық жағдайда). Бірақ тәжірибеде абсорбцияның толық жүрмеуінен азот оксидінің шығыны болады. Азот қышқылымен есептегенде бір тонна моногидрат H₂SO₄-ке азот оксидтерінің шығыны 10-20 кг болады. Нитрозды тәсілмен қоспалармен ыластанған және сұйылтылған 75-77%-ды күкірт қышқылы алынады, оны минералды тынайтқыштарын алуда қолданады.

Күкірт екі оксиді SO₂ түссіз газ, ауадан 2,3 есе ауыр, иісі күшті. Таза (100%) SO₂ атмосфера қысым астында, -10°С сұйылады. Оны суда еріткенде әлсіз тұрақсыз күкірт қышқылы пайда болады:

SO₂+H₂O<=>H₂SO₃

Күкірт екі оксидін (сонымен қоса күкірт қышқылын) өндіру үшін құрамында күкірт бар шикі заттардын бәрі қызмет көрсете алады: табиғи материалдар және кәсіп орынқалдықтары. Табиғатта күкірт үш түрінде кездеседі: 1)элементарлы табиғи күкірт (басқа заттармен механикалық түрде араласқан); 2)күкіртті металдар (сульфидтер), пирит, мыс жылтыры, цинк алдамышы (обманка), сонымен бірге қорғасын, кобальт, никель және басқа сульфиды; 3)сульфаттар: гипс, ангидрит, сонымен бірге натрий және магний сульфаты және басқалар. Күкірт колгеданында күкірттін болуы 35-50%, темірдін-30-40%, қолғаны түсті металдар сульфиды, көмір қышқыл тұздары, құм, лай және басқа. Күкірт колгеданы түсті метал сульфидтерінің қоспасында жатады, олар мыс, мырыш, қорғасын, никель, күміс т.б. өндіру үшін шикі зат көзі болып табылады. Түсті метал сульфидтерін бөлу үшін кенді майдалайды, флотациямен түсті метал концентраттарына бөледі және флотацилық қалдықтарға (фириттен тұрады). Түсті металдары аз күкірт колгеданы қазып алынған соң тікелей зауытқа жеткізіледі (бөлшектер ірілігі әр түрлі. Күкірт қышқыл заутында колгеданды жақ және білік уатқышқатымен ұсатылады, содан соң күкірт екі оксидін алу үшін күйдіреді.

Мыс, мырыш және түсті металдар сульфидтерінің концентраттарын күйдірумен металлургиялық заводтарында күкірт екі оксидін алады, оны да күкірт қышқылын алу үшін қолданады. Сонымен, күкірт кендерінен түсті металдарды өндіру күкірт екі оксидін өндіруімен комнирленеді. Күкірт қышқылының 25%-дан жоғарысы түсті металлургияның газ қалдықтарынан алынады. Күкіртті газдарын көп бөлігі түсті металлургияда SO₂ – нің 3%-ғана болады. Бұл газдарды күкірт қышқылын өндіруде концентраттау қажет. Осы уақытта түсті металлургияда күкіртті газдарды толығымен пайдалануы жобалануда.

Контакт тәсілімен күкірт қышқылдарының көптеген сорттары өндіріледі, сонын ішінде олеум (бос SO₃ 20% болады), купорос майы (92,5% H₂SO₄ және 7,5% Н₂О), аккумулятор қышқылы (купорос майындағындай концентрацияда, бірақ тазарақ болады). Күкірт қышқылын контакт тәсілмен өндіру үш сатыдан тұрады: 1)катализатор үшін зиянды қоспалардан газды тазалау; 2)күкірт екі оксидін контактпен үш оксидіне тотықтыру; 3)күкірт үш оксидін күкірт қышқылына абсорбциялау. Ең бастапқы сатысы SO₂ – ні SO₃-ке контактты тотықтыру. Осы операцияның аталуымен осы тәсіл аталады.