Файл: 1. Химическая технология научная основа химического производства.docx

63.Производство поливинилацетатной дисперсии.

Грубодисперсная гомополимерная поливинилацетатной дисперсии представляет собой продукт полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии инициатора и защитного коллоида поливинилового спирта.

Технологический процесс производства поливинилацетатной дисперсии состоит из следующих стадий:подготовка сырья; приготовление раствора поливинилового спирта; приготовление водной фазы; полимеризация винилацетата; стандартизация: нейтрализация и пластификация дисперсии; фильтрация и разлив в тару. Сначала в реакторы подается расчетное количество питьевой воды, затем включается мешалки и загружается сухой поливиниловый спирт. После происходит нагревание и растворение поливинилового спирта.

Далее раствор перекачивается насосами в реакторы приготовления водной фазы. Сюда же закачивается расчетное количество питьевой воды, далее поступаепоступает муравьиная кислота. Вся масса перемешивается в течение 30 - 60 минут. Далее водная фаза подается на стадию полимеризации. В первый аппарат каскада подается водная фаза и винилацетат, в соотношении 100У70 - 100У100. Также сюда из хранилища через мерник подается перекись водорода.

Первый аппарат работает с интенсивной флегмой и без флегмы при температуре 73 – 78°C. Второй аппарат работает с интенсивной флегмой при температуре 65 - 90°C. Если температура в аппарате самопроизвольно падает, то в рубашку аппарата подается горячая вода. Третий аппарат по мере повышения температуры периодически охлаждают, подовая в рубашку холодную воду. Четвертый и пятый аппарат работают со слабой флегмой или без флегмы. Подачей горячей воды в рубашки аппаратов температура в полимеризаторах поддерживается на уровне 70 – 85°C. Далее образовавшаяся дисперсия поступает на стадию стандартизации, где сначала ее нейтрализуют (водным техническим аммиаком), а затем пластифицируют (дибутилфталат). Готовая поливинилацетатная дисперсия из стандартизаторов под давлением воздуха поступает на фильтрацию.
64.Производство целлюлозы.

Целлюлозу получают из чистой древесины и макулатуры. Волокна целлюлозы получают из так называемой древесной волокнистой массы. Целлюлозные волокна в древесине связаны между собой жестким трехмерным полимером - лигнином, занимающим до 30% древесной массы. Поэтому для получения целлюлозы древесину специально обрабатывают - чтобы размягчить лигнин и снизить его содержание. Обычно для этих целей применяются два вида методов:

Механическиё метод. При механическом получении древесной массы древесину, как правило, истирают или размалывают в водной среде. Под действием воды, тепла и специальных реагентов лигнин размягчается, и древесина распадается на отдельные волокна.

Химический метод. В случае если древесная щепа до получения древесной массы нагревается, получаемый продукт именуют ТММ - термохимической древесной массой.

Если для удаления лигнина применяется химическая обработка, то продукт получает название химико - термомеханической массы (ХТММ). Древесная масса, приготовленная механическим способом, сохраняет исходный цвет древесины, химико-термомеханическая масса немного светлее. Если масса дополнительно была еще и отбелена, то ее называют беленой химико-термомеханической массой (БХТММ).

Другая не менее известная технология - сульфитная варка целлюлозы. В обоих случаях нецеллюлозные компоненты, извлеченные из древесины, используются на целлюлозно-бумажных комбинатах как источник энергии или для других целей.

Общий объем получаемой химическим способом целлюлозы зависит от способа варки, а так же от вида древесины. «Выход» сырья может составлять от 40 до 65%. Конечно, это ниже, чем для древесной механической древесины, поскольку при варке из древесины удаляются не целлюлозные вещества. При этом объемы изготовления не снижаются.
65.Получение каучука и резины.

После процесса полимеризации диенов образуются новые химические вещества, имеющие высокомолекулярную структуру, называемые каучуками. Резина – это «сшиты» полимер, который способен распрямляться и снова сворачиваться при растяжении и при действии механической нагрузки.  Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда. Первый синтетический каучук, был получен по методу С.В. Лебедева из спирта: 2CH3-CH2-OH --(t=425,ZnO,Al2O3)--> CH2=CH-CH=CH2+H2+2H2O при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:



Для практического использования каучуки превращают в резину. Резина – это вулканизованный каучук с наполнителем (сажа). Суть процесса вулканизации заключается в том, что нагревание смеси каучука и серы приводит к образованию трехмерной сетчатой структуры из линейных макромолекул каучука, придавая ему повышенную прочность. Атомы серы присоединяются по двойным связям макромолекул и образуют между ними сшивающие дисульфидные мостики. Сетчатый полимер более прочен и проявляет повышенную упругость – высокоэластичность (способность к высоким обратимым деформациям).

