Кириш. Кимёвий технологиянинг асосий тушунча ва тарифлари. Кимёвий технология фани ва унинг вазифалари

Маъруза №1
Кириш. Кимёвий технологиянинг асосий тушунча ва тарифлари. Кимёвий технология фани ва унинг вазифалари
Режа:
1. Технология атамаси хақида тушунчалар. Кимёвий технология фани ва унинг вазифалари
2. Фаннинг шаклланиши ва ривожланиш тарихидан
3. Кимёвий технология фани ва кимё саноати ривожига катта хисса қўшган олимлар
4. Хозирги замонда кимёвий саноатнинг ишлаб чиқаришдаги роли ва маҳсулотлар улуши
5. Дунё кимё саноатининг йирик компаниялари ва уларнинг асосий махсулотлари
6. Ўзбекистон кимё саноати, тарихи, кимё корхоналари хақида маълумотлар
1. Технология атамаси хақида тушунчалар. Кимёвий технология фани ва унинг вазифалари
Техналогия сўзи грекча технос касб, ҳунар, маҳорат логос-фан сўзлардан олинган бўлиб касб, ҳунар, ҳақидаги фан демакдир. Аммо бундай маьно ҳозирги замон техналогиясининг мазмунига тўлиқ мос келмасада тарихий ном сифатида сакланмокда. Технология-табиий хом ашёларни қайта ишлаб, истеъмол махсулотлари ва ишлаб чиқариш воситаларига айлантириш усуллари ва жараёнларини ўрганадиган фандир.Қайта ишлаш усуллари –хом ашё тайёр маҳсулотга айлангунча қўлланиладиган барча операциялар (техналогик жараён давомида бажариладиган ҳар бир айрим иш) мажмуидир.Ҳар қандай кимёвий махсулотни ишлаб чиқариш бир қанча механик, кимёвий ва физик-кимёвий жараёнлардан иборатдир. Улар биргаликда техналогия жараёнини ташкил этади. Техналогия термини образли қилиб айтганда у фан билан ишлаб чиқаришни боғловчи кўприкдир. Техналогияга берилган бу таъриф унинг икки ёқлама ҳарактерини белгилайди. Техналогия ишлаб чиқариш ва ишлаб чиқариш жараёнларининг бир бутунлиги ҳақидаги фандир дейиш мумкин.
Шундай қилиб, кимёвий технология - табиий хом ашёларни қайта ишлаб истеъмол предметлари ва ишлаб чиқариш воситаларига айлантиришнинг иқтисодий ва экологик жиҳатдан энг мақбул бўлган кимёвий усуллари ва жараёнлари хақидаги фан.
“Қайта ишлашнинг усуллари ва жараёнлари” дейилганда хом ашёдан керакли маҳсулот олиш учун унга турли машина ва ускуналардан фойдаланиб кимёвий ишлов бериш операцияларининг кетма кетлиги тушинилади.
Замонавий технологиянинг ўзига хос хусусиятларидан бири бу махсулотларни оммавий (катта миқдорда) ишлаб чиқаришни ўрганишидир.
Кимёвий технологиянинг муҳим вазифаси кимёвий маҳсулотларни ишлаб чиқаришда у ёки бу кимёвий реакцияларнинг бориши учун қулай, оптимал иқтисодий самарали усуллар ва шароитларни қидириб топишдир. Кимёвий технология хом-ашёни кимёвий қайта ишлашни бошқариш жараёнларини, ижтимоий ва иқтисодий факторларни ресурслар билан таъминлаш ва ишлаб чиқаришдаги ҳафсизликни таъминлаш, технологик параментларинг (ҳарорат, босим, жараён, концентрация, хом ашёни қайта ишлаш тезлиги ва бошқалар) оптимал қийматларини топиш, ускуналарни тайёрлаш учун материалларни танлаш, жараёнининг технологик схемасини яратиш ва ишлаб чиқаришни йўлга қўйиш каби ишларни бажаради.
2. Фаннинг шаклланиши ва ривожланиш тарихидан
XVIII аср охирларида техника ва саноат ривожи натижасида билимлар кўлами ортиши билан янги атамалар пайдо бўла бошлади. «Технология» атамасини Иоганн Бекман (1739—1811) фанга киритган олим хисобланади. У 1772 йилдан бошлаб Геттинген университетида ўзининг ўқиётган фани номини ушбу атама билан номлаган. 1777 йилда у «Технологияга кириш» ишини ёзиб, технологияга шундай таъриф берган: «Ихтиролар шарҳи, уларни санъат ва хунармандчиликда ривожланиши ва ютуқларини техник санъат тариҳи деб номлаш мумкин; мехнатнинг хамма турлари ва унинг натижаси методик жихатдан технологиядир». Кейинчалик у ўзининг беш томлик «Иҳтиролар тариҳи хақида лавҳалар» асарларида (1780—1805 гг.) ўз қарашларини янада кенгайтирган. 1795 йилда Германияда И.Ф. Гмелиннинг «Кимёвий технология бўйича кўрсатма» номли икки томли китоби чоп этилди. Шу даврдан бошлаб европа давлатлари техник а университетларида кимёвий технология фани асосий фанлар қаторидан ўрин олди.
Кимё саноатининг алоҳида соҳа бўлиб ажралиб чиқишини саноат тўнтарилиши даври билан боғланиб (18 аср), минерал кислота ва уғитлар, турли кимёвий бирикмаларни катта миқдорда ишлаб чиқарилиши билан боғлиқ. Сульфат кислота ишлаб чиқаришга мўлжалланган биринчи заводлар 1740 йили (Буюк Британия, Ричмонд), 1766 йили (Франция, Руан), 1805 йили (Россия, Подмосковье), 1810 йили (Германия, Лейпциг) ишга туширилган. Каталитик усулда сульфат кислота ишлаб чиқариш ривожига катта хисса қўшган олимлардан бири немис химиги К. А. Винклер (1838—1904) ҳисобланади. У 1875 йилда платина олтингугурт оксиди олишда катализатор вазифасини бажаришини аниқлаган, кейинчалик бошқа арзон катализаторлар ҳам топилган. Р. Книч (1854—1906, Германия) кислота олишнинг оптимал шароитларини аниқлашда катта хисса қўшган.
1793 йили Францияда (Париж) биринчи сода заводи қурилди. Буюк Британияда 1823 йили (Ливерпуль), 1843 йили Германияда (Шёнебек-на-Эльбе), 1864 йили Россияда (Барнаул) сода заводлари қурилди. Сода заводларда аввал Н. Леблан усули билан олинган булса 1860 йиллардан бошлаб Э. Сольве усули билан олина бошлаган (Англида 1871 йили, Францияда 1874 йили, Германияда 1880 йилда, АҚШ 1881 йилда, Россияда 1883 йилда). 1842 йили Буюк Британияда биринчи сунъий ўғит заводи қурилди. Германияда 1867 йили, 1892 йили эса Россияда ҳам қурилди.
1842 йида рус химиги Н.Н. Зинин тошкўмир смоласидан олинган нитробензол асосида синтетик усул билан анилин синтез қилиб олди. 1850 йилларда англиялик олим У. Перкин томонидан мовеин, немис химиги А.Гофман розалинни, поляк Натонсон ва француз Берген томонидан фуксин моддалари олиниши билан лок-бўёқ саноатига асос бўлди. 1866 йили немис кимёгари А.Байер индиго тузилишини ўрганиб, 1880 йилда синтетик индиго синтез қилинди, 1897 йилда эса Германияда БАСФ компаниясида ишлаб чиқариш йўлга қўйилди.
1903-13 йилларда немис олимлари Ф.Габер ва К. Бош томонидан аммиак синтези усули очилиши билан азотли бирикмалар, ўғитлар ва азоткислотаси ишлаб чиқаришда туб бурилиш содир булди.
Пластмасса материаллар олиш технологияси 19 аср охирларига келиб йўлга қўйилди. 1865 йилда А. Паркес ксилонит, 1868 йилда Дж. У. Хайетт целлюлоид, 1906 йили Л. Г. Бакеланд (Бейкленд) фенол-формальдегид смоласи асосида пластмасса махсулототлари олиб бу соҳани ривосига асос яратиб бердилар.
1884 йили француз олими И. Б. де Шардонё нитроипак толасини олишни ишлаб чиқди, 1892—1895 йиллар орасида англиялик олимлар Ч. Кросса, Э. Бивена и К.Бизла вискоза толаси олиш технологиясини ишлаб чиқдилар. 1931 —1932 йиллар оралиғида С.В. Лебедев томонидан Россияда дунёда биринчи булиб синтетик каучук олиш технологиясини ишлаб чиқиб, уни ишлаб чиқариш йўлга қўйилди.
1857 йили англиялик кимёгар Ф. Хаутон ёғочдан целлюлоза ажратиб олишда кимёвий усул каустик содадан фойдаланишни, 1866 йилда Б. Тильгмар сульфат кислота усулини, 1876 йили А. Мичерлих сульфитцеллюлоза олишни ишлаб чиқиб, ёғоч-целлюлоза саноатига асос солдилар.
1890 йилда Германияда биринчи электрокимёвий завод ишга туширилиб, хлор ишлаб чиқариш йўлга қўйилган.
Нефтни қайта ишлаш саноатига машинасозлик саноати беқиёс таъсир ўтказган. 1913 йили америкада У.Бартон термик крекинг жараёнини ишлаб чиққан. Россияда Д.И.Менделеев, А.Н. Никифоров каби олимлар бу соҳага катта хисса қўшганлар. 1971 йили вазелин олинган АҚШда.
1913 йили Германияда Ф.Бергиус омонидан кўмирдан биринчи синетик бензин олинган.
3. Кимёвий технология фани ва кимё саноати ривожига катта хисса қўшган олимлар
Эрнест Гастон Сольве (Solvay), (16 апрел 1838 — 26 май 1922) — бельгиялик кимёгар-технолог ва ишбилармон. Сода ишлаб чиқариш технологиясини ихтиро қилган, бу усул Сольве усули деб номланади.
Клеменс Александр Винклер (нем. Clemens Alexander Winkler; 26 декабр 1838 йил, Фрайберг (Саксония) — 8 октябр 1904 йил, Дрезден) — немис кимёгар-технологи.
Адольф фон Байер – немис кимёгари, индигони синтез қилган
Фриц Габер (9 декабр 1868, Бреслау — 29 январ 1934,) — немис кимёгари, 1918 йили Нобель мукофоти соҳиби. Водород ва азотдан каталитик усулда аммиак олишни ихтирочиларидан бири.
Пьер-Эмиль Мартен (18 август 1824, — 25 май 1915 йиллар) — француз металлурги
Пўлат олишнинг Мартен усулини ихтиро қилган.
Генри Бессемер (19 январ 1813 — 15 март 1898 йиллар) — инглиз иҳтирочиси. Пўлат қуйишнинг Бессмер усули ихтирочиси, металлург
Владимир Ипатьев - рус-америка кимёгари, органик синтез асосида технологияларга катта хисса кўшган олим
Элетер Ирене Дюпон де Немур (24 июня 1771 йил, Париж — 31 октябр 1834 йил, АҚШ) — кимёгар, саноатчи, DuPont фирмаси асосчиси.
4. Замонавий дунё кимё саноати
Кимё саноати дунё тарихида саноат революцияси даврида алоҳида йўналиш сифатида ажралиб чиқди. 18-19 асрлара кимё саноати Англияда энг ривожланган. 19 аср охирларидан бошлаб бу соҳада Германия етакчилик қила бошлади. Биринчи жахон уришидан сўнг АҚШ кимё саоати бўйича етакчиликни қўлга олди. Хозирги вақтда хам ушбу давлат дунёда етакчи, шу билан бир қаторда Ғарбий европа давлатларида кимё соҳаси энг ривожланган соҳалардан бири хисобланади. 1980 йиллардан бошлаб Хитойда кимёвий саноатнинг жуда тез суръатлар билан ривожлана бошлади, хозирда ушбу давлат кимё саноати дунёда иккинчи ўринга кўтарилган.

Кимё саноати махсулотларини тўрт категорияга бўлиш мумкин: асосий (базавый) химикатлар уларга соҳанинг дунёда ишлаб чиқарилган махсулоти 35–37% тўғри келади, хаёт таъминоти маъхсулотлари (life science) – тахминан 30% , махсус химикатлар (20–25%) ва истеъмол махсулотлари (тахминан 10%).

Асосий, ёки «маҳсулот» химикатлар ўз ичига полимерларни, кўп тоннажли нефт кимёсини, асосий саноат кимёвий махсулотларини, ноорганик химикатлар ва минерал ўғитлар ишлаб чиқаришни ўз ичига олган. Бу ерда асосий ролни полимерлар ўйнайди (пластикларни ва кимёвий толаларнинг хамма турлари), уларнинг асосий кимё махсулотлари сотувидаги улуши 33% ни ташкил этади. Полимерлар орасида полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен ва полистиролнинг улуши энг каттадир. Ноорганик химикатлар (хамма асосий махсулотларни 12%) доирасига тузлар, хлор, каустик сода, турли кислоталар (сульфат, азот, хлорид, фосфор кислоталари) киради. Минерал ўғитлар (6% атрофида) хам асосий химикатлар орасида катта аҳамиятга эга ва улар ўз ичига азотли, фосфорли ва калийли ўғитларни ўз ичига олган.
Хаёт таъминоти махсулотларига биологик субстанциялар, фармацевтик препаратлар, диагностик препаратлар, ветеринар препаратлари, витаминлар ва пестицидларни киритиш мумкин.
Махсус химикатлар кимё саноатининг нисбатан қиммат ва жуда тез ривожланаётган сегменти бўлиб, уларга электроника химикатлари (электрон асбоб-ускуналар учун мўлжалланган), саноат газлари, клейлар, турли химоя қопламалари, тозаловчи химикатлар, катализаторлар. Махсус кимёвий махсулотларни шунингдек “нозик химикатлар” хам деб номланади.
Истеъмол кимё махсулотлари ўз ичига совунлар, ювиш махсулотлари ва косметикани ўз ичига олади
5. Дунё кимё саноатининг йирик компаниялари ва уларнинг асосий махсулотлари
BASF SE, «Badische Anilin- & Soda-Fabrik» Германиядаги кимёвий концерн. 1865 йилда ташкил топган.
Dow Chemical Company – Америка кимёвий компанияси. 1897 йилда ташкил топган.
Royal Dutch Shell - Британия-Нидерландия нефтегаз компанияси.
6. Ўзбекистонда кимё саноати, тарихи, кимё корхоналари хақида маълумотлар
Республиканинг кимё саноати бошқа саноат турларига нисбатан ёш соҳалардан бири хисобланади. Кимё саноати ташкил топишига ёритиш хом ашёсига (керосинга) талаб асосида вужудга келган бўлса, кейинчалик қишлоқ хўжалиги ривожига йўналтирилиб, унинг вазифаси соҳани минерал ўғитар билан таъминлаб бериш бўлган. Сўнгра эса бошқа йўналишлар ҳам ривож топиб хозирда республикамизда кимё саноатига тегишли деярли барча маҳсулотлар ишлаб чиқарилади. Булар минерал ўғитлар, тола, юқувчи воситалар, фармокология маҳсулотлари, пластмасса ва бошқа полимерлар, тоғ-кон саноати маҳсулотлари, лок-бўёқ, шиша, нефт ва табиий газни қайта ишлаш маҳсулотлари ва бошқалар. Республика бой хом ашё базасига эга бўлиб кимё саноатининг беярли барча керакли махсулотлар билан таъминлаб бера олади.
Ўзбекистонда кимё корхоналари ташкил топишида нефтни қайта илаш соҳаси алоҳида ўрин тутади. Чунки 1986 йилда Фарғонада рус саноатчилари томонидан биринчи нефтни қайта ишлаш корхонаси ташкил қилишга уриниш бўлган. Лекин ушбу корхоналар техник қийинчииклар туфайли ишга туширилмай қолиб кетган. Кейинчалик 1904 Фарғонада катта нефт қудуқлари топилгач бу соҳадаги ишлар давом эттирилган ва нефтни қайта ишлаш заводи қурила бошланган. 1906 йили Ванновский нефтни ҳайдаш заводи (ҳозирда Олти-ариқда, Фарғона НҚИ заводига қарайди) ишга туширилди. Бу ерда асосан нефтдан керосин олиш йўлга қўйилган. Ушбу заводни Ўзбекистондаги биринчи кимё саноати корхонаси ҳисоблаш мумкин. 1915 йилда Фарғонада худди шундай иккинчи нефтни қайта ишлаш заводи ишга туширилган.
Халқ хўжалиги талабларидан келиб чиқиб Республикамизда қуйидаги заводлар бирин кетин ишга туширила бошланди:
1. 1929 йилда Бекобод цемент заводи қуриб ишга туширилди.
2. 1932 йилда Шўрсуй олтингугурт кони очилиб саноат корхоналари учун олтингугурт ишлаб чиқарила бошланди.
3. 1940 йилда кимё саноатининг йирик корхоналаридан бири бўлмиш Чирчиқ электрокимё кобинати (хозирда ОАЖ «Максам-Чирчик») маҳсулот чиқара бошлади.
4. 1942 йилда Қўқонда портловчи моддалар ишлаб чиқаришга мўлжалланган завод қурилиб, 1946 йилдан уни «Қўқон суперфосфат заводи»ига айлантирилди.
5. 1944 йилда Бекободда металлургия заводи (ҳозирда «Ўзбек металлургия комбинати») ишга туширилди.
6. 1945 йилда Тошкент лок-бўёқ заводига асос солиниб, 1947 йилда биринчи маҳсулот чиқарилди.
7. 1954 йилда Самарқандда суперфосфат заводи (ҳозирда ОАЖ «Самаркандкимё») ишга туширилди.
8. 1962 йилда Фарғона азот ўғитлари заводи (ҳозирда ОАЖ «Фарғонаазот») ишга туширилди.
9. 1964 йилда Навоий кимё комбинати (ҳозирда ОАЖ «Навоиазот») ишга туширилди.
10. 1969 йилда Олмалиқ кимё заводи (2009 йилдан ОАЖ «Аммофос-МАХАМ») ишга туширилди.
11. 1971 йилда Навоий шаҳрида “Навоий электрокимёвий заводи” га асос солинди (1994 йилдан Ўзбкистон-Панама СП-ЁАЖ «Электрокимёзавод»).
12. 1977 Қизилқум цемент ишга туширилди.
13. 1997 йилда TECHNIP (Франция) компанияси иштирокида Бухаро нефтни қайта ишлаш заводи қўриб ишга туширилди.
14. 1996 йилда Шўртан газ-кимёвий комплексини қуриш бўйича қарор қабул қилиниб, 2002 йил август ойида UzClear® савдо белгили полиэтилен ишлаб чиқалди.
15. 2006 йил авгут ойидан бошлаб Қўнғирот сода заводи маҳсулот ишлаб чиқара бошлади.
16. 2007 йилда Дехконободда калийли ўғитлар заводи қурилиши бошланиб, 2009 йил декабрда махсулот ишлаб чиқариш бошланиб, 2010 йилдан тўлиқ қувват билан ишлай бошлади.
“Ўзкимёсаноат”
– Ўзбекистон Республикасининг бир қатор йирик кимё корхоналарини ўзига жамлаштирган корпоратив ташкилот. Компания ўзида 14 саноат корхоналарини бирлаштирган. Компания кимё корхоналари ривожи учун ишлаб чиқариш, иннвацион, маркетинг программалари ишлаб чиқади ва уларни амалга оширади, бу эса ўз навбатида ушбу соҳанинг ривожланиши учун шароит яратиб беради.
Маъруза 2.
Кимёвий технологиянинг асосий тушунчалари. Кимёвий ишлаб чиқаришнинг асосий кўрсаткичлари. Кимёвий технологик жараёнлар ва ускуналари.
Режа:
1. Кимёвий технологиянинг асосий тушунчалари
2. Кимёвий технологик система.
3. Кимёвий ишлаб чиқаришнинг асосий кўрсаткичлари
4. Кимёвий технологик жараёнлар
5. Кимёвий реакторлар.
1. Кимёвий технологиянинг асосий тушунчалари
Кимёвий ишлаб чиқариш – хом ашёни кимёвий ўзгартиришлар учун мўлжалланган машина ва аппаратлар ёрдамида керакли махсулотларга айлантиришда ишлатиладиган жараёнлар ва операциялар мажмуидир.
Қайта ишлаш усуллари – хом ашё тайёр маҳсулотга айлангунча қўлланиладиган барча операциялар (технологик жараён давомида бажариладиган хар бир айрим иш) мажмуидир. Хар қандай кимёвий маҳсулотни ишлаб чиқариш бир қанча механик, кимёвий ва физик-кимёвий жараёнлардан иборатдир. Улар биргаликда технология жараёнини ташкил этади.
Кимёвий технологик жараён (КТЖ) – кимёвий ишлаб чиқаришнинг бир қисми бўлиб, учта асосий босқичдан иборат: хом ашёни тайёрлаш, кимёвий ўзгартиришлар, реакцион аралашмани ажратиш.
Хом ашё – маълум қийматга эга бўлган ва қайта ишлашга бериладиган бошлангич материал хисобланади. Кимёвий реакцияда ишлатиладиган моддани- реагент дейилади.
Оралиқ маҳсулотлар (ярим маҳсулотлар)-хом ашёни бир ёки бир неча босқичда қайта ишлаш жараёнида ҳосил бўлган маҳсулот бўлиб, у кейинги босқич учун хом ашё хисобланади.
Қўшимча маҳсулотлар-хом ашёни қайта ишлаш натжасида асосий маҳсулот билан бирга ҳосил бўладиган модда ва материаллар.
Ёрдамчи материаллар – булар кимёвий технологик жараённи керакли тарзда боришини таъминловчи кимёвий моддалардир (катализаторлар, эритувчилар ва бошқ.).
Саноат чиқиндилари-хом ашё қолдиқлари, оралиқ маҳсулот ва қўшимча маҳсулотлар.
Асосий махсулот – бу шундай махсулотки, уни ишлаб чиқариш учун махсус кимёвий технологик жараён йўлга қўйилади. Жараён давомида ишлаб чиқарилган бошқа махсулотлар хосила махсулотлар хисобланади. Улар ишлатилмаса чиқинди махсулотлар бейилади, агарда ишлатилса иккиламчи хом ашё хисобланади.
Бошланғич аралашма – кимёвий ўзгартириш босқичида реакторга киритиладиган моддалар аралашмасидир.
Реакцион аралашма – реактордаги ёки ундан чиқарилаётган моддалар аралашмасидир. Унинг таркиби реакция жараёни ўзгаришга учрайди ва бошлангич аралашма таркибидан фарқ қилади.
2. Кимёвий технологик система
Кимёвий ишлаб чиқариш – бу минимал сарф-харажт сарфлаб ва атроф мухитга минимал даражада таъсир ўтказиб керакли сифатга эга бўлган кимёвий махсулот ишлаб чиқариш учун мўлжалланган суъний техник система хисобланади. Шунинг учун хам ушбу системани кимёвий-технологик система (КТС) деб номланади.
КТС- хом ашёни қайта ишлаб асосий маҳсулот олиш учун мўлжалланган аппарат ва бошқа ускуналар, шунингдек улар орасидаги материал, энергетик оқим ва боғлиқликлар мажмуидир.
Кимёвий технологик системанинг тузилиши

1. Хом ашёни тайёрлаш; 2. Хом ашёни қайта ишлаш; 3. Асосий маҳсулотни ажратиб олиш ; 4. Тозалаш ва чиқиндиларни қайта ишлаш; 5. Энергия; 6. Ёрдамчи материалларни тайёрлаш; 7. Сувни тайёрлаш; 8. Бошқарув

3. Кимёвий ишлаб чиқаришнинг асосий кўрсаткичлари
Кимёвий технологик жараёнлар боришининг самарадорлигини бир қатор кўрсаткичлар орқали баҳоланади, уларни қуйидагича гурухга бўлиш мумкин:
Технологик,
Техник-иқтисодий,
Иқтисодий
Ижтимоий кўрсаткичлар
Эксплуатацион
Ишлаб чиқариш қуввати (производительность) вақт бирлигида ишлаб чиқарилган махсулот миқдори. Ўлчов бирликлари - кг/соат, т/сутка, т/йил ва бошқ.

бу ерда mамал – амалда ишлаб чиқарилган асосий махсулот, t - уни ишлаб чиқариш учун сарфланган вақт.

Ускунанинг ишлаб чиқариш қуввати реактор хажмига боғлиқ бўлади. Шунинг учун хам турли хажмга эга реакторларни ишлаб чиқариш самарадорлигини солиштириш учун “интенсивлик” тушунчасидан фойдаланилади.
Интенсивлик – реакторнинг хар бир m3 даги фойдали хажми бирлигида (гомоген жараёнларда, реакция реакторнинг бутун хажми бўйлаб борса) ёки ускуна ишчи юзасининг m2 даги кесимида (реакция катализатор юзасида кетганда) бир бирлик вақт оралиғида ишлаб чиқариладиган асосий махсулот миқдоридир.
бу ерда Vреакт. – реакторнинг ишлаётган хажми; F –реакция кетаётган юза
Асосий махсулотни унуми – бу амалда ишлаб чиқарилган махсулот унимининг (Nамал.) ушбу шароитда олиниши мумкин бўлган максимал махсулот (Nmax) уними нисбатига айтилади:

Агар жараёнда кимёвий реакция қайтмас бўлса, Nmax қийматини асосий реакция тенгламаси бўйича хисобланади: aA + bB → rR +sS , бу ерда R – асосий махсулот

Ушбу хисобларда NA қийматини фақат модда миқдори бирликларида белгиланади (моль, кмоль). Агар NА – реакторга киритилаётган реагент миқдори бўлса натижада олинган Nmax қиймати ушбу реакция учун максимал мумкин хисобланади, натижа эса реакторга киритилган А реагент бўйича унум хисобланади. Агар NА – реакция натижасида айланган махсулот бўлса натижа айланган А реагент бўйича уним бўлиб хисобланади.
Агарда кимёвий реакция қайтар бўлса у холда “мувозанатли унум” β* тушунчасидан фойдаланилади:

Бу ерда N* - кимёвий мувозанат ўрнатилган вақтдаги хосил бўлган махсулот миқдори; Nmax – ушбу реакция бўйича киритилган реагент бутунлай асосий махсулотга айланиши мумкин бўлгандаги максимал хосил бўлган махсулот миқдори.

Мувозанат хосил бўлиш даражаси қуйидагича хисобланади:

Одатда бу хисоблар қимматлироқ ёки миқдори бошқаларга нисбатан камроқ бўлган реагент миқдори орқали амалга оширилади.

Селективлик (танловчанлик) мураккаб жараёнларни, яъни асосий махсулот билан бир қаторда қўшимча махсулотлар хосил бўлгандаги жараёнларни характерловчи катталик хисобланади. Селективлик реакторга киритилган реагентнинг қанча қисми асосий махсулотга айланганини кўрсатиб беради :

бу ерда – N ас.мах.айланган – асосий махсулотга айланган реагент миқдори, N ум.айл. – умумий айланган реагент миқдори (моль, кмоль, г, кг ва бошқ.). Ушбу усулда хисобланган селективлик тўлиқ ёки интеграл селективлик дейилади.

Селективликни шунингдек асосий реакция тезлигини жараённинг умумий тезлигига нисбати сифатида хам ифодалаш мумкин. Бундай усулда хисобланган селективлик эса оний (мгновенний) ёки дифферинциал селективлик дейилади:

бу ерда r ас.реаг – реагентнинг асосий реакция бўйича сарфи; r ум. – реагентнинг жами сарфи.

Реагент конверсияси (айланиш даражаси) – реакторга киритилган реагентнинг қанча миқдори кимёвий реакцияга киришганини (асосий ва қўшимча реакцияларга) кўрсатади ва қуйидаги формула орқали хисобланади:

бу ерда Nкир., Nайланган., Nайланмаган. – мос равишда реакторга киритилган, махсулотга айланган ва айланмаган реагентлар миқдори (моль, кмоль, г, кг ва бошқ).

Кўпчилик холларда айниқса узлуксиз жараёнларда конверсияни реагентнинг бошлангич ва реакцион аралашмалардаги концентрациялари орқали хисобланади:

бу ерда С0 –бошланғич аралашмадаги реагент концентрацияси, С – маълум вақтдан сўнг реагент концентрациясининг реакцион аралашмадаги концентрацияси. Бу факат реакцион аралашманинг хажми ўзгармас холатлар учун тўғри келади.

Хажм узгариши ε орқали хам конверсияни хисоблаш мумкин:

бу ерда V0 – бошлангич хажм, V – маълум вақтдан кейинги реакцион аралашма хажми.

Кимёвий ишлаб чиқариш самарадорлигини асосан иқтисодий кўрсаткичлар орқали баҳоланади. Улардан асосийлари:
Маҳсулот таннархи – кимёвий махсулот бирлиги ишлаб чиқариш учун корхона томонидан сарфланган барча харажатлар.
Меҳнат унумдорлиги – вақт бирлиги ичида бир ишчи хисобига тўғри келадиган ишлаб чиқарилган маҳсулот миқдори
Солитирма капитал харажатлар – маълум ускуна ёки бутун ишлаб чиқариш жараёнини ташкил этиш самарадорлигини баҳоловчи ўрсаткич. Асбоб ускуналарга сарфланган харажатларни хам кўрсатади.
Фойда – махсулот таннархи ва унинг бахоси фарқини ишлаб чиқарилган махсулот хажми кўпайтмаси сифатида қараш мумкин.
Маҳсулот сифати- асосий маҳсулот ва қўшимчалар нисбатини кўрсатади
4. Кимёвий технологик жараёнлар
Кимёвий технологик жараёнлар классификацияси
Кимёвий технологик жараёнлар уларни боришини характерловчи кинетик қонуниятларга қараб 5 турга бўлинади:
Механик жараёнлар
Гидромеханик жараёнлар
Иссиқлик жараёнлари (Иссиқлик алмашинув жараёнлари)
Массаалмашинув жараёнлари
Кимёвий жараёнлар (кимёвий кинетика қонуниятларига бўйсинувчи)
Кимёвий технологик жараёнлар ташкилий техник тузилишига кўра даврий ва узлуксиз жараёнларга бўлинади.
Шу билан биргаликда ярим даврий жараёнлар ҳам мавжуд
Кимёвий ишлаб чиқаришда технологик жараёнлар схемалари классификацияси
1) Ташкилий тузилишига кўра: узлуксиз; даврий; комбинирланган.
2) Хом ашё оқимининг харакат зайлига қараб: бир маротабалик (тўгри, очиқ занжирли); циркуляцияли
3) Кимёвий босқичлар миқдорига кўра: бир босқичли ва кўп босқичли
4) Ускуналарнинг жойлашишига қараб: вертикал; горизонтал
5) Ишлаб чиқариладиган махсулот турига кўра: бир махсулотли; кўп махсулотли.
Кимёвий жараёнларни технологик классификацияси
1) Оддий ва мураккаб жараёнлар.
Оддий жараёнлар битта стехиометрик тенглама ёрдамида ифодаланади:
А → С ёки А + В → С + D
Мураккаб жараёнларда асосий реакция билан бир қаторда қўшимча реакциялар хам кетади, шунинг учун уларни бир неча тенгламалар ёрдамида ифодаланади.
Мураккаб жараёнлар:
кетма кет:
А + В → R
R → S (қўшимча реакцияда асосий махсулот реакцияга киришади)
параллел:
А + В → R
А + C → S (қўшимча реакцияда асосий реагентларни бири иштирок этади)
аралаш: А + В → R А + R→ S
2) Жараёнлар қайтар ва қайтмас бўлиши мумкин.
3) Жараёнлар экзотермик ва эндотермик бўлиши мукин
4) Жараёнлар гомоген ва гетероген бўлиши мумкин
5) Жараёнлар каталитик ва нокаталитик бўлиши мумкин
Мисол: Аммиак синтезида N2 (г) + 3 H2 (г) ↔ NH3 (г), ∆Н < 0
Оддий, қайтар, экзотермик, каталитик, гомофазали, лекин гетероген.
5. Кимёвий реакторлар.
Хозирги кунда кимё саноатида фойдаланилаётган реакцион қурилмалар тури жуда кўп бўлиб, уларни маълум физикавий жараёнлар (гидродинамик, иссиқлик ва диффузион) ёрдамида моддаларнинг кимёвий ўзгариши содир бўлади.
Шунинг учун ҳам кимёвий реакторлар кимёвий ўзгартиришлар ёрдамида хом ашёни керакли махсулотга айлантирувчи ва жараённи оптимал шароитда боришини таъминлаш мақсадида турли ёрдамчи қурилмалар билан боғланган комплекс қурилмалардир.
Кимёвий реакторларни бир неча критерийларга қараб синфларга ажратилади:
1. Жараённи ташкил этилишига кўра (реагентларни киритиш ва махсулотни чиқариш усулига кўра):
а) Узлексиз фаолит юритувчи
б) Даврий фаолит юритувчи
с) Ярим даврий фаолит юритувчи
2. Реакторда бораётган жараённинг гидродинамик режимига кўра:
Тўлиқ сиқиб чиқарувчи реакторлар
Тўлиқ аралаштирувчи реакторлар
Оралиқ турдаги реакторлар
3. Реакторларда иссиқлик режимига кўра:
Изотермик реакторлар
Адиабатик реакторлар
Программалаштирилган иссиқлиқ режимли реакторлар
4. Тузилишига (конструкциясига) кўра:
Реакцион камера
Колонна типидаги
Иссиқлик алмашиниш қурилмаси кўринишида
Печ типидаги ва бошқалар
5. Қурилмада борадиган кимёвий жараённинг фазавий холатига кўра:
Гомоген
Гетероген
Маъруза №3
Мавзу: Кимёвий саноатнинг хом ашёси ва уни бойитиш усуллари ва энергия
Режа:
1. Хом ашё тушунчаси ва уларни синфланиши
2. Хом ашёнинг ерда таксимланганлиги
3. Газсимон хом ашёни бойитиш
4. Суюк хом ашёни бойитиш
5. Минерал хом ашёларни бойитиш
1. Хом ашё тушунчаси ва уларни синфланиши
Ҳар қандай ишлаб чиқаришнинг муҳим таркибий қисмларидан бири хом ашёдир. Хом ашё деб, истеъмол маҳсулотлари ва ишлаб чиқариш воситалари олиш учун саноатда ишлатиладиган табиий моддаларга айтилади. Кимё саноатида хом ашё асосий омил бўлиб, ишлаб чиқарилган тайёр маҳсулот тан нархининг 60-70 фоизини ташкил этади.
Саноат ишлаб чиқаришда хом ашё тушунчасидан ташқари дастлабки ашё, тайёр маҳсулот ва чиқинди тушунчалари ҳам қўлланилади. Хом ашё ва дастлабки ашёни бир – бирисидан фарқ қилиш керак. Хом ашё, саноатда қайта ишловдан ўтмаган табиий моддалардир. Бирор – бир ишлаб чиқариш учун хом ашё, ярим фабрикат, оралиқ маҳсулот, ярим маҳсулот (асосий материал) кўшимча маҳсулот ва иккиламчи ашёлар, дастлабки ашё бўлиши мумкин. Ярим фабрикат бу табиий хом ашёни саноатда дастлабки ишлов бериш натижасида олинган материалдир. Оралиқ маҳсулот деб, хом ашё ёки ярим фабрикатдан олинган индивидуал моддаларга айтиладии. Қайсики, у айни корхонада бошқа маҳсулот ишлаб чиқариш учун дастлабки ашё бўлиб хизмат қилиши мумкин. Қўшимча маҳсулот деб корхонада ишлаб чиқариш жараёнида асосий маҳсулот билан бирга қўшимча реакциялар натижасида ҳосил бўлган индивидуал модда ёки аралашмага айтилади. Иккиламчи хом ашё деб, ўз хизмат муддатини ўтаб бўлган нарсаларга ва материалларни – саноатда ишлов берганда ҳосил бўладиган чиқиндиларига айтилади. Қайсиким, у чиқиндиларни саноатда қайта ишлаб тайёр маҳсулотга айлантириш иқтисодий фойдалидир. Тайёр маҳсулот деб халқ хўжалигининг турли тармоқларида амалда фойдаланиш учун корхонадан жўнатиладиган моддалар ёки материалларга айтилади. Чиқинди деб, технологик тараққиётнинг айни даврида амалий ишлатиш соҳасини тоамаган ташландиқ моддалар ёки материалларга айтилади. Бундай бўлишлар, албатта, нисбийдир. Масалан, нитрат кислота, шу кислотани ишлаб чиқариш корхонасининг тайёр маҳсулоти бўлса, ўғит ишлаб чиқариш корхонасининг эса дастлабки ашёси ҳисобланади.
Хом ашёларни турли белгиларига қараб бир неча синфга бўлиш мумкин.
Келиб чиқишига қараб:
Минерал, ўсимлик ва ҳайвон хом ашёлари
Агрегат ҳолатига қараб:
Қаттиқ, суюқ, газсимон
Таркибига қараб:
Анорганик ва органик хом ашёлар
Минерал хом ашёлар
Рудали, рудасиз ва органик ёки ёнувчи хом ашёларга бўлинади.
Хом ашё бу уни қазиб олиш ёки ишлаб чиқариш учун маълум бир энергия сарфланган мехнат махсули бўлиб, уни қайта ишлаш натижасида турли буюм ва моддалар олинади.
Саноат хом ашёси – саноат корхоналари фаолияти махсули бўлиб, уларни асосий истеъмолчилари огир саноат корхоналари хисобланади.
Қишлоқ хўжалиги хом ашёсини асосий истеъмолчилари енгил ва озиқ овқат саноати корхоналари хисобланади.
Саноат хом ашёлари икки турли бўлиши мумкин: бирламчи ва иккиламчи.
Бирламчи хом ашёга биринчи марта мехнат сарфланган бўлади, иккиламчи хом ашё эса қайта ишлаш лозим бўлган саноат чиқиндилари ва турли эскирган буюмлар бўлиши мумкин.
Энергокимёвий хом ашё турларига мисол қилиб кўмир, нефть, табиий газ, торф, сланец ва бошқаларни мисол келтириш мумкин.
Рудали хом ашёларга мисоллар: қора, рангли, металлар рудалари
Норудали хом ашёга мисоллар: қурилиш материаллари, графит, асбест.
Кимёвий хом ашёга мисоллар: фосфоритлар, апатитлар, калийли ва бошқа қазилма тузлар.
2. Хом ашёнинг ерда таксимланганлиги
Ўзбекистонда 1930 йилгача кимёвий хом ашё манбалари йўқ эди, ҳали очилмаган, ер қаърида яшириниб ётарди. 1930 йиллардан кейин республикамиз территориясида геологик қидирув ишлари қизғин бошлаб юборилганлиги муносабати билан бирин – кетин турли хом ашё манбалари, қазилма бойликлар очила бошланди. 1931 йилда топилган Олмалиқ мис кони Ўзбекистонда рангли металлургия саноатининг пайдо бўлишига олиб келди. Кейинчалик ангрен кўмир кони (1941 йилда топилди) Олтинтопган қўрғошин ва рух кони (1948 йилда топилди) вольфрам, алюминий, висмут, симоб, сурма, нефть, газ, мармар, фулюорит, магний рудалари, олтингугурт, ош тузи, калийли тузлар, каолин, бентонит, безак тошлари: феруза, оникс, хольцедон, амитист ва бошқа конлар топилди. Республикамиз мустақил бўлгандан сўнг кимё саноати кенг ривожланди. Бир канча янги завод ва корхоналар курилиб ишга туширилди. Масалан: 1991 йилда Тошкент вилоятида “Медиз” заводи (бир марта ишлатиладиган шприцлар ишлаб чиқаришга ихтисослашган), 1994 йилда Самарқанд, Навоий ва Бухорода мармар ва гранитни қайта ишлаш қўшма корхоналари ташкил этилди. 1995 йилдан бошлаб Фарғона нефтни қайта ишлаш бирлашмаси нефть ва газ конденсатини қайта ишлай бошлади. 1998 йилда ушбу корхона реконструкция қилингач 27 хил нефть маҳсулотлари бера бошлади. 1997 йилда Бухоро нефтни қайта ишлаш заводи қурилиб ишга туширилди. 1998 йилда Бухорода “Гуфик - Авиценна” Бухоро Ҳиндистон қўшма фармацевтика корхонаси, 1999 йилда Навоий вилояти ҳудудида (Томду тумани) Қизилқум фосфорит заводи ишга туширилди, Шўртанда полиэтилен ишлаб чиқариш заводи, Шуртан газ комплекси қурилиб ишга туширилди (Қашқадарё вилоятида). Республика олтин, кумуш, уран, мис, молибден, рух, вольфрам, сингари қимматбаҳо ва нодир металлар захираси бўйича дунёда етакчи ўринлардан бирини эгаллайди. Ўзбекистон ҳудудида 30 та олтин кони борлиги аниқланган. Бу конларнинг умумий захираси 4 минг тоннадан ортиқдир. Республикамизнинг топилган газ захираларида 2 триллион м3 га яқин газ, кўмир конларида – 2 млрд. тоннадан зиёд кўмир, 350 млн. тоннага яқин нефть заҳиралари мавжудлиги аниқланган. Шу кунгача республикамизда ҳаммаси бўлиб 95 хилдан ортиқ хом ашё конлари очилган ва улар 700 та конларда жойлашган. Улар асосида ҳозирги вақтда фойдаланилаётган 370 та шахта конлардан ҳар йили 200 млн. т. гача хом ашё қазиб олинмоқда.
3. Газсимон хом ашёни бойитиш
Газсимон аралашмалар қуйидаги усуллар ёрдамида ажаратилади:
1).Кетма-кетлик билан конденсасиялаш (секинлик билан ҳароратни пасайтириб, босимни эса ошириб бориш орқали газларни суюқ ҳолга ўтказиш).
2). Суюлтирилган газлар аралашмасини кетма-кетлик билан буғлантириш ёки ректификациялаш.
3). Абсорбсиялаш ва десорбсиялаш.
4). Адсорбсиялаш ва десорбсиялаш.
Кетма-кетлик билан конденсациялаш усули газлар аралашмаси компонентларининг суюқланиш ҳароратлари ҳар хиллигига асосланган. Бу усул билан қаттиқ ёқилғиларни кокслашда ҳосил бўлувчи учувчи маҳсулотларни, табиий газни, нефтни қайта ишлашда ҳосил былган газлар қайта ишлашда фойдаланилади. Кенг қўлланиладиган усуллардан бири абсорбцион – десорбсион усулдир. Бу усулда газ аралашмаси таркибидаги компонентлардан бири совуқ эритувчида танлаб юттирилади. Сўнгра абсорбсияланган газ эритмани қиздириш йўли билан ажратиб олинади. Бу усулда газларни этаноламининг сувдаги эритмасидан фойдаланиб, H2S, СО2, SО2 лардан тозаланади. Масалан, рангли металлургия газларидан SО2 ни ажратиб олишда, кокс газларидан хом бензолни, турли углеводородларни ажратиб олишда ва бошқалар.
Адсорбсион – десорбсион усулда аралашмалар қаттиқ адсорбентга юттириб ажратилади. Бу усул абсорбцион – десорбцион усулдан адсорбентнинг агрегат ҳолати билан фарқ қилади
4. Суюк хом ашёни бойитиш
Суюқ аралашмаларнинг (эритмалар) таркибидаги моддаларни буғлантириш, музлатиш, тўйинтириш, компонентларни чўкмага тушириш, экстрекциялаш ёки ректификациялаш орқали ажратадилар ёки концентрлайдилар.
Буғлантириш, кислоталар, асослар, тузларни ва минерал ўғитларни таркибидаги сувни йўқотиш учун қўлланилади. Музлатиш билан одатда қиш пайтларида табиий эритмалар концентрланади. Компонентларни чўкмага тушириш учун эритмаларга чўктирувчи реагентлар қўшилади, натижада кимёвий реакция бориб ёки асосий компонент, ё бегона аралашмалари кристалл ҳолда чўкмага тушади, ёки эритмадаги каллоид аралашмаларни, полимерларни каогулясияга учратади ва чўктиради. Суюқликларда экстраксиялаш бир-бири билан аралашмайдиган суюқликлар ёрдамида эритма таркибидаги компонентлардан бирини ёки бир нечтасини селектив (танлаб) эритиш орқали ажратилади. Ректификасия, нефтъни қайта ишлашда ва органик моддалар ишлаб чиқаришда кенг қўлланилади.
5. Минерал хом ашёларни бойитиш
Рудали минераллар тўғридан тўғри руда деб аталади. Руда деб, таркибида металл сақловчи тоғжинслари ёки бошға минерал бирикмаларга айтилади. Улардан металлар ажратиб олинади. Металлар руда таркибида асосан оксидлар ва сулъфидлар шаклида бўладилар. Руда таркибида асосий компонент – металлдан ташқари, ҳар доим бегона аралашмалар ҳам учрайди. Ишлаб чиқаришда фойдаланилмайдиган бегона аралашмаларни чиқинди, баъзан “бекорчи жинс” деб аталади. Ёмби холатидаги рудалардан ташари таркибида ажратиб олишга етарли миқдорда бир неча металл сақловчи рудалар хам бор бўлиб улар полиметалл рудалар дейилади. Ўзбекистондаги рангли металл рудалари (масалан: мис-рухли, қўрғошин– рух-кумушли) асосан полиметалл рудалардир. Металли ва нометалл рудали фойдали қазилмалар бор: нометалл рудаларга, масалан, пьезокварц, флюорит ва бошқалар киради.
Маъруза 4.
Кимё саноатида сув ва уни тайёрлаш.
Режа:
1. Кимё саноатида сувнинг аҳамияти
2. Сув манъбалари ва табиий сувларнинг классификацияси
3. Сувнинг сифат кўрсаткичлари
4. Саноатда сувни тайёрлаш
5. Ичимлик сувини тайёрлаш
1. Кимё саноатида сувнинг аҳамияти
Сув халқ хўжалигининг барча соҳаларида, жумладан, кимё саноатида ҳам кенг қўлланилади. Бунинг сабаби сувда кўпгина фойдали хоссалар (универсал эритувчи эканлиги, рангсиз, ҳидсиз, таъмсиз, заҳарсизлиги, иссиқлик сиғимининг катталиги ва бошқала) борлигидандир. Сув кимё саноатида турли мақсадларда ишлатилади. Масалан: эритувчи сифатида ювиш ишларида, ашёларни флотациялашда, иситиш, совутиш мақсадларида, иссиқ алмаштириш жараёнларида ҳатто хом ашё, реагент (масалан: сульфат, нитрат, фосфат, кислоталарини, ишқор ва асосларни ишлаб чиқаришда, водород олишда, гидролиз ва гидратлаш реакцияларида ва бошқаларда) сифатида ишлатилади.
Сувнинг энг йирик истеъмолчиларидан бири кимё саноатидир. Шунинг учун ҳам кимё корхоналари сув манбаъларига яқин жойларда қурилади. Масалан: айрим кимёвий маҳсулотларни 1 тоннасини ишлаб чиқариш учун қуйидагича сув сарфланади: алюминий 1500, пўлат 270, никель 400, вискоза ипаги 1200, синтетик каучук 1600, капрон 2500, нитрат кислота 200, сульфат кислота 50, аммиак 1000, фосфор 15 м3/т, фақат битта капрон заводи 120 минг киши яшайдиган шаҳар таъминотига сарфланадиган сувга тенг миқдорда сув сарфлайди.
Ҳозирги пайтда ишлаб чиқариш эҳтиёжи учун, чучук сувнинг умумий миқдоридан 40 % га яқини сарфланмоқда. Шунинг учун ҳам ер шарининг баъзи жойларида ичимлик суви танқислиги кузатилмоқда. Буни олдини олиш, кимё корхоналарига сув сарфиётини камайтириш учун ишлаб чиқаришни ёпиқ системага ўтказиш, ишлатилган сувни оқизиб юбормай, тозалаб қайта ишлатиш. Ишлаб чиқариш технологиясини такомиллаштириш, сувдан кам фойдаланувчи технология яратиш, сув билан совутиш системаларини ҳавода совутиш, ситемаларига ўтказиш лозим.
2. Сув манъбалари ва табиий сувларнинг классификацияси
Табиий сувлар келиб чиқишига қараб уч қисмга бўлинади:
атмосфера сувлари.
ер усти сувлари (дарё, кўл, денгиз ва океан сувлари).
ер ости сувлари.
Атмосфера сувлари – ёмғир ва қор сувлари бўлиб, таркибида бегона аралашмалари камлиги билан характерланади. Унинг таркибида тузлар бўлмайди. Асосан, сувда эриган газлар (О2, СО2, Н2S, азот оксидлари, олтингугуртнинг кислородли бирикмалари органик моддалар) бўлади.
Ер усти сувлари – дарё, кўл, денгиз, океан сувлари бўлиб таркибида Д. И. Менделеев даврий системасидаги барча элементларни учратиш мумкин.
Ер ости сувлари – артезиан, булоқ, қудуқ сувлари бўлиб, унинг таркиби, у сув тўплаган ёки чиқаётган жойнинг тупроғи ва тоғ жинсларининг таркиби тузилишига боғлиқ бўлади. У сув тупроқ қатламларидан фильтрланиб ўтганлиги туфайли жуда тиниқ бўлади. Таркибида органик моддаларнинг қолдиқлари учрамайди. Кимё саноати учун йирик хом ашё манбаъси бўлган минераллашган ер ости сувларидан турли кимёвий бирикмалар ажратиб олишди. Масалан: ош тузи ва ундан сода ишқор олинади. Яна бром ва йод ҳамда уларнинг турли бирикмалари ажратиб олинади.
3. Сувнинг сифат кўрсаткичлари
Сув таркибидаги барча бегона аралашмалар дисперслик даражасига қараб учга бўлинади:
дағал дисперс аралашмалр, заррачаларнинг диаметри 100 нм. дан катта.
коллоид дисперс аралашмалар, заррачаларнинг диаметри 1-100 нм. гача.
молекуляр дисперс ёки чин эритмалар.
Сувлар ишлатилиш соҳасига қараб, саноат ва ичимлик сувларига бўлинади. Саноат сувларига бактериялар билан ифлосланганлиги (озиқ-овқат ва баъзи биокимёвий саноат тармоқларидан ташқари) муҳим аҳамиятга эга эмас. Бегона қўшимчаларнинг чегаравий миқдори ишлаб чиқаришнинг характерига қараб турлича бўлади.
Сувнинг сифати: тиниқлиги, тозалиги, ранги, ҳиди, хароратси, умумий туз миқдори, қаттиқлиги, оксидланиши ва реакцияси каби физик, кимёвий хоссалари билан аниқланади.
Сувнинг тиниқлиги унинг қанчалик қалинлик қатламида чиллик ёки бирор ҳарф тасвирини визуаль ёки фотоэлемент ёрдамида кўриб уни фарқлаш орқали аниқланади. Сувнинг тиниқлиги унда дағал дисперс механик ва коллоид заррачаларнинг борлиги ва уларнинг миқдорига боғлиқ бўлади.
Сувнинг тозалиги унинг таркибидаги ҳар қандай бегона аралашманинг сони ва миқдори билан характерланади. Улар қанчалик кам бўлса, шунчалик тоза ҳисобланади. Сувнинг тозалиги инсон соғлиги учун муҳим омил бўлиб, ечимини талаб қилинадиган актуал муаммо ҳисобланади.
Умумий туз миқдори сув, таркибида минерал ва органик аралашмаларнинг борлиги билан характерланади. Уни аниқлаш учун 1 л. сувни буғлантирилганда қолган қолдиқ ўзгармас массага келгунча 1100 С хароратда қиздирилади. Ҳосил бўлган масса умумий туз миқдори бўлиб, у мг/л билан ўлчанади. Умумий туз миқдори буғлангунча қаттиқ қиздирилиб, совигач ўлчанади, массалар орасидаги фарқдан органик аралашма миқдори ҳам аниқланади.
Сувнинг оксидланиши унинг таркибида органик қўшимчаларнинг борлиги билан характерланади. Сувнинг оксидланиши, 1 л сувни оксидлаш учун сарфланган KMnO4 нинг мг миқдори билан аниқланади. Бунинг учун6 1 л сув олиниб ортиқча KMnO4 билан 10 минут давомида қайнатилади.
Сувнинг реакцияси уни муҳим – кислоталиkик ёки ишқорийлик даражаси водород ионларининг концентрацияси яъни рН билан характерланади. рН индикаторлар ёрдамида аниқланади. Агар рН – 6,5 – 7,5 оралигида бўлса, муҳит нейтрал. рН 6,5 бўлса, муҳит кислотали ва рН 7,5 бўлса, муҳит ишқорий бўлади. Табиий сувнинг муҳити нейтралга яқин бўлади.
Сувнинг қаттиқлиги унинг таркибидаги кальций ва магний тузларининг миқдори билан характерланади. Қаттиқлик 1 л (1 дм3) сувда бўлган Са2+ ёки Мg2+ ионларининг миллиграмм эквивалент миқдори билан характерланади. Қаттиқлик бирлиги қилиб 20,04 мг/л Са2+ иони ёки 12,16 мг/л Мg2+ иони қабул қилинган яъни 1 л сувда 20,04 мг/л Са2+ иони ёки 12,16 мг/л Мg2+ иони бўлса бундай сувнинг қаттиқлиги 1мг/экв. га тенг бўлади.
Сувнинг қаттиқлиги учга: муваққат доимий ва умумий қаттиқликка бўлади.Муваққат (карбонатли) қаттиқлик сувда кальций ва магний гидрокарбонатларнинг борлиги билан характерланади. Сув қайнатилганда улар сувда эримайдиган карбонатларга айланиб чўкмага тушади.
Доимий (карбонатсиз) қаттиқлик сувда кальций ва магнийнинг гидрокарбонатларидан бошқа барча тузларининг борлиги билан характерланади. Улар сув қайнатилганда чўкмага тушмайди.
Муваққат ва доимий қаттиқлик биргаликда умумий қаттиқликни ҳосил қилади.
Табиий сув қаттиқлигига қараб қуйидаги синфларга бўлинади:
Сувнинг қаттиқлик даражаси:
1 л сувда Са2+ ва Мg2+ ионларининг мг.-экв. миқдори
Жуда юмшоқ 0 – 1,5
Юмшоқ 1,5 – 3
Ўртача қаттиқ 3 – 6
Қаттиқ 6 – 10
Жуда қаттиқ 10
Сувнинг қаттиқлиги жуда муҳим кўрсаткич бўлиб, сув қиздирилганда кальций ва магний карбонатлари чўкиб идиш деворларида чўкинди (қасмоқ) ҳосил қилади. Кальций ва магний сульфатлари эса, сув қайнатилганда чўкмага тушмайди, аммо сувда эрувчанлиги кам бўлганлигидан, сув буғланганда ўта тўйинган эритмага айланиб идиш деворларига қаттиқ қатлам ҳосил қилиб чўкади. Қаттиқ сув кўпгина технологик жараёнлар учун яроқсиз ҳисобланади. Масалан: эритмаларни электролиз қилишда содани аммиакли (сольве) усулида олишда, тўқимачилик, озиқ-овқат саноатлари ва бошқаларда.
Табиий сувни тозаламай фойдаланиб бўлмайди. Сув манбаъларидан келадиган сувни сифатини яхшилаш, сувни тайёрлаш дейилади. Сувни тайёрлаш бу сувнинг таркибидаги бегона аралашмалардан тозалаш учун комплекс операцияларни куллашдан иборатдир.
Саноат сувлари учун ҳам бегона аралашмаларининг миқдори нормадан юқори бўлмаслиги керак ва бу норма сувнинг кайси тармоғида ишлатилишига: қараб турлича бўлади. Масалан, тўғри оқимли буғ қазонлари учун ишлатиладиган сув таркибида козон кувурларини коррозияга учратувчи СО2 ва О2 бўлмаслиги ва қуруқ қолдиқ миқдори 0,2 - 0,3 мг,/л. дан ошмаслиги керак.
Козонларда буғ босимининг ортиши ҳам сувнинг тозалигига бўлган талабни кучайтиради. Масалан, I МПа босимда катиқлиги 0,36 мг/экв бўлган сувни ишлатиш мумкин бўлса, 6 МПа босимда эса сувнинг қаттиқлиги 0,01 мг/экв. дан ошмаслиги керак. 10 МПа босимда эса тўлиқ тузсизлантирилган ва кислороди мутлақо бўлмаган сув ишлатилади.
4. Саноатда сувни тайёрлаш
Саноат сувларини тайёрлаш қуйидаги операциялар: коагуляция тиндириш ва фильтрлаш, юмшатиш, тузсизлаш дистилаш ва деаэрациялаш орқали амалга оширилади. Коагуляция, тиндириш ва фильтрлаш жараёнлари, ичимлик сувини тайёрлашдагидек бажарилади. Юмшатиш бу сув таркибидаги қасмоқ чукинди ҳосил қилувчи котионларни Ca2+ ва Мg2+қисман ёки тўлиқ йўқотишорқали амалга оширилади.
Сувни юмшатиш уч хил: I. физикавий; 2. кимёвий; 3.физик кимёвий усуллар билан амалга оширилади.
Физик усул, бу сувни қайнатиш, дистиллаш ва музлатишга асосланган. Сув қайнатилганда муваққат қаттиқлик йўқолиши юқорида баён қилинган эди. Дистиллаш ва музлатиш орқали ҳам сув тузсизланади. Дистиллаш бу сувни қайнатиб, буғини конденсациялаб ажратиб олишга асосланган.
Сувни юмшатишнинг кимёвий усули, кимёвий реагентлар таъсирида ва ионларни боғлаб ажратишга асосланган. Кимёвий юмшатишнинг бир неча оҳакли, содали, натронли, фосфатли усуллари бор.
Оҳакли усулда, сувга сўндирилган оҳак таъсир этилади. Бунда муваққат қаттиқлик йўқолади, темир иони ва СО2 ни боғлаб ажратиб олинади.
Са(НСО3)2 + Ca (OH)2=2CaCO3↓+2H2O;
Mg(HCO3)2+Ca(OH)2=CaCO3↓+Mg(OH)2↓++H2O+CO2
FeSO4+Ca(OH)2=Fe(OH)2↓+CaSO4↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓ CO2 + Ca (OH)2=CaCO3↓+H2O
Содали усулда сувга кальцинацияланган сода қўшиб доимий қаттиқлик йўқотилади.
MgSO4+NaCO3=MgCO3↓+Na2SO4
MgCl2+Na2CO3=MgCO3↓+2NaCl
CaSO4+Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4
CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
Натрон усулда, баъзан қўлланилиб унда сувга уювчи натрий таъсир эттирилиб муваққат қаттиқлик йўқотилади.
Mg(HCO3)2+4NaOH=Mg(OH)2↓+2Na2CO3+2H2O
Ca(HCO3)2+2NaOH=CaCO3↓+Na2CO3+H2O
Реакция натижасида ҳосил бўлган сувнинг доимий қаттиқлиги йўқотишдаиштирок этади. (содали усулга қаранг).
Фосфатли усулда натрий фосфат билан ҳам муваққат, ҳам доимий қаттиқлик йўқотилади.
3Ca(HCO3)2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2↓+6NaHCO3
3MgCl2+ Na3PO4= Mg3(PO4)2↓+6NaCl
3CaSO4+ 2Na3PO4= Ca3(PO4)2↓+ 3Na2SO4
Амалиётда сувнниг қаттиқлиги аввал арзон реагентлар ёрдамида, масалан, Са(ОН)2 билан, сўнгра қаттиқликни тўлиқроқ йўқотиш учун Na3 PO4 дан фойдаланилади.
Кейинги йилларда ўзининг оддийлиги, юқори самарадорлиги ва иқтисодий арзонлиги сабабли физик-кимёвий, яъни ион алмашиниши усули кенг қўлланилмоқда. Ион алмашиниш усули билан сувни юмшатиш, сувдаги Ca2+ ва Mg2+ ионларини ўз котионларига алмаштириш хоссасига эга бўлган котионидлар ёрдамида қаттиқликни йўқотишга асосланган. Шундай хоссага эга бўлган бирикмаларини ионидлар дейилиб, улар катионит ва анионитларга бўлинади.
5. Ичимлик сувини тайёрлаш
Ичимлик сувларига алоҳида талаблар қўйилади (бактериялар билан ифлосланганлик даражаси, таъми, ҳиди, ранги). Масалан: умумий бактериялар миқдори 1мл. сувда 100 тадан ошмаслиги керак. Шундан ичак таёқчаси 1 л. сувда учтадан кўп бўлмаслиги керак. Умумий тузлар миқдори 1000 мг/л. дан ошмаслиги талаб қилинади.
Ичимлик сувини тайёрлаш технологик схемаси
Маъруза 7.
Сульфат кислота ишлаб чиқариш технологияси
Режа:
1. Сульфат кислота ишлатилиш соҳалари
2. Сульфат кислота ишлаб чиқаришда хом-ашё
3. Сульфат кислота ишлаб чиқаришнинг асосий жараёнлари.
Кимёвий тоза сульфат кислота (моногидрат) оғир, мойсимон, рангсиз, ҳидсиз, суюқлик бўлиб 96% ли (масса бўйича) зичлиги 1,84 г/см3, 104,60С да қотади – музлайди ва 338,80С да қайнайди. Сув билан чексиз миқдорда аралашади, бунда кўп иссиқлик ажралиб чиқади. Сувда эриганда 3 хил гидратлар ҳосил қилади. () ҳам сульфат кислотанинг моногидратида n молекула эриб, эритма-олеум ҳосил қилади. Олеум ҳавода тутайди, чунки ундан десорбцияланиб туради.
Сульфат кислотанинг ишлатилиш соҳалари:
1. Минерал ўғитлар ишлаб чиқариш
2. Қўрғошин аккумуляторлариа электролит сифатида
3. Минерал кислоталар ва тузлар ишлаб чиқаришда
4. Кимёвий толалар, бўёқ моддалар
5. Портловчи моддалар ишлаб чиқаришда
6. Нефт саноати, металлни қайта ишлаш, тўқимачилик, терига ишлов бериш саноатида
7. Органик моддалар ишлаб чиқариш саноатида:
- дегидратацияда (диэтил эфири олишда, мураккаб эфирлар синтезида)
- гидратацияда (этилендан этанол олишда)
- сульфолашда (синтетик ювиш воситалари, бўёқлар)
- алкиллашда (изооктан, полиэтиленгликол, капролоктам ва бошқ олишда)
8. Ионалмашинув смолаларини регенерацияси ва бошқалар.
2011 йил якунига кўра дунёда 223 млн тоннадан ортиқ сульфат кислота ишлаб чиқарилади
Сульфат кислотанинг энг катта исътемолчиси минерал ўғитлар ишлаб чиқариш хисобланади. Суперфосфат, қўш суперфосфат, аммоний сульфат каби ўғитлар буларга мисол бўлади. Шунинг учун ҳам кўпинча сульфат кислота ишлаб чиқариш корхоналари ва минерал ўғитлар ишлаб чиқариш корхоналари бир бирига яқин ёки бир корхона худудида қурилади.
Сульфат кислота ишлаб чиқаришда Хитой хозирда энг олдинги ўринда бормоқда (70 млн тоннадан ортик)
Сульфат кислотаси ва олеум ўювчи моддалар хисобланади. Улар тери ва тананинг шиллиқ қаватларини қаттиқ зарарлайди (кимёвий куйиш). Куйиш натижасида шикастланган орган қайта тикланмайди, битиши қийин яралар хоси қилади. Буғи нафас йўлларини куйдиради. Сульфат кислотаси ва олеум билан ишлаганда жуда ёҳтиёт бўлиш лозим.
Ўзбекистонда сульфат кислота ишлаб чиқариш
Ўзбекистонда сульфат кислота ишлаб чиқариш Чирчиқ МАКСАМ, Самарқанд кимё заводи, Навои тоғ-кон металлургия комбинати, Олмалиқ Аммофос МАКСАМ корхоналарида ишлаб чиқарилади. Хозирда Республикада 1 млн тоннага якин сульфат кислотаси ишлаб чиқарилади. 2020 йилда эса бу кўрсаткич 1,5 баробарига ошириш мўлжалланган.
Сульфат кислота ишлаб чиқаришнинг асосий босқичлари:
Хом ашёни кислород иштирокида ёқиш орқали SO2 олиш
Газни (SO2) қўшимчалардан тозалаш
SO2 ни SO3 оксидлаш
SO3 адсорбцияси
Сулфат кислота ишлаб чиқаришда хом ашё
2011 йилда ишлаб чиқарилган 223 млн тонна сульфат кислотанинг 136 млн тоннаси олтингугуртдан, 67 млн тоннаси чиқинди газлардан, 20 млн тоннаси пиритни ёқиш орқали ишлаб чиқарилган.
1. Олтингугурт
2. Чиқинди газлар
3. Пирит
Олтингугурт кларки элементлар таркибининг 0,1% ни ташкил этади. Элементар олтингугурт ёмби холатда, олтингугуртли рудалар ёки газлардан олиниши мумкин.
Водород сульфиди манбаси бўлиб: кокс гази, генератор гази, нефтни қайта ишлаш газлари, табиий газ хизмат қилади.
Рангли металлар ишлаб чиқариш газлари. Бу газлар таркибида 4-10% атрофида SO2 бўлади.
Темир колчеданидан олинган пиритни ёқиш орқали.
Куйинди газларни тозалаш
Сульфат кислота ишлаб чиқаришда куйинди газларни тозалаш муҳим аҳамият касб этади. Чунки сульфат кислота ишлаб чиқариш каталитик жараён ҳисобланиб, турли қўшичалар катализаторларни заҳарлайди ва ҳосил бўладиган маҳсулотни ифлослантиради. Куйинди газлар таркибида бошқа металл сульфидлари ҳам мавжу бўлиб улар хам оксидланиб газ голатига ўтади ва катализаторни заҳарлайди. Айникса пиритни куйдириш жараёнида ҳосил бўладиган As2O3 ва SeO2 ванадийли кализаторлар сифатига катта таъсир кўрсатади.
Газларни тозалашда авваламбор уларни чанглардан тозаланади. Газни чангдан тозалаш механик (дағал) ва электрик (нозик) усулда амалга оширилади. Механик усулда тозалашда газларни марказдан қочувчи чанг ютгичлар (циклон) ва толасимон фильтрлар орқали ўтказиш йўли билан амалга оширилади. Натижада унинг миқдори 10 – 20 г/м3 камаяди. Электр усулда тозалаш электрофильтрлар ёрдамида амалга ошириб чанг миқдори 0,05 – 0,1 г/м3 гача камаяди.

Циклон аппарати тузилиши

Газлар чангдан тозаланганидан сўнг албатта катализатор заҳарларидан тозаланади, асосан селен ва мишяк бирикмаларидан тозаланади. Бунинг учун газлар авваламбор маълум миқдорда совутилади. Мишяк оксиди 3150С, селен оксиди 3400С да газ холдан қаттиқ ҳолатга ўтади ва улар газ фазадан чиқарилади. Шу билан биргаликда газлар 50% ва 20% сульфат кислота билан ювилади.
SeO2 + 2SO2 + 2H2O = Se + 2H2SO4,
Газларни тозалашни охирги босқичида улар скубберларда 95% сульфат кислота ёрдамида қуритилади. Системадан чиққан газнинг ҳарорати 140 – 500С ни ташкил қилади.
Олтингугурт (IV) оксидини контакт оксидлаш
Олтингугурт (IV) оксидини олтингугурт (VI) оксидигача оксидлаш жараёни, гетероген-каталитик, қайтар, экзотермик реакция хисобланади.
Жараён катализатор фаоллиги, ҳарорат, босим, газлар таркиби ва лконтакт вақтига боғлиқ.
Олтингугурт (IV) окидини олтингугурт (VI) оксидигача оксидланиш жараёнининг фаолланиш энергияси жуда катта бўлиб катализатор иштирокисиз бу жараён жуда юқори ҳароратда ҳам бориши қийин.
Сульфат кислота ишлаб чиқариш жараёнида катализатор сифатида ванадий (V) оксиди асосидаги контакт моддалар ишлатилади.
Ванадийли катализатор массаси 7% V2O5 дан ва активловчи (промотр)-ишқорий металл оксидларидан (кoпинча К2О дан) иборат былиб, бу аралашма юқори активликка эга бўлган ғовак алюмосиликатлар ёки кремний IV)- оксидига шимдирилади, ҳосил былган аралашмадан турли шаклларда: ғовак гранулалар (шар шаклида), таблеткалар ва халқалар шаклида 5 мм, катталикда катализатор тайёрланади.
Олтингугурт (VI) оксидининг адсорбцияси
Сульфат кислота ишлаб чиқаришда энг охирги жараёни бўлиб контакт ускунасидан чиққан олтингугурт (VI) оксидини сульфат кислота (98%) эритмасига юттирилади. Жараённи қуйидагича ифодалаш мумкин:
nSO3 + H2SO4 → H2SO4·nSO3
Хосил бўлган олеум омборга жунатилади. Кераклигича суюлтирилиши мумкин.
Агар:
n > 1 олеум,
n = 1 моногидрат (100% сульфат кислота),
n > 1 кислотаниг сувли эритмаси (суюлтирилган сульфат кислота)
Маъруза №8
Эркин азотни боғлаш усуллари. Аммиак ишлаб чиқариш технологияси
Режа:
1. Эркин азотни боғлаш усуллари.
2. Аммиак синтези.
3. Аммиак ишлаб чиқариш жараёнининг физикавий-кимёвий асослари.
4. Азот-водород аралашмасини тайёрлаш ва уни тозалаш.
5. Аммиак ишлаб чиқариш технологиясининг усуллари ва уларнинг схемалари.
Эркин азотни боғлаш усуллари.
XX асрнинг бошларида атмосфера азотини бириктириб олишнинг уч усули топилди:
1. Цианамидли усул;
2. Электр ёй усули;
З. Аммиак синтези усули.
Цианамидли усулда (I904 йилда Фрак ва Каролар бу усулни кашф этишган) юқори ҳароратда охакка кумир кушиб махсус печларда киздирилади. Сўнгра ҳосил булган кальций карбид цианамидга айланади.

Сa(CN)2 +3H2O=СaСO3+2NH3+75 кЖ

Шу усулга асосланган биринчи аммиак заводи 1901 йилда Италияда курилиб ишга туширилди. Унинг махсулдорлиги 4 минг т/ йилга тенг бўлади. Бу усулда ишлаб чикарилган аммиак кимматга тушар эди, 1 т цианамидга 12000 кВт/с электр энергияси сарфланади.
Электр ёй(плазма) усули (I904 йилда кашф этилrан). Aтмосфера азотини паст ҳароратли плазмага (2200 К дан юқори ҳароратда) тугридан тугри кислород билан оксидлашга асосланган (электр учкунида азот ёнишини Кавендиш ва Пристли топган эди).
Аммиакли усулда N2 тугридан тугри H2 билан бириктирилади. Бу ҳароратда, босим ва каттализатор иштирокида боради.

Хозирги вактда бу усул аммиакни саноатда ишлаб чикаришнинг бирдан-бир усулидир.

Бу усулни биринчи бўлиб 1908 йилда немис олими Габер кашф этди, 1913 йилда уни ишлаб чикаришга тадбик этди. Бу кашфиёт учун 1920 йилда Нобелъ мукофотига сазовор булди.
Аммиак синтези
Аммиак синтези учун 1:3 нисбатда азот водородли аралашма керак бўлади. Азот саноатда суюк хаводан ажратиш йули билан олинади. Хаво таркиби хажм жихатдан улчанганда 78 % aзoт, 21 % кислород ва 0,94 % аргондан иборатдир. Яна хаво таркибида оз микдорда CО2 , H2, Ne, He, Kr, Xe лар учрайди.
Хаво аввал катта босимда сикилиб совутилади, суюлтирилади, сунгpa суюк хаво таркибидан компонентларнинг кайнаш ҳароратларининг хар хиллигидан фойдаланиб (Қ.т: N2-105.80, O2-1830, Ar-185,7°С). Ректификация минораларида Фракцияларга ажратилиб тоза холда N2, O2 ва Ar олинади.
Водород саноатида турли йўллар билан олинади:
1. Метан ва уни гомологларини конверцияси;
2. Каттик ёкилгини газга айлантирганда ҳосил булган СО ни конверцияси;
3. Кокс газларини ажратиш;
4. Сувни ёки NaCl эритмасини электролиз килиш оркали олинади.
Иктисодий курсаткичлари жихатидан энг арзон ва асосий саноат усули биринчи усулдир. Метан конверциясининг (конверция лотинча conversio сузидан олинган бўлиб, узгариш,айланиш маъносини англатади) биринчи махсулоти синтез газ (mCO+nH2) деб аталади. У водород олишдан ташкари метанол синтези, юқори молекуляр огирликка эга булган спиртлар синтези, синтетик бензин синтези ва бошкалар (сунгги пайтларда СО гази темир рудаларидан, темирни қайтариб тоза темир олишда хам ишлатила бошланди). синтезида хам кўп ишлатилади.
Конверсия усули метанни сув буғи ёки кислород билан оксидланишига асосланган:

Кейин ҳосил булган СО ни сув буғи билан конверсия килинади.

Метанни сув буғи билан конверсияси реакциясини умумий xолда куйидагича ёзиш мумкин:
(эндотермик реакция)
Метан ва СО конверсиялари каттализатop иштарокида (СН4 учун никел, СО учун темир, хром, рух хром мисли каттализаторлар кулланилади) боради.
Рух хром мисли каттализатор кулланганда СО конверцияси паст ҳароратда(250-3000 С) боради. Конверцияланган газ таркибида колган СО нинг микдори 0,2 -0,4 % дан (хажм буйича) ошмайди. Бундай холларда кўпинча СОдан тозалаш учун абсорбсион усул урнига факат метанлаш-гидрогенлашдан фойдаланиш мумкин.
Юқорида келтирилган реакциялардан маълумки олинган водород гази тоза эмас, таркибида 30 % гача СО2 0,5-4 % гача СО саклайди. Озрок микдор О2 бирикмалари билан ифлосланган бўлади. Бу аралашмалар аммиак синтезида ишлатиладиган каттализаторни захарлайди. Шунинг учун уларни тозалаш керак бўлади.
Водородни бегона аралашмалардан тозалашнинг турли усуллари кулланилади: а) каттик сорбентлар билан аралашмаларни адсорбцияси; б) суюк сорбентлар билан абсорбцияланиш; в) чукур совутиш билан аралаштирмаларни конденсациялаш; г) катталик гидрогенлаш ва бошкалар. а) Усул билан бегона қўшимчалар кам булганда ( S сакловчи бирикмаларда) кулланилади; б) усул СО2 ва СО лардан тозалашда ишлатилади; в) усул кимматга тушганлиги учун хозирги пайтларда аммиак ишлаб чикаришда кулланилмайди (азотнинг бошка бирикмалари саноатида кулланилмокда); г) усул СО2, СО ва О2 нинг микдори кам булганда кулланилади.
Табиий газ таркибида турли S ли бирикмалар саклайди: H2S, CS2, COS меркаптанлар (асосан этил меркаптан C2H5SH 5-30 мг/м3 гача) ва бошкалар. Барча S бирикмаларни 350-4500С ҳароратда кобалть-молибденли каттализатор иштирокида H2S гача гидрогенланади:
CS2 +4H2 = 2H2S+CH4
RSH +H2 = H2S+RH
COS +4H2 = H2S+CH4 +H2O
Ҳосил булган H2S каттик ёки суюк адсорбентлар ёрдамида адсорбцияланади. Каттик адсорбент сифатида активланган кумир, темир гидроксиди, рух оксиди ва суюк абсорбент сифатида: аммиакли сув этаноламинлар, мишьяк содали эритма, карбонатлар эритмалари ва бошкалар ишлатилади. Айникса, рух оксиди кўп ишлатилади. –(ГИАП – 10 адсорбенти).
ZnO+H2 S =ZnS +H2O
Тозаланган H2S нинг микдори I мг/м3 дан ортик булмайди. Бу реакция 400-500 0С да боради.
Конверция гази таркибида 17-30 % гача СО2 саклайди. Уни суюк сорбентлар ёрдамида: сув, этаноламин, ишкор, эритмалари билан тозалайдилар. СО2 бошка қўшимчаларга нисбатан босим oстида совук сувда яхши эрийди. Бу усулнинг камчилиги кўп электр энергияси сарфланиши ва анча водороднинг йукотилишидадир. Шунинг учун хам кейинги йилларда бу усул кўп кулланилмайди, балки сорбцион ва селективлик хоссаси сувдан анча юқори булган этаноламин билан тозалаш кенг кулланилмокда. Бунда моно- ва ди- этаноламиннинг(НО-CH2-CH2- NH2 ва NН(CH2-CH2OH)2 cувдаги 15 % ли эритмасига СО2 юттирилади.
Газни СО дан тозалаш. Мис аммиаклиэритма билан юттириш, суюк азот билан катталитик гидрогенлаш каби усуллар билан амалга оширилади.
Кенг кулланиладигани суюк азот билан ювиш усулидир. Бунда газ каттализатор захарларидан (СО, Н2S), кисман СН4 ва ароматик углеводородлардан инерт аралашмалардан тозаланади. Бу қўшимчалар хаммаси суюк азотнинг ҳароратсидан кура юқори ҳароратда кайнайди, шунинг учун конденцияланади ва суюк азотда эрийди. Ювиш колоннасида шундай ҳарорат сакланадики бунда N2:H2 нисбати тахминан 3:1 бўлиб водород гази N2 билан туйинади.
Катталитик гидрогенлаш (метанлаш), СО ва СО2 микдори I% гача булганда кулланилади. Бунда никель каттализатори (алюминий оксидига шимдирилган бўлади) ва 200-400 0С ҳароратда куйидагича реакция асосида боради:
СО+3Н2=СН4 +Н2О;
СО2+Н2=СН4 +2Н2О;
О2 +Н2=2Н2О.
Газни СО дан тозалаш мис газининг (СО) мисаммиакли эритмага абсорциялаш деганда мисс аммиакли комплекс ҳосил булишига асосланган. Оддий шароитда мис аммиакли эритманинг ютиш кобилияти пacт, аммо ҳароратни пасайтириб босим оширилса, у кучаяди. Шунинг учун хам СО ни тозалаш юқори босим (10-32 МПа) ва паст ҳароратда (0-10 0С) бундан паст булса эритма кристалланиб колиши мумкин) олиб борилади. Oдатда кучсиз кислоталар; сирка, чумоли, карбонат кислоталарининг мис аммиакли эритмалари кулланилади. Масалан, мис ацетатининг мис аммиакли эритмасига СО ни абсорбцияланиш реакцияси куйидагича боради:

Реакция қайтар реакциядир. Абсорбентни perенерациялаш учун босимни атмосфера босимигача камайтирилиб, 80 0С гача киздирилади.

Тозалашнинг абсорбцион усулида конверцияланган газ таркибида I % гача (хажм буйича) СО2 ва СО колади. Сўнгра у факат катталитик гидрогенлаш йули билан тозаланади.
Аммиак синтезининг назарий асослари.
Аммиак синтези реакцияси қайтар реакция бўлиб иссиклик чикиши билан боради.
Реакцияда газнинг хажми 2 марта камаяди: Ле-Шателье принципига мувофик ҳароратни ошириш NH3 ни парчаланиши томон, босимни ортиши эса реакцияни NH3 ни синтезланиши томон беришини таъминлайди.
Уй тeмпературасида 1 атм. (101-105 Па) босимда реакция мувозанати тулик аммиак синтези томон силжийди, аммо реакция унуми жуда паст бўлади.
Реакция каттализатор таъсиридагина етарли даражада тез кетади. Аммо каттализатор 400-5000С да активлик курсатади. Бундан юқори ҳароратда аммиак синтези юқори босимдагина боради.
Реакция унумининг температура ва босимга богликлигини куйидаги жадвалда куриш мумкин. Реакция унумининг ҳарорат ва босимга богликлиги.
Аммиак синтези реакциясида: темир, уран, осмий, радий, платина, молибден ва бошқа металлар актив каттализатор бўла олиши аниқланган. Энг активи уран ва осмийдир, аммо қимматлиги ва захарларга чидамсизлиги учун улар қўлланилмайди. Саноатда темир каттализатор кенг қўлланилади. Бу ҳам арзон ҳам анча актив, юқори ҳароратга ва заҳарларга чидамли, H2S ва бошқа S ли бирикмалар Fe ни қайтмас қилиб заҳарлайди. Агар 0,1 % S ли бирикма бўлса (азот водородли газлар аралашмасида) каттализатор активлигини 50 % га 1 % S- ли бирикма бўлса 100% га пасайтиради. H2O, CO, CO2 лар эса каттализаторни жуда кучли заҳарлайди, аммо қайтар заҳарланади,(яъни, яна каттализаторни активлаш мумкин бўлади).
Каттализаторни тайёрлаш учун магнит темиртош (Fe3O4) кислород иштирокида ва промоторлар:(промоторлар актив юзали структурага эга бўлган, каттализатор массасининг ҳосил бўлишини таъминловчи,таъсирга эга бўлган бирикмалардир) ва бошқа бирикмалар билан аралаштириб суюқлантириш йўли билан тайёрланади,сўнгра каттализатор водородли аралашма билан тоза метал ҳолдаги темиргача қайтарилади.
Аммиак синтези бу типик гетероген катталитик жараён бўлиб бир неча босқичда боради:
1. Газлар аралашмасидан азот ва водороднинг каттализатор сиртига ва ички ғовакларига адсорбцияси;
2. Каттализаторга газларнинг кимёвий адсорпцияланиши;
3. каттализатор сиртида азотнинг водород билан ўзаро таъсири. Бунда азот каттализатордан электрон олади, водород эса каттализаторга электронлар беради,яъни уни йўқотган электронлари ўрнини тўлдиради. Бунинг натижасида навбат билан: имид-амид ва аммиак ҳосил бўлади.Бу жараённи қуйидагича тасвирлаш мумкин:
Аммиак синтези қурилмасининг юқори ва бақарор маҳсулдорлигини таъминлашнинг асосий шартлари қуйидагилардир:
1. Азот водороди аралашманинг юқори даражада тозаланиши(инерт газлар ва каттализатор заҳарларидан тозалаш);
2. N2:H2 нисбатани 1:3 ҳолатда сақлаш;
3. каттализаторнинг ҳамма жойида ҳароратни оптимал сақлаш;
4. Контакт апаратига қирувчи газлар аралашмаси таркибида NH3 миқдорини камайтириш;
5. Синтез минорасининг такомиллашган конструкциясини яратилиши.
Маъруза №9
Нитрат кислота ишлаб чиқариш технологияси.
Минерал тузлар ва ўғитлар ишлаб чиқариш. Азотли ўғитлар.
Режа:
1. Нитрат кислота ишлаб чиқариш технологияси
2. Минерал тузлар ва ўғитлар ишлаб чиқариш
3. Азотли ўғитлар

Саноатда нитрат кислатанинг қуйидаги турлари ишлаб чиқарилади.

1. Кучсиз ёки суюқ ҳолда;
1-нав -56 %ли. 2-нав -47 %ли. 3-нав -45 %ли.
2.Концентрланган.
1-нав -98 %ли. 2-нав -97 %ли.
3. Меланж (франсузча сўз бўлиб аралашма маъносини англатади) 89 % нитрат кислата.7,5 % сулфат кислатадан иборат.
Аммиакдан нитрат кислата ишлаб чикариш йўли уч босқичдан иборат;
1. Ҳаво кислароди билан аммиакни оксидлаш;
2. Азот(П)-оксидини азот (IV)-оксидигача оксидлаш ва азот (IV)-оксидини димерлаш;
3. Азот (IV)-оксиди ва азот қўш оксидини сув билан адсорбциялаш босқичлари.
1.Хаво кислароди билан аммиакни оксидлаш.Аммиак каттализатор иштирокида оксидланганда шароитга қараб реакциялар қуйидагича боради:
4NH3+5O2=4NO+6H2O+ 907 кЖ (а)
4NH3+4O2=2N2O+6H2O+1105 кж (б)
4NH3+3O2=2N2+6H2O+ 1269 кЖ (в)
4NH3+6NO=5N2+6H2O+ 1810 кЖ (г)
а) реакция асосий, қолганлари қўшимча реакциялар бўлиб, ҳаммаси ҳам қайтмас реакциядир. Шунинг учун ҳам, жараённинг йўналиши реакциялар тезликларининг нисбатларига боғлиқ бўлади. Агар каттализатор бўлмаса юқори ҳароратда (9000С дан юқори) аммиак ёниб, эркин азот ва сувга айланади (в-реакция бўйича). Платина каттализатори юзаисда эса реакция бошқача (а) реакция жараёни бўйича боради.
Саноатда амалда қўлланиладиган энг актив ва танлаб таъсир этувчи селектив каттализатор, бу платина ва унинг паладдий, родийлар билан қотишмасидир. Улар асосий реакцияни (а) тезлаштириб, қўшимча реакцияларга (б,в,г) таъсир этмайди. Шундай каттализатор оптимал шароитда аммиакни кислород билан NО гача оксидланиш даражасини амалда 98 %га етказилади. Аммиакнинг палатинали каттализаторларда оксидланиш реакцияси ҳозиргача маълум бўлган реакциялар орасида энг тез реакциясидир (0,0001 дан 0,0002 секунд). Агар газ шундан кўпроқ каттализатор билан контактда бўлса аммиак ёнади ёки қўшимча реакциялар кетади, NО ни миқдори кескин камаяди. Платинали каттализатор диаметри 0,06-0,09мм гача бўлган ингичка симлардан тўқилган тўр шаклида (1см да 1024 та тешиги бўлади) тайёрланиб, уларнинг бир нечтаси устма-уст қўйиб сеткаларнинг баландлиги 60-150мм қалинликда пакетлар шаклида тайёрланади. Бу ҳолат катализатор юзасини кенгайтириш имкониятини беради. Энг қаттиқ каттализатор қотишмаси 93 % Pт, 4% Pd ва 3% Rh дан тайёрланади.
Азот (II) –оксидининг азот (IV)-оксидига айланиш реакцияси, кинетик худудда борувчи ,нокатталатик,гомоген реакциядир. Нитрат кислата ишлаб чиқаришда энг секин борувчи босқич NO ни NO2 га оксидланиши реакциясидир.Мана шу реакция ишлаб чиқариш жараёнининг умумий тезлигини белгилайди. Бу реакция нитрат кислата ишлаб чиқаришнинг иккинчи босқичи бўлиб ,қўйидаги тенглама бўйича боради.
2NO+O2 ↔2NO2+112,3кЖ
Бу реакция 1500С дан паст ҳароратда, амалда тўлиқ ҳосил бўлиши томонга йўналади. Агар ҳароратга оширилса мувозанат чапга, яъни NO2 ни парчаланиб NO ва O2 ҳосил бўлиш томон силжийди. 8000С да NO2 нинг ҳосил бўлиши умуман тўхтайди. Барча бир босқичли реакцияларда ҳароратнинг ортиши реакция тезлигини кескин оширади, аммо NO нинг NO2 га оксидланиш реакцияси, бу умумий қоидага бўйсунмайди, аксинча ҳароратнинг ортиши бу реакция тезлигини камайтиради. Бу ҳодисани тушунтириш учун бир неча гипотезалар ўртага ташланган. Булардан нисбатан тўғри деб тан олингани, бу NO нинг оксидланиши орқали маҳсулот демир ҳосил бўлиш билан бориш реакциясидир.
2 NO↔ ( NO)2-∆Н; O2+( NO)2 ↔ 2 NO2-∆Н
Димернинг ҳосил бўлиши иссиқлик чиқиши билан борувчи қайтар жараёндир. Демак, ҳароратнинг ошиши бу реакцияда мувозанатни чапга NO2 ни парчаланиши томонга силжийди.
Демак, ҳароратнинг ортиши билан NO ни оксидланиш реакцияси тезлигининг камайишига сабаб,ҳароратга ортган сайин конценрациясининг камайишидандир. Бинобарин,босимнинг ортиши ва ҳароратнинг пасайиши NO ни оксидлаш реакциясини тезлаштиради. Азот (IV)-оксиди ассоцмацияланиб демирланиш хоссасига ега.
2 NO2↔N2O4+57кЖ
Ҳароратнинг пасайиши билан димирланиш даражаси ортади; атмосфера босимида 0 0С ҳароратда NO2 ни ассоциацияланиши 71 %га тенг, -150Сда эса 92 %га яқин, 1500С да N2O4 умуман бўлмайди,тўлиқ NO2 га парчаланади. Реакция ҳажмининг камайиши билан борганлиги учун ҳам босимнинг ортиши N2O4нинг кўпайишига олиб келади. Ҳар қандай ҳароратда ҳам бу реакциялар амалда жуда тез мувозанат ҳолатига келади. Азот (IV)-оксиди, NO билан ҳам ўзаро қуйидаги реакция бўйича таъсир етади.
NO + NO2 ↔ N2O3+40,2кЖ
Аммо азот (III)-оксидининг амалдаги миқдори кам бўлади. Оксидларнинг оксидланиш ва ассоциацияланиш реакциялари туфайли нитроза газларининг аралашмаси ҳосил бўлади. Қайсиким унинг таркибида азот ва кислароддан (ҳаво билан кирган )ташқари NO, NO2, N2O4 ва Н2О мавжуд бўлади. Бу оксидлар концентрацияларнинг нисбатлари шароитга қараб кескин ўзгариб туради,аммо асосий компонент NO2 ва N2O4 ларнинг ўзидир.
Азот (IV)-оксиди ва азот қўш оксидини сув билан адсорбциялаш жараённнинг учинчи ва охирги босқичи ҳисобланади. Азот (IV)-оксиди ва N2O4 сув билан қуйидаги тенглама бўйича таъсир етади.
2 NO2+Н2О→ НNO3+Н NO2+116кЖ
N2O4+Н2О→ НNO3+Н NO2+59кЖ
Ҳосил бўлган нитрит кислатаси беқарор бўлганлиги учун ўз-ўзини оксидлаш ва ўз –ўзини қайтариш реакцияларига киришади.
3Н NO2═Н NO3+2 NO+Н2О-75,8кЖ
Умумий ҳолда NO2 ва N2O4 нинг адсорбция реакцияси бундай ёзилади:
3 NO2+Н2О ↔2НNO3+ NO+136кЖ
3 N2O4+2Н2О ↔ 4НNO3+ 2NO+101кЖ
N2O3 сув билан бирикиб фақат нитрит кислатасига айланади. NO ва N2O лар амалда сувда эримайди, бетараф оксидлардир.
Бу экзотермик реакциялар ҳажмнинг камайиши билан боғлиқ боради. Демак,босимни ошириш мувозанатни нитрат кислата ҳосил бўлиш томонга (ўнга),ҳароратни ошириш еса уни парчаланиши томонга (чапга) силжитади.
Мувозанат, бу реакцяда ҳосил бўлган кислаталарнинг концентрасиясига ҳам боғлиқдир. Кислаталар концентрациясининг ортиши ҳам ўнг томонга кетувчи реакция тезлигини камайтиради. Атмосфера босими ва оддий ҳароратда ҳосил бўлган нитрат кислота эритмасининг концентрацияси 50 % га етгач системада мувозанат қарор топади. Шунинг учун ҳам оддий шароитда масса улуши 47-50 %дан ортиқ концентрацияли кислота олиб бўлмайди.
Концентрланган (98%ли) нитрат кислотани, суюқ N2O4 ни 60-800С ҳарорат ва 2 МПа босимда, тоза кислород иштирокида сув билан таъсир эттириб олиш ҳам мумкин.
3 NO2+2Н2О↔4НNO3+ 2NO
Бунда N2O4 нинг HNO3 га айланиш даражаси 100 %га етади. Чунки бу реакцияда биринчидан, N2O4 нинг концентрацияси (N2O4 реакция учун олинган сув миқдоридан кўп олинади) сувга нисбатан юқори бўлади.
Ўғитларнинг синфларга бўлиниши
Ўғитлар калиб чиқиши, қўлланиш соҳаси, таркиби, ҳоссалари ва олиниш усулларига қараб синфларга ажратилади. Барча ўғитлар иккига:
1. бевосита (ўсимликни озиқланиши учун ишлатилади);
2. билвосита (тупроқни кимёвий малиорацияси, рН ни тўғрилаш учун ишлатилади) ўғитларга бўлинади.
Минарал ўғитлар таркибга қараб фосфорли, азотли, калийли, магнийли, борли ва бошқа ўғитларга бўлинади. Таркибидаги озуқа эламантнинг сонига қараб ўғитлар иккига: оддий ёки бир компонатли (таркибида ўсимлик ўзлаштирадиган битта эламант ушлайди) ва комплакс (таркибида иккита ва ундан ортиқ эламант ушлайди) ўғитларга бўланади.
Комплакс ўғитлар мураккаб ва аралаш ўғитларга бўлинади. Мураккаб ўғитлар битта кимёвий бирикма бўлиб таркибида камида иккита ва ундан ортиқ ўсимлик ўзлаштирадиган эламант ушлайди. Аралаш ўғит эса оддий ёки мураккаб ўғитларни бир-бирисига маълум таркибда аралаштириш йўли билан олинади. Ўғитлар таркибида 33% дан ортиқ таъсир этувчи модда сақласа, концентрланган, 60% дан ортиқ сақласа юқори концентрланган дайилади.
Таркибида микроэламантлар сақловчи ўғитларни микроўғитлар дейилиб алоҳида гуппаларга ажратадилар. Микроўғитлар ўсимликларнинг ҳосилдорлигини ошириш билан бир қаторда, уларни касалликларга чидамлилигини оширади.
Азотли ўғитлар
Азотли ўғитлар таркибидаги азот турли бирикмалар: эркин аммиак, аммоний ва нитрат ионлари ва аминогуруҳ-NH2 шаклларида бўлиши мумкин. Қаттиқ азотли ўғитлар сифатида аммоний нитрат, аммоний сулъфат ва аммоний фосфатлари, калъций нитрат, натрий нитратлар ҳолида ва улар асосида олинадиган аралаш ва мураккаб ўғитлар ишлатилади. Суюқ азотли ўғитлар сифатида эса суюқ аммиак, аминлар, тузларнинг сувдаги эритмалари, карбамид, аммоний фосфатлари ишлатилади. Азотли ўғитлар сувда яҳши эрувчи бўлиб, ўсимликлар осон ўзлаштиради. Айниқса NO3- ионидаги азот ўсимлик томонидан таз ва осон ўзлаштирилади.
Аммоний нитрат ишлаб чиқариш
Аммоний нитрат таркибида бакорчи жинс сақламаган қаттиқ ўғитдир. Унинг таркибида 35% азот бор. У гигроскопик бўлганлиги учун ёпишиб қолишини олдини олиш мақсадида унинг эритмасига (криссталланишдан илгари) турли моддалар қўшилади. Унга магний нитрат, калъций нитрат, аммоний сулъфат, диаммоний фосфат, аппатит ёки фосфорит уни, қаттиқ эримайдиган моддалар (тупроқ, талък, диатамит ва бошқалар) қўшилади. Қўшилган қўшимчаларнинг таъсир маҳанизми ҳар ҳил. Масалан, магний нитрат кристаллогидрат (Mg(NO3))2 ·6H2О ҳосил қилганлиги учун намликни ўзига бириктириб олади. Доначаларининг сирти актив, гидрофоблигини оширувчи моддлар билан ҳам қопланади.
Аммоний нитрат нитрат кислотани аммиак билан найтраллаб олинади:
NH3+HNO3=NH4NO3+145kJ
Суюқ нитрат кислотани (47-60% ли) найтралланганда суюқ аммоний нитрат ҳосил бўлади, ундан қаттиқ NH4NО3 олиш учун уни буғлатиш зарур. Реакция экзотармик бўлганлиги учун уни иссиқлигидан фойдаланилади. Кислота концентрацияси қанчалик юқори бўлса найтралланиш реаксиясида шунчалик кўп иссиқлик чиқади.
Аммоний нитрат ишлаб чиқариш жараёни уч босқични:
1.Нитрат кислотани аммиак билан найтраллаш,
2.Олинган эритмани буғлатиш сувсизлантириш
3.Аммоний нитратни гранулалаш-донадор ҳолга келтириш босқичларини ўз ичига олади.
Маъруза №10
Фосфорли, калийли ва микроўғитлар ўғитлар ишлаб чиқариш технологиялари.
Режа:
Оддий ва қўш суперфосфат ишлаб чиқариш технологияси.
Калийли ўғитлар олиш.
Комплекс ўғитлар ишлаб чиқариш технологиясининг физик-кимёвий асослари.
Микроўғитлар ишлаб чиқариш.
Фосфор бирикмаларини олиш учун ишлатиладиган хом ашё бу табиий фосфатли рудалар апатит (апатит сўзи грекча apaтe сўзидан олинган бўлиб ёлғон, алданиш маъноларини англатади. Чунки илгари у минерални бошқа минераллардан фарқ қилиш қийин бўлган, киши алданган ва апатит номини олишга сабаб бўлган), ва фосфоритлардир. Апатитли рудалар магматик жинслардир. Кенг тарқалган апатитларга фторапатит 3Ca3(PO4)2 *CaF ёки бошқача ёзганда Ca10(PO4)6 F2 (кўпинча қисқартириб Ca5(PO4)3 F шаклида ёзилади), хлорапатит Ca10(PO4)6Cl2, гидрокслататитлар Ca10(PO4)6 (OH)2 лар киради.Собиқ СССРнинг йирик апатит конларига Кола ярим оролида Хибин тоғларидаги апатит –нефелинли рудалар киради. Кондаги апатит рудаси қаватининг қалинлиги 200м гача боради.
Фосфоритлар таркибида 18-36% гача P2O5 бўлади. Фосфорли ўғитлар технологиясининг асосий вазифаси ўсимликлар ўзлаштира олмайдиган фосфорли бирикмаларни сувда ёки кислотали тупроқда эрувчи ва ўсимлик ўзлаштира оладиган бирикмаларга айлантиришдан иборатдир. Бунинг учун апатит ёки фосфоритлар аввал флотация йули билан бойитилади. Апатитлар бойитилгач таркибида 39-41 % гача Р2О5 саклайди. Чикиндиси (думлари) таркибида 30 % гача Al2O3 сакловчи нефелин бўлиб, алюминий ишлаб чикариш учун ажойиб хом-ашёдир. (ҳозирча унефелининг 50%га яқиндан фойдаланилмоқда). Фосфоритлар бойитилгач таркибида 27-28,5% P2O5 сақловчи концентратга айлантирилади.
Кимёвий ишлов бериш йўли саноатда, асосан , оддий суперфосфат, қуш суперфосфат ва комплекс ўғитлар ишлаб чиқарилади.
Оддий суперфосфат энг кенг тарқалган фосфорли ўғитдир. Унинг ҳимиявий формуласи Са(Н2PO4)2.Н2О+СаSO4.0,5Н2О
Ҳамда қўшимчалар темир фосфат,алуминий фосфат – кремназём ва фосфор кислотасидан иборатдир. Оддий суперфосфат кулранг донадор кристаллар бўлиб, сувда яхши эрийди, аммо таркибида 50% дан кўпроқ кераксиз бегона қўшимчалар ушлайди.
Оддий суперфосфат, табиий фосфатларни сульфат кислота билан ўзаро таъсир эттириб олинади. Бу жараён кўп фазали гетероген,диффузион худудда кезувчи жараён бўлиб:икки босқичда боради.
Биринчи босқичда сульфат кислота фторапатит заррачаларига диффузияланади, бу жараён тез борувчи кимёвий реакцидир. Ҳосил бўлган кальций сульфат чўкмага тушади.
Ca5(PO4)3F+5H2SO4+2,5H2O=5(CaSO4 *0,5H2O) +3H3PO4+HF(-H)
Реакция учун олинган сульфат кислота сарфланиб тугагач (20-40минутда тугайди) иккинчи босқич бошланади. Иккинчи босқичда фосфат кислота қолган аппатит билан реакцияга киришади
Ca5(PO4)3F+7H3PO4+5H2O=5Ca(H2PO4)2 * 5H2O+HF(-H)
Ҳосил бўлган монокалъций фосфат секин-аста кристалланади. Реакция узоқ довом этади. Шу жараёнда CaSO4 *0,5 H2O сувини йўқотиб ангидрит шаклга ўтади.
CaSO4 *0,5H2O=2CaSO4+H2O
Оддий суперфосфат олиш реакциясини умумий ҳолда бундай ёзиш мумкин.
2Ca5(PO4)3F+7H2SO4+3Н2О=3Са(Н2PO4)2.Н2О+7СаSО4+2НF
Оддий суперфосфатнинг асосий камчилиги унинг таркибида озик элементларнинг камлигидир. Бойитилган апатитларда олинган суперфосфат, таркибида 19-20% Р2О5, Коратог фосфоритидан (бойитилган) олинганида эса 15% Р2О5, саклайди. Шундан 5,5 % Р2О5, Н3РО4 шаклида бўлади. 50% гача СаSO4 ва 11-14% бошка бегона қўшимчалар саклайди. Унинг таркибида Н3РО4 нинг бўлиши ўғитни саклаш ва ишлатишни кийинлаштиради. Ташиш харажатларини кўпайтиради. Шунинг учун кислотани майдаланган охактош, бўр, фосфарит уни ёки газсимон аммияк кушиб нейтралланади. Бу жараён донадорлаш пайтида амалга оширилади. Ундан ташкари, уни етилиши учун катта хажмдаги омморхоналар сакловчи жойлар талаб килинади. Бу камчиликни тузатиш мумкин. Бунинг ягона йули суперфосфатни омборхоналарда сакламай етилтириш усулларига утишдир. Бундай килинганда фтор сакловчи газларнинг атмосферага чикиб уни захарланишининг хам олди олинган булур эди. Омборларда етилтирмай оддий суперфосфат олиш усулларига куш суперфосфат олишда кулланилаётган камера-окимли ва окимли усулларини курсатиш мумкин.
Фосфат кислота олишнинг асосий усули экстракция усулидир. Бунда табиий фосфоритлар мул сульфат кислота билан ишлаб берилади.
Ca5 (PO4)3 F+5H2SO4+5nH2O5CaSO4*nH2O+3H3PO4+HF
Қўш суперфосфат (номидан маълумки фосфатни икки марта ишлов бериб олинган) табиий фосфатларга фосфат кислота таъсир этиб олинади.
Ca5 (PO4)3F + 4 H3PO4+ 5H2O=5Ca (H3PO4)2*H2O+HF,
CaMg(CO3)2+4 H3PO4=Ca(H2PO4)2* H2O+Mg(H2PO4)2* H2O+2CO2,
R2O3+2H3PO4+ H2O=2
Фосфат кислотасининг стехиометрик нормасини шу реаксия асосида хисобланади. Қўш суперфосфат оддий суперфосфатдан фарқ қилади. У асосан монокальций фосфатдан иборат бўлиб концентрланган ўғитдир. Таркибида оддий суперфосфатдан 2-3 марта кўп, 40-50% Р2О5 саклайди.
Қўш суперфосфат ишлаб чикаришнинг камерали усулида аппарат ва курилмалари оддий суперфосфатникидек бўлиб, фарки факат фосфат ашёси Билан фосфат кислатаси аралашадиган аралаштиргичнинг типида ва тухтовсиз ишловчи камера типидадир. Қўш суперфосфат ишлаб чикаришнинг (оддий суперфосфат ишлаб чикаришнинг хам) камерали усули илгари айтилганидек анчагина камчиликларга эга Аввало бунда фосфатни парчалаш учун концентраланган Н3РО4 талаб килинади иккинчидан таёр махсулотнинг етилиш учун (яьни кальсиймонофосфат кристалларининг шаклланиши :реакциянинг тугалланиши учун ) омборхоналарда узок муддат сакланишидир Шунинг учун экстракцион фосфат кислатасини буғлантириш концентрациясини оширишга махсулотни етилтириш учун катта хажмдаги омборхоналар куриш ва махсулотни аралаштириб туриш кабиларга катта қўшимча маблағ сарфланади .Бундан ташкари махсулотни омборхоналарда етилтириш пайтида анчагина фторли газлар хавога чикиб захарлайди .
Қўш суперфосфат олишнинг анчагина прогрессив усулли бу тухтовсиз окимли (поток ) ишлаб чикаришдир . Бу усулда махсулотни омборхоналарда сакламай ва концентрацияси оширилмаган фосфат кислата куллаш билан тайёр донадорланган куш суперфосфат олиш мумкин. Бунда хавога чкадиган фторли газлар микдори хам анчагина камаяди (аммо умуман фосфорли ўғитларишлаб чикаришда хавога чикариб юбориладиган фторли газлар микдори завод кандай усулда ишламасин барибир давлат стандарт нормасидан юқори) ва иктисодий курсаткичлари хам юқори.
Булардан ташкари яна фторсиз фосфаритлар хам ишлаб чикарилади улар хам ўғит хам мол озуқаси сифатида ишлатилади. Буларга : калций гидрофосфати (присцпитат) фторсизланган фосфат ва бошкалар киради.
Комплекс ўғитлар таркибида икки ва ундан ортик озика элементи ушлайди. Ўғитларни заводларда копларга солиш, ташиш, тушириш, омборларда саклаш, тупрокка соли шва шу кабилар кўп мехнат ва катта харажат талаб килади. Бу харажатларни камайтириш учун концентрланган, шу Билан бир каторда комплекс ўғитлар ишлаб чикариш жуда мухимдир. Кейинги йилларда комплекс ўғитлар ишлаб чикариш суръатлари ортиб бормокда.
Комплекс ўғитларни, табиий фосфатларни нитрат кислота билан ишлов бериш оркали ёки фосфат кислотасини аммиак билан нейтраллаб олиш мумкин. Масалан, нитрофос нитрофоск, азофоск ва бошкалар кўп ишлаб чикариладиган мураккаб ўғитлардир.
Фосфатларни нитрат кислота билан парчаланганда куйидагича реакция боради.
Ca5(PO4)3F+10HNO3=3H3PO4+5Ca (NO3)+HF+290 КЖ
Ҳосил булган моддалар аралашмаси аммиак билан нейтралланади.
5Ca(NO3)2+3H3PO4+3NH3=1,5 Ca(H2PO4)+3NH4NO3+3,5Ca(NO3)2
1,5Ca(H2PO4)2+3,5Ca(NO3)2+3NH3=3CaHPO4+3NH4NO3+2Ca(NO3)2
Бу реакцияда кальцийнинг 60%и кальций моногидрофосфатга айланади. Сўнгра ҳосил булган аралашма колган кальцийни эримайдиган карбонатга айлантириш учун аммиак ва углерод (IV)-оксид билан ишлов берилади.
2 Ca(NO3)2+ NH3+2СО2+2Н2О=2СаСО3+4 NH4 NO3
Реакция умумий холда ёзилганда куйидагича бўлади.
5 Ca(NO3)2+3H3PO4+10HNO3+2 H2O=3 CaHPO4+ NH4NO3+2СаСО3
Натижада таркибида иккита озука элемент (N ва Р) сакловчи ўғит ҳосил бўлади, унга нитрофос дейилади. Агар унга калийли тузлар (KCI , K2SO4) қўшилиб (донадорлашдан илгари пульпага кушилади) таркибида учта озуқа элементи сақловчи (азот, фосфор ва калий) нитрофоск ёки нитроаммофоск деб аталувчи мураккаб ўғит олинади. Унинг таркибида N-11-12% , Р2О5-10-11%, К2О-11-12% . Саноатда кўп хил нитрофосклар ишлаб чиқарилади, аммо уларнинг барча навларида Р2О5 нинг бир қисми сувда эримайдиган СаНРО4 шаклида бўлади.
Мураккаб концентрланган ва фақат сувда эрувчи Р2О5 сақловчи ўғитни фосфат кислотасини аммиак билан нейтраллаш орқали олинади.
Н3РО4 + NН3 ═ NН4Р2РО4;
Н3РО4 +2 NН3 ═ (NН4)2НРО4
Олинган гидро- ва дигидроммофослар кўпинча калий нитрат, карбамид, калий хлорид ёки калий сульфатлар қўшиш билан учта озика элементи сақловчи нитроамофоск.ю карбоаммофос, карбоаммофос ва бошқа муракаб ўғитлар олинади. Бу ўғитлар сувда яхши эрувчи, таркибида бегона қўшимчаси бўлмаган, концентрланган ўғитдир. (55% гача озука элементлари ушлайди.) Азофоскни олиш учун, табиий фосфатларни нитрат кислота билан ўзаро таъсири натижасида олинган эритмадан кальцийни, кальций нитрат шаклида эритмасини совутиш йўли билан чўктириб ажратиб олинадида, сўнгра аммиак билан нейтралланади. Шундай қилинганда сувда эрувчи фосфор сақловчи фосфатлар олиш имконияти туғилади. Реакциясини умумий ҳолда қуйидагича ёзиш мумкин.
2Н3РО4 + 1,5Са(NО3)2 + 0,5НNО3 + 4,25NН3 ═ 3,5NН4NО3+1,5СаНРО4+0,25 NН4Н2РО4+0,25 (NН4)2НРО4
Нейтраллашнинг охирги босқичида KCl қўшилади. Бунда алмашиниш реакцияси туфайли ҳосил бўладиган KNO3 ва NH4Cl ҳам азофоск таркибига киради. Азофоскнинг таркибида кўп миқдорда сувда эрувчи P2O5 сақловчи фосфор бирикмалари бўлади.
Калийли ўғитлардан кенг тарқалгани калий хлориди ва калий сульфатидир. Калийли ўғитларнинг асосий хом ашёси: сильвинит- KCl ·NaCl, лангбейнит- K2SO4·2MgSO4, карналлит-KCl·MgCl2· 6H2O, каинит- KCl·MgSO4·3H2O, шенит K2SO4 ·6H2O бошқалардир. Собиқ СССРнинг йирик калийли туз конларига Урал (Верхнекамский ва Верхнепечорский), Беллорусиядаги Старобинский, Ғарбий Украинадаги Прикарпатский, Ўрта Осиёдаги Гаурдакский, Кардюкский, Жилянский ва бошқаларни кўрсатиш мумкин.
Калий хлорид ишлаб чиқариш
Калий хлорид сильвинитдан галлургия усули билан ажратиб олинади (галлургия грекча сўз бўлиб, шур иш маъносини англатади). Бу усул KCl ва NаCl нинг эрувчанлик ҳарорат коэффиценти ҳар хиллигидан фойдаланишга асосланган. KCl →NаCl→Н2О системасининг эрувчанлик диаграммасидан ( -расм) кўриниб турибдики KCl ни иссиқликда яхши эриши ва совутилганда уни эрувчанлиги камайиб осон кристалланишидан фойдаланиб NаCl дан ажратиб олинади NаCl эса иссиқда ҳам, совуқда ҳам эрувчанлиги тахминан бир хилдир.
Сильвинитдан KCl ни саноатда ажратиб олиш қуйидаги асосий босқичлардан иборатдир:
Кейинги йилларда сильвинитдан KCl ни флотация усули билан дан ажратиш кенг тарқалмоқда. Яна гровитация (KCl ва NаCl ни зичлиги ҳар хиллигидан фойдаланиб ажратиш усули), электростатик сеперация (қарама-қарши зарядланган заррачаларнинг электр майдонида ажралишига асосланган усулдир) усуллари анча истиқболи порлоқ усуллардир. Хлорсиз калийли ўғит масалан K2SO4 собиқ СССР да асосан Прикарпатский конидаги (запаси 2,5 млрд.т.) хлорид сульфатли калийли минераллардан, галлургия ва флотация усуллари билан олинади.
Таъсир этувчи моддаси микроэлемент бўлган минерал ўғитларга микроўғитлар дейилади. Даврий системадаги 107та элементларнинг 80% шу жумладан оғир металларнинг барчаси (темир бундан мустасно) микроэлементлардир. Улар ўсимлик ва ҳайвонлар организмида (қуруқ ҳолдагисига нисбатан ҳисобланади) 0,01% дан ошмайди. Ҳар ерга солинадиган нормаси 0,1-3кг дан ошмайди. Ҳозирга қадар 14та микроэлементнинг ҳаётий жараёнлардаги муҳим роли, аҳамияти аниқланган. Шулар жумласига B, Mn, Cu, Zn, Co, Mo ва бошқалар киради. Улар ҳаётий жараёнга таъсир кўрсатувчи муҳим моддалар, ферментлар, гормонлар, пигментлар ва бошқалар таркибига киради. Улар ўсимликлар организмида турли физиологик ва биокимёвий жараёнларга таъсир кўрсатади. Масалан, улар ферментлар активлигини ошириш орқали, углеводородлар алмашинувига таъсир ўтказади, фотосинтез жараёнида нурни ўзлаштиришни кучайтиради, оқсил синтезини тезлатади. Айрим микроэлементлар ўсимликларнинг айрим фойдали хоссаларини кучайтиради. Масалан: қурғоқчиликка, совуққа чидамлилигини оширади, уруғнинг ривожланишини ва пишишини тезлаштиради, касалликларга чидамлилигини оширади ва хоказо. Зарур микроэлементларнинг етмаслиги эса ўсимлик ва ҳайвонларда модда алмашинувини бузилишига, уларни турли касалликларга чалинишига олиб келади. Масалан: борнинг етишмаслиги баҳорги буғдой, каноп ва қанд лавлагини касалликларга чидамлилигини камайтиради, марганец етишмаслиги фотосинтез интенсивлигини камайтиради, молибден етмаслиги баргларда нитратларнинг тўпланишига ва ҳосилида оқсилнинг камайишига, темирнинг етмаслиги эса барглар хлорозига олиб келади.
Бироқ микроэлементларнинг кўпи ҳам ўсимлик ва ҳайвонларга заҳарли таъсир этади. Айниқса, кўпгина оғир металлар (масалан, қўрғошин ва симоб) заҳарли таъсир этади. Шунинг учун ҳам тупроқда микроэлементлар миқдори ва сифати аниқланиши ва унга экиладиган экинларнинг уларга бўлган талаби ўрганилмоғи лозим ва шу маълумотлар асосида у ёки бу микроэлемент тури ва миқдоридан фойдаланиш керак бўлади.
Маъруза №16
Органик синтез технологияси
Режа:
1. Органик синтезда ишлатиладиган хом ашёлар тавсифи.
2. Метанолишлаб чиқариш технологияси
3. Этанол ишлаб чиқариш технологияси.

Яқин йилларгача метанол ёғочни қуруқ хайдаш (ҳавосиз муҳитда) йўли билан олинган. Унинг номи ҳам шундан келиб чиқиб ёғоч спирти деб аталган. Биринчи марта у 1923 йилда Германияда синтез йўли билан чиқарила бошланди. Этанол углерод (II) оксидини гидрогенлаш методи билан яъни синтез-газдан олинади.

CO+2H2 CH3OH+111 кЖ
Синтез газ метанни сув буғи билан оксидловчи конверсиясидан ёки табиий газни термооксидловчи крекинг қилиш билан (бунда синтез газ билан бир вақтда ацетелин ҳам олинади) олинади. Метанол синтезлаш учун СО ва Н2 газларининг 1:4 дан 1:8 гача нисбатдаги аралашмаси олинади. Жараён 20-35 МПа босимда 370-420 0С температурада рух-хромли катализатор иштирокида олиб борилади. Метанолнинг унумли унчалик катта эмас, шунинг учун, синтез дастлабки газлар аралашмасини кўп марта айлантириш (циркуляциялаш) билан амалга оширилади. Босимнинг камайиши ёки температуранинг оптимал қийматидан ортиши метан, формальдегид, диметил эфир ва юқори спиртлар каби қўшимча махсулотлар хосил бўлишга олиб келади.
Реакция жараёнида метанолнинг хосил бўлиши реакцион аралашма хажмининг камайиши билан боради, шунинг учун Ле – Шателье принципига мувофиқ системада босимнинг ортиши мувозанатининг спирт хосил бўлиши томонга силжишга, ҳамда қўшимча реакцияларнинг боришини камайишига олиб келади. Реакция экзотермик бўлганлигидан температуранинг кўтарилиши мувозанатни чапга силжитади ва синтез-газнинг метанолга айланиш даражасини камайтиради. Шу билан бир қаторда паст температурада мувозанат метанол ҳосил бўлиши томонга кучли силжийдию аммо метанолнинг синтезланиш тезлиги жуда суст бўлади ҳамда бундай шароитда синтезни тезлатувчи катализатор ҳам ҳозирча маълум эмас. Шунинг учун ҳам саноатда Жараён жуда кичик температура (20-30 0С) интервалига олиб борилади. Метанол унумининг температура ва босимга боғлиқлигини 123-расмда кўриш мумкин. Саноатда газлар аралашмасини сиқиш учун зарур бўладиган энергия сарфиётини камайтириш учун Жараён одатда 20-35 МПа босимида олиб борилади. Амалда энг оптимал шароит яратилганида ҳам газлар аралашмасида реактор орқали бир марта ўтганида ҳосил бўладиган метанолнинг унумли 5-20 % бўлади. Шу боисдан дастлабки газлар аралашмасида ҳосил бўлган метанол ажратиб олинадида реакцияга киришмай қолган газлар яна қайта реакторга киритилади, яъни бир неча бор циркуляция қилинади, унум 84-87% гача чиқарилади.
Саноатда икки хил католизатордан фойдаланилади: 1) Рух-хромли (8ZnO.Cr2O3·CrO3) у юқори температурага, контакт захарларига чидамли, захарланганда ҳам яна қайта активлаш мумкин, осон регенерацияланади, селективлиги юқори. Бунинг учун оптимал шароит 370-400 0С ва 25-30 МПа босим . 2) мис катализатори активлиги жудаюқорию аммо контакт захарларига ва юқори температурага чидамсиз, қайтмас холда захарланади. Шунинг учун ҳам 300 0С ва 15 МПа босимдан фойдаланилади.
Этанол ишлаб чиқариш хажми жихатидан органик синтез махсулотлари орасида олдинги ўринлардан бирини эгаллайди. У узоқ йиллар мобайнида ғалла, картошка, қанд лавлаги каби озиқ – овқат ашёларидан биокимёвий усуллар ёрдамида олинган. 1930 йилларга келиб ёгочни қайта ишлаш ва қоғоз саноати чиқиндиларидан саноатда гидролиз спирти ишлаб чиқариш ўзлаштирилди. Ёғочни кимёвий қайта ишлаш натижасида ёғочни қайта ишлаш корхоналарида чиқиндилар бутунлай чиқмайди, шу билан бирга этил спирти ишлаб чиқарилади 1 м3 ёғоч 275 кг донни ёки 700 кг картошкани ўрнини босади. Ўзбекистонда этил спирти айнан шу усулда гидролиз заводларида ишлаб чиқарилади. 1950 йилларга келиб уни, нефтьни қайта ишлаш ёки пиролизнинг этилен фракцяси газларида синтетик йўл билан ишлаб чиқариш йўлга қўйилди. Ҳозирги даврда эса этанол углеводородли хом ашёлардан синтезлаб олинмоқда. Бу усулнинг нақадар ахамиятли эканлигини қуйидаги маълумотдан яққол кўриш мумкин. 6 тонна сулидан ёки 20 т картошкадан олинадиган этил спиртини 1 т элементдан синтезлаш мумкин. 1955 йилдан буен техник мақсадлар учун ишлатиладиган спирт озиқ – овқат махсулотларидан олинмайди.
Саноатда этиленни гиратлашнинг синитетик усули икки хил методда амалга оширилади: сульфат кислотали гидратлаш ва буғ фазали каталитик гадратлаш ( катализатор ёрдамида сув буғини этиленга тўғридан тўғри бириктириш).
Сульфат кислотали гидратлашни А.М.Бутлеров кашф этган. Бу методнинг камчилиги, кўп босқичли бўлганлиги ҳамда катта миқдордаги кислотани қайта ишлашга тозалашга тўғри келишидадир. Шунинг учун бу методда спирт ишлаб чиқариш қисқариб бормоқда.
Этиленни тўғридан тўғри гидратлашбир босқичда боради.
СH2=CH2+HOH ↔ CH3CH2OH+46 кЖ
Температурани пасайтириш ва босимни ошириш мувозанатни этиленни гидратлаш томонга силжитади. (126-расм) Аммо босимни 3 МПа дан ошириш иқтисодий жиҳатдан фойдали эмас. Паст температурадан фойдаланиш эса реакция тезлигини анча камайтиради. Шунинг учун реакцияга киришмаган компонентларни рециркулялаш иқтисодий жиҳатдан мақсадга мувофиқдир. Барча маълум катализаторлардан силикагель, кизельгур, алюмосиликат каби ғовакли ташувчиларша шимдирилган фосфат кислотаси нисбатан анча самаралисидир. Катализаторнинг активлиги кислота конценрациясига боғлиқ. 127-расмда сув буғининг пароиал босими фосфат кислота концентрациясига боғлиқлиги берилган. Этиленни тўғридан тўғри гидратлашнинг оптимал шароити аниқланган бўлиб, у: 7-8 МПа босим, 280 – 290 0С температура, катализатор юзасидаги фосфат кислотасининг концентрацияси 83 % дан паст бўлмайди. Циркуляцияланадиган газ таркибида элементнинг концентрацияси (хажм бўйича) 80 - 85 %, сувнинг этиленга нисбатан моляр хажми
0,7 : 1, хажмий тезлик 1800 – 2500 соат -1. Шундай шароитда 15 – 16 % ли сувли спиртли эритма олинади, этиленнинг конверцичси реактор орқали бир ўтганда 4 – 5 % ни ташкил этади. Этилен бўйича умумий унум 95 %.
Этиленни тўғри гидратлашнинг технологик схемаси (128 расм) бир неча тўхтовсиз борувчи босқичлардан : 1) дастлабки буғ – газ аралашмасини тайерлаш ва уни қиздириш: 2) этиленни гидратлаш: 3) реакция махсулотларини нейтраллаш: 4) циркуляция газини тозалаш: 5) этанолни ректификациялаш кабилардан иборат. Концентрацияси 98 % бўлган этилен компрессорда сиқилиб, сув буғи билан ва циркуляция гази билан қўшилиб хосил бўлган аралашма реакцион газлар аралашмасининг иссиқлиги билан 200 0С гача тахминий қиздириш учун иссиқалмаштиргичда 1 боради. Сўнгра буғ газ аралашмаси қувурсимон печда 2 то 280 0С гача қиздириладида гидраторга 3 боради. Гидратор баландлиги 10 м, диаметри 1,5 м бўлган ичи бўш пўлат колонна, коррозияланишнинг олдини олиш учун, унинг ичи қизил мис билан қопланган. Унинг ичи 8,5 м баландликка қаттиқ катализатор билан тўлғазилган газнинг контактланиш вақти 18 – 20 сек. Гидратор иш режими бўйича идеал сиқиб чиқариш адиабатик реакторларга яқин ўхшайди. Реакция натижасида ҳосил бўлган махсулотлар аралашмаси изма кейин иссиқалмаштиргичда 1 совийди, ҳосил бўлган конденсат (спиртнинг сувли суюқ эритмаси) йиғгичда 4 ажралгач совутгичда 5 тўлиқ совийда ва реакцияга киришмай қолган газлар этонол буғилан скрубберда 6 сув билан тўлиқ ювилиб ажралади. Ювилган ва нейтралланган газлар (схема кўрсатилмаган) сиқилиб тоза этилен ва сув буғи билан ажралиб яна гидраторга юборилади. Айланма газнинг бир қисми унинг таркибида инерт аралашмаларнинг миқдори 15 % дан ортиқ кетмаслиги учун схемадан ҳавога чиқарилиб юборилади. “Хом” этанол эса тозалшга ва ректификациялашга юборилади.
Катализатор 500 0С унумли ишлайди, шундан кейин унинг активлиги камаяди, чунки циркуляция газлари фосфор кислотани ўзи билан учириб олиб кетади.(1с.да 1м3 катализатордан 0,4кг.Н3РО4 олиб кетилади),шунинг учун унга маьлум вақт ўтгач фосфот кислота шимдириб турилади.Катализатор 9000С ишлагач регенерацияланади.Этилон олиш схемасининг қиздириш печи бўлмаган варианти ҳам мавжуд,унда дастлабки аралашмани қиздириш учун зарур бўладиган иссиқликни юқори босимли (7 МПа) қиздирилган буғ билан этиленни аралаштириш ҳисобига олинади.Этиленни тўғри гидратлаш сульфат кислотали методга нисбаттан катта устунликка эга.Масалан,бу бир босқичда борувчи жараён ҳисобланади,спирт унуми анча катта,кўп миқдорда сульфат кислота ва уни буғлантиришга энергия сарф қилинмайди.Олинган спиртнинг тан нархи кислотали методда олинганидан 20% арзон туради.
Туғри гидродлаш методи бирлик қуввати катта бўлган қурилмаларни яратиш имкониятини беради.Бу методнинг камчилиги шундаки бунда катализаторни тез-тез алмаштириб туриш керак бўлади,ҳамда юқори концентрацияни этилен қўлланилишидадир.Келгусида тўғри гидротлаш методининг такомиллаштирилиши асосан ҳозирги ишлатилаётганида кўра активроқ ва чидамлироқ катализатор топиш,ҳамда жараённинг суюқ фазада олиб бориш йўлларини излаб топишдан иборатдир.Қурилманинг маҳсулдорлиги йилига 150 минг.т.га тенг.
Этанол (этил спирти ёки вини спирти) суюқ 78,390Сда қайнайди.(0,7893 г/см3 200С) унинг сув билан азиатроп аралашмаси (95,6 % ли) кенг кўламда ишлатилади. Уни озиқ – овқат саноатида, медицина, парфюмерия саноатида, транспортда (антифрис) айниқса эритувчи сифатида ҳамда органик синтезнинг ярим хол махсулоти сифатида кенг ишлатилади. Яна ундан бутадеин ишлаб чиқаришда мураккаб ва оддий эфирла,хлораль, ацетальдегид сирка кислота лишда фойдаланилади.
Маъруза №11
Юкори хароратда борадиган кимёвий технологик жараёнлар
Режа:
Силикатли материалларнинг синфланиши ва ишлатилаши.
Силикатлар технологияси.
Шиша ва боғловчи материаллар олиш технологияси.
Керамик ва фарфор буюмлар ишлаб чиқариш.

Силикатлар, яримсиликатлар, алюмосиликатларнинг аралашмаси ёки суюқланмаларидан ташкил топган материалларга силикатлар деб, уларнинг ишлаб чиқарувчи саноат тармоғида силикатлар саноати деб аталади. Силикатли материаллар кимёвий таркиби, олиниш шароити хоссалари ва ишлатилиш соҳаларига қараб уч гуруҳга: керамика, боғловчи материаллар ва шишага бўлинади.

Шиша таркибига асосан 3 хил типдаги оксидлар: игшкорий, ишкорийер ва кислотали оксидлар киради. Шиша куйидаги умумий формула билан ифодалаш мумкин: nR2O mPRO2(R2O3). Коэффицентлар узгарувчан кийматлардир.Бунда R2O- ишкорий металларнинг оксидлари: Na2O, К2О, Li2O ва бошкалар RO- ишкорийер металларининг оксидлари: CaO, ВаО, PbO, SrO, ZnO, FeO, MnO ва бошкалар RO2 (R2O3 )- кислотали оксидлар SiO2 , В2О3 ,Al2O3 ва бошкалар (SiO2 нинг микдори 70-75% дан кам булмайди,баъзан SiO2 ни кисман B2O3 билан алмаштирилади, Al2O3 эса 1-4% дан ошмайди). Шишанинг хоссалари унинг таркибига кирувчи оксидларнинг сифатий ва микдорий таркибига боглик бўлади. Кислотали оксидлар шишага механик, термик ва киёвий мустахкамлик беради. Ишкорий металл оксидлари шишанинг ковушкоклиги, механик кимёвий мустахлигини камайтиради. Аксинча ишкорийер металлари эса кимёвий чидамлигини ва ковушкоклигини оширади. Таркибида факат Na2O, CaO, MgO SiO2 ва оксидларни саклойчи шиша кенг микиёсда кулланилади.Na2O ни урнига K2O ва CaO ҳамда MgO урнига PbO ишлатилса тиниклиги, ялтироклиги ,нурни буриш хоссаси ортади. Масалан, биллур, хрустал ва оптик шишалар. Кимёвий идишлар тайёрлаш учун ишлатиладиган шиша олишда,ишкорий металлар оксидларини микдори камайтирилади ва SiO2 ни кисман B2O3 ҳамда Al2O3 билан алмаштирилади. Бунда кимёвий ватермик мустахкамлиги ортади. Шиша пишириш учун асосий хом ашё :кварц куми,охак тош ёки бур ва сода ёки сувсиз натрий сульфат , поташ,каолин магнизит,даломит глёт (PbO) бор кислотаси ёки бура ва бошкалар бўлиб ,уларга шиша ҳосил килувчилар дейилади.
Қўшимча хом ашё эса шиша массасини,хоссасини узгартирувчи моддалар бўлиб бунга рангсизлантиргичлар (окартиргичлар) натрийли силитра ,баъзан аммоний тузлари,мишьяк(III)оксиди (0,5-1%гача) кабилар киради. Шиша хом ашёсининг асосий компоненти сода бўлиб натрий сульфатга нисбатан узининг кўпгина техник устунликларга эга масалан,сода 8510Сда суюкланса натрий сульфат эса 8850Сда суюкланади, бундан ташкари сода суюкланиши биланок SiO2 билан бирикиб СО2 ажратиб чикаради. Натрий сулфат эса парчаланмай суюкланади ва12000С дагина парчаланади,демак кўп энергия сарфланади яна сода таркибида 58,5% Na2O булса Na2SO4 таркибида эса 43,6%Na2Oбор, демак, Na2SO4кўп микдор талаб килинади.Агар сода урнига Na2SO4ишлатилса унга кумир хам кушиш керак бўлади. Бунда натрий силикат тенгламасига мувофик ҳосил бўлади.
2SiO2+2Na2SO4+C=2Na2SiO3+CO2↑+2SO2↑
Рангли шишалар олиш учун шихтага турли буёклар (турли металл оксидлари улар шишада эрийди) кушилади. Масалан темир оксиди шишани сарик яшил рангга буяйди, МnО2-бинафша , МnO-оч сарик ёки кизил ,никел оксиди–кизил-кунгир,калий оксиди-бинафша,кобальт оксиди-кук рангларга буяйди.Булардан ташкари шихтага 25-30%гача шиша синиклари кушилади.Тиник булмаган ок-сутсимон шишаларни олиш учун шихтага сундиревчилар масалан,калай оксиди, кальций фосфат, криолит, талк, сурьма ва фтор бирикмалари кушилади. Бунда улар шиша суюкланганда унга эриб утади , котаётганда эса майда кристалчалар шаклида ажралиб чикади. Хом ашё куритилади,майдаланилади,кукун холига келтирилади ва эланади. Кум таркибидаги тупрок зарралари ва темир оксидларини йукотиш учун ювилади. Шишанинг таркибидаги моддаларнинг хаммаси қўшилиб,яхшилаб аралаштирилади. Тайёр шихта ваннасимон печларга солиниб пиширилади. Шишани пишириш деб бир жинсли шиша массаси ҳосил булгунча шихтанисуюклантириш жараёнига айтилади.Шишани пиширганда мураккаб физик-кимёвий жараёнлар боради. Шихта киздирилганда (Na2CO3, CaCO3, MgCO3 ва SiO2 лардан) кисман куш тузлар ҳосил бўлади:
MgCO3+Na2CO3=MgNa2(CO3)2 (2500Cда)
CaCO3+Na2CO3=CaNa2(CO3)2 (4000Cда) улар сўнгра SiO2билан реакцияга киришади:CaNa2(CO3)2+2SiO2 =CaSiO3+Na2SiO3+2CO2

MgNa2(CO3)2+2SiO2=MgSiO3+Na2SiO3+2CO2

Дастлабки карбонатлар SiO2 билан бевосита хам реакцияга киришиб силикатларни ҳосил киладилар.750-9000С ҳароратда суюк фаза ҳосил бўлади,натижада силикатлар ҳосил булиши тезлашади. Ҳароратнинг кутарилиши билан реакцияга киришмаган охок тош парчаланиб ҳосил булган кальций оксиди реакцияга киришмаган сода, SiO2 билан бирикиб силикатларга айланади,реакцияга киришмай ортиб колган SiO2 силикатлар суюкланмасида аста-секин эрийди. Шихтага озгина CaF2 плавик шпат кушиш, суюкланишини анча тезлаштиради, кимёвий реакциялар тугагач суюкланган шиша массасини хали бир жинсли деб булмайди, у таркибида хаво СО2 ва бошка газ пуфаклари саклайди. Янада киздирилгач ҳарорат 1200 дан 1500 С гача кутарилгандан кейин шиша массасининг ковушкоклиги камайиб окувчан бўлиб колади, диффузия туфайли таркиби гомогенлашади ва газлар чикиб кетади.
Шиша махсус узлуксиз ишловчи ванна печларида пиширилади. Дераза шиша, шиша листлари ва бутилка шишаларни тайёрлаш учун электр токи билан киздириладиган печлар хам кулланилади.Оптик шишаларни олишда шомотдан ясалган туваксимон печлардан фойданилади.
Янги материал сифатида ката ахамият касб этаётган шиша бу ситаллдир (силикат ва «кристалл» сузларидан олинган, Америкада уни «Пирокерам» деб аталади.) Ситаллар, MgО, Al2O3 ва SiO2 лар асосида тайёрланган шиша массасига кур сифатида озрок ТiO2 кушиб буюм тайёрланади сунгра у 700-10000 С хароратда узок муддат киздирилади. Аммо 15-45% шиша аморф холда колади, кристалланмайди. Механик мустахкамлиги жихатдан ситаллар хатто пулатдан хам устин туради. Уларнинг кенгайиш коэффиценти таминан нольга тенг, 10000С гача хароратнинг узгаришига хам чидамли.
Керамика деб турли минерал ашёлардан, асосан табиий гилтупроқдан, доломит, магнезит, кварцит, тальку ва шунга ўхшаш бошқа материаалардан тайёрланган буюмларга айтилади.
Чинни фаянсдан кимёвий таркиби билан фарқ қилади. Чиннининг шихтаси таркибида кварц (SiO2) ва дала шпати (Na2OК2О*Al2O3*6SiO2 ) миқдори кўп бўлади ва чинни фаянсга нисбатан юқори ҳароратда куйдирилади. Шунинг учун ҳам чинни заррачалари зич жойлашган, тиниқ ва мустаҳкам, қаттиқ бўлади, фаянс эса ғовак, тиниқ эмас, бўш бўлади. Чинни буюмлар механик мустахкам, термик чидамли, кислота ва ишкорларга чидамли ҳамда юқори электр утказмаслик хоссасига эга. Чунки икки хил каттик ва юмшок бўлади. Каттик чинни кўпинча кимёвий идишлар , юқори волтли ва изоляторли (ток ўтказмовчи буюмлар) ва бошка техник буюмлар таёрлаш учун ишлатилади. Юмшок чинни мустахкамлиги бироз пастрок, аммо ялтирок тиник бўлади. Ундан асосан хужалик идишлари (чёйнак, пиёла , коса, тавок ва хоказолар ) ва санъат буюмлари таёрланади. Каттик чиннини таёрлаш учун 45-55% тупрок минераллари (30-40% каолин керамик массага етарлича пластиклик бериш учун IО-I5 % утган чидамли гилтупрок ) 25-30% кварц ёки тоза оқ қум ва 15-20% дала шпати олинади аралаштириб лой корилади ва шакл берилиб 1350-14500С ҳароратда куйдирилади. Юмшок чинни учун шихта таркиби 25-40% гилтупрок минералларидан (каолин)20-45% кварц 30-35% дала шипатидан иборат бўлади ва 1300-1350 0С да куйдирилади. Фаянс хам икки хил каттик ва юмшок бўлади. Каттик фаянс санитария техник буюмлари (раковиналар, ванналар ва бошкалар) деворларнинг сиртини коплаш учун глазурланган плиталар таёрлаш учун ишлатилади.
Республикамизда чинни ва фаянс буюмлар ишла чикариш саноати анча кенг барпо этилди.Энг кекса чинни заводи Тошкент чинни заводидир. У 1954 йилда курилиб махсулот бера бошлади.Кейинчалик самаканд чинни заводлари (1975 йил) Ангрен керамика комбинати (1976 йил) Қувасой чини заводлари (1979) нафакат республикамизда балки чет элларда машхур булмокда.

Маъруза №12

Боғловчи материаллар. Портланд цемент ишлаб чиқариш технологияси
Режа:
1. Боғловчи материаллар.
2. Гипс ва охак ишлаб чиқариш
3. Цемент, турлари, ишлатилиши, хоссалари
4. Портланд цемент ишлаб чиқариш технологияси
Боғловчи моддалар деб сув билан аралаштирилганда суюк ёки пластинкасимон масса ҳосил килиб маълум вакт утгач котиб , каттик тошга айланувчи моддаларга айтилади. Боғловчи моддалар минерал ва органик бўлади . Органик боғловчи моддалар : смолалар, битумлар, оргаик елимлар ва хоказолар бу китобда утганилмайди. Минерал боғловчи моддалар хавода ва сувда қотувчи моддаларга булинади. Хавода қотувчи моддалар факат хавода котади, масалан : охак гипс ва магнезиал, ва боғловчи моддалар. Гидавлик боғловчи моддалар хам хавода хам сувда котади. Масалан: гидравлик охак,потланцемент ва бошка цементлар.
Хавода қотувчи боғловчи моддалардан кўп ишлаб чикарилади охакдир. Охак саноатда юқори ҳароратда охактошни ёки бурни куйдириб олинади. Ҳароратни ошириш ва ҳосил булган СО2 ни реакция мухитидан чикариб олиш реакцияни унгга силжитади. Реакция 898-9000С да боради аммо , уни 12000С да олиб борилади. Охактошни куйдириш кўпинча шахтали печларда баъзан эса айланиб куйдирувчи печларда амалга оширилади. Урта кисмда эса ҳарорат 1000-12000С гача кутарилади натижада карбонатлар парчаланади. Остки кисмда ҳосил булган иссик охак остдан кираётган совук хаводан совийди.
Олинган охак эса сундирилмаган охак дейилиб у сув билан сундирилади. Сундириш жараёни махсус гидротаторларда олиб борилади. Сундирувчи сув кўпрок солинса сундирилган охакнинг хамирсимон масса ҳосил бўлади, кам солинганда эса кукун холидаги охак ҳосил бўлади. Сундирилган охакнинг бир кисмига 3 кисм кум ёки бир кисмига цемент ва 9 кисм кум аралаштирилиб сув билан лой корилганда охакли ёки охак-цементли эритма деб аталувчи хамирсимон масса ҳосил бўлади, бундай эритмадан гишт теришда боғловчи модда сифатида ёки уй деворларини андова килишда фойданилади. Бу лой котганда сув буғланиб кетиши натижасида эритмадан Са(ОН)2 нинг майда кристалчалари ажралиб чикади ҳамда хаво таркибидаги СО2 таъсирида охак СаСО3 га айланади:
Са(ОН)2+СО2 =СаСО3+Н2О
ҳосил булган Са(ОН)2ва СаСО3 кристаллари бир-бири билан ҳамда кум заррачалари богланиб мустахкам тошга айланиб колади. Аммо бу жараён узок йиллар (100 йилларгача) давом этади.
Хавода қотувчи моддалардан яна бири гипсли боғловчи моддадир.
Гипсли боғловчи моддалар иккаласига паст ҳароратда ва юқори ҳароратда куйдирилувчи моддаларга булинади. Курилиш ишларида ишлатиладиган гипс табиий гипсни (СаSО4 2Н2О) 140-1900С ҳароратда куйдириб олинади. Олинган гидрат (СаSО4 *0,5Н2О) майдаланиб курилиш ишларида фойданилади.Масалан курилиш панеллари хайкал тарошлик буюмлари,керамик буюмларнинг колипларини тайёрлашда, медицинада синган –чикканларни гипслашда, тиш пломбасида охак ва кум аралашмаси эса андовалаш ишларида ишлатилади. Гипснинг котиш жараёни 0,5моль сувли (гидратли) гипснинг сувда эриб 2 моль сувли,сувда эримайдиган гипсга айланишига асосланган. Гипс лойи тез (5-15минутда) котади, уни котишини секинлаштириш учун, унга охак, елим органик материаллар(масалан, спиртли барда) кушилади. Юқори ҳароратли куйдирилувчи гипс 900-11000Сда куйдириб олинади.
2СаSО4=2СаО+2SО2+О2
Унинг таркиби(СаО)n(СаSО4)m формулага мос келади, чунки СаSО4нинг бир кисми пачаланиб колди. Бундай гипс асосан сунъий мармар тошлар олишда унинг полларини таёрлашда ва бошка курилиш материаллари тайёрлашда ишлатилади. Унинг котиш асосан CaO нинг гидратланиши ва кисман CaSO2 нинг гидратланиши хисобига боради.
Цемент. Гидравлик боғловчи моддаларга турли хил цементлар киради. Улардан энг мухими портландцементдир. (бу ном англиянинг ушбу цемент биринчи-марта ишлаб чикарилган Портланд шахри номидан олинган).
Уни олиш 75-80% калъций карбонат (охактош, бур ёки мар-мартош ) 20-25% осон суюкланувчи тупрокдан иборат аралашмани чала суюкланиб бир-бирисига ёпишиб колгунча куйдиришга асосланган .
Кўпчилик заводларда хом ашё сифатида мергель деб аталувчи тог жинси ишлатилади (мергель –охактошларнинг майда заррачалари билан тупрок минераллар зарачаларининг тахминан 3:I нисбатдаги табиий аралашмасидан иборат минералдир ). Шахтага домна печларининг шакллари ва чанглари кумир ёки сланец куллари, пирит куюндилари кушилади.
Портландцемент ишлаб чикариш икки усулда, курук ва хул усулда амалга оширилади. Бу усул кенг таркалган ва иктисодий жихатдан самарали ва махсулдорлиги юқори усулдир. Бу усулда шихта таркибидаги эрувчи барча моддалар майдаланиб аралаштирилади, сўнгра шарчали майдалагичларда сув ичида кукун холига келтирилади ва сув билан аралашиб шилам-куюк суспензия ҳосил бўлади, шилам (таркибида 35-40% сув саклайди) бир жинсли масса эмас шунинг учун у насослар ёрдамида катта бассейинга олинади ва у ерда сикилган хаво билан яхшилаб аралаштирилади, кимёвий таркибида аникланади. Шундан кейин у ерда айланувчи печга, куйдириш учун олинади. Энг аввал (I00-I200 Сда) шламдан сув буғланиб кетади сўнгра тупрок минералари сув ажратиб парчаланади. У харакат килиб пастга тушган сайин (650-10000 С да) охактош парчаланиб СаО нинг кукунини хосил килади, сўнграI20-I3000C да ҳосил булган кальций оксиди SiO2 Al2O3.Fe2O3 лари билан бирикиб сунъий минералларга айланади. Калъций оксиди ва кремий оксидидан икки калъцийли силикат (белит) 2CaO*SiO2 ҳосил бўлади, белит суюкланма холда бўлиб, калъций оксиди билан бирикиб каттик холдаги уч калъцийли силикатга 3CaO*SiO2 айланади. Шу билан бир каторда оз микторда уч калъцийли алюминатнинг суюкланмаси –3CaO.Al2O3 ва турт калъцийли алюмоферритлар 4CaO*Al2O3*.Fe2O3 (броунмиллерит) ҳосил бўлади. Кейинчалик ҳарорат I450 0С гача кутарилгач ва белитлар суюкланиб бир-бирисига ёпишиб унчалик катта булмаган булакларга клиентларга айланади. Шихтага 1% гача плавик шпатини кушиш клинкер ҳосил булиш жараёнини тезлаштиради ёкилги сарфини 5-7% камайтиради. Печ махсулотдорлигини уртача 10% оширади. Кинкер пишириш зонасидан чикгач совутгичга 7 та утади ва у ерда ёниши учун киритилган (карама-карши) окимда совук хаво тасирида совийди. 50-2000С гача. Совуган килинкер кимёвий реакциялар тулик тугаши учун 2-4 хафтагача омборларда сакланади. Бу даврда килинкер анча юмшк бўлиб колади. Сўнгра уни аввал майдалагичларда янчилади кейин шарли майдалачиларда кукун холга келгунча катталлиги 0,I мм дан кичик булгунча яхшилаб майдаланади.
Майдалаш жараёнида котишни секинлатиш учун унга 5% гача гипс тошлари кушилади ва котиш пайтида ажралиб чикариладиган кальций гидроксидини бириктириб олиш учун ( сувга чидамлиги шундай йул билан оширилади ) эса 15% гидравлик қўшимчалар (табиий кремназёзнинг турли хиллари) кушилади. Печнинг махсулдорлиги 1800 т сутка ёки 650 минг т. йилга тенг. Цемент сув билан аралаштириб лой килингач кўпи билан 45 минутдан кейин кота бошлайди 12 соатдан кейин котади. Унинг котиб тошга айланиш жараёни узок вакт давом этади.
Цементнинг ишлатилиши сохалари кенг аммо асосан бетон тайёрлаш учун ишлатилади (сунъий тошнинг бир тури). Бетон тайёрлаш учун цементга тулдирувчилар кушиб сув билан аралаштирилади. Одатдаги бетон катта зичликка эга бўлиб (2500кг/м3)енгил ваговак тулдирувчилар кушилганда унинг зичлиги 1200-1400 кг/м3 гача камайиши мумкин масалан : туфобетон, шлакабетон ва бошкалар. Айникса газобетон ва кўпикбетон жуда енгил ,иссик ва товушни ёмон утказувчан бўлади.
Газобетон, цемент хамирига газ ҳосил килувчи моддалар Al (водород ажратиб чикаради) Н2О2 (кисларод ажратиб чикаради) кушиб тайёрланади.
Кўпикбетон, цемент хамирига кўпик ҳосил килувчи моддалар кушиб олинади. Чидамли бетон олиш учун цемент калций хлор тузининг