66.Особенности биохимических производств. Производство уксусной кислоты микробиологическим синтезом.

Биохимические производства основаны на получении продуктов при помощи живых организмов. Основным «производителем» продукции являются микроорганизмы (бактерии, дрожжи) и продукты их жизнедеятельности микробиологический синтез происходит в клетках микроорганизмов или вне их под действием выделяемых микроорганизмами ферментов – катализаторов.

По виду продуктов биохимические производства можно разделить на несколько групп.

1. Производство продуктов, содержащих жизнеспособные микроорганизмы: биопрепараты, повышающие плодородность почвы, за­кваски для получения кисломолочных продуктов и силосования кормов, биологические средства защиты растений.

2. Производство биопрепаратов, в состав которых входит инактивированная биомасса клеток и продуктов ее переработки: кормовые дрожжи, белково-витаминные концентраты и т.д.

3. Производство очищенных продуктов жизнедеятельности орга­низмов: витамины, гормоны, ферменты, антибиотики, аминокислоты и др.

Производство уксусной кислоты

В химической промышленности техническая уксусная кис­лота производится окислением ацетальдегида. Пищевую же уксусную кислоту получают окислением этилового спирта под действием фермен­та алкогольоксидаза, вырабатываемого уксусно-кислыми бактериями:

С₂Н₅ОН + О₂ = СН₃СООН + Н₂О

Процесс протекает с выделением теплоты в аэробных условиях (с подачей воздуха для жизнедеятельности микроорганизмов) при тем­пературе 301—308 К в кислой среде (рН = 3). Сырьем служит очищен­ный разбавленный спирт (примеси угнетают уксусно-кислые бактерии). Реакция (брожение) осуществляется непрерывно или периоди­чески в реакторе — ферментере.

Непрерывный процесс проводят в каскаде ферментеров, каждый из которых отвечает за определенную стадию процесса — быстрое раз­множение культуры бактерий и наращивание биомассы, активное окисление спирта, замедление роста биомассы с накоплением продук­та (автоингибирование), истощение популяции бактерий и их гибель. В соответствие со стадиями процесса в каждом ферментаторе поддер­живаются заданные условия культивирования (концентрации спирта и кислоты, температура, степень аэрации). Подаваемый в ферментеры воздух проходит бактерицидный фильтр для сохранения чистоты бактериальной культуры. Из последнего ферментера выводится сырой уксус, содержащий около 9 СН₃СООН и поступает на тепловую об­работку в аппарат на пастеризацию. При температуре 358-363К про­исходит инактивация бактериальной массы и коагуляция коллоидных частиц. После фильтра в емкости уксус доводят (купажируют) до нужной концентрации и направляют в сборник готового продукта. Выход уксусной кислоты достигает до 90 кг на 100 л безводного спирта.


67.Химико-технологические методы защиты окружающей среды.

Деятельность человека приводит к образованию большого числа отходов. Они образуются как в сфере производства, так и в сфе­ре потребления, загрязняя окружающую среду. Основные направле­ния предохранения окружающей среды от негативного воздействия отходов или уменьшения такого воздействия следующие:

• собственно уменьшение отходов (способы более полного исполь­зования сырья и уменьшения отходов в химических производствах рассматривались в других разделах);

• получение из отходов полезных продуктов с возвратом последних в сферу производства или потребления;

• очистка отходящих потоков от примесей для уменьшения нагрузки на окружающую среду;

• обезвреживание токсичных отходов для предотвращения катастро­фических последствий;

• захоронение отходов, т.е. их локализация в определенных местах без контакта с окружающей средой.
Общая схема образования и переработки отходов:



Большое разнообразие отходов по составу образующих веществ обуславливает первостепенное значение методов химической техно­логии в их обработке. Ввиду большого многообразия отходов предло­жить обобщенную схему их утилизации и обезвреживания не пред­ставляется возможным, поэтому рассмотрим некоторые из них. В ос­нову выбора положены методы обработки отходов из разных источни­ков их образования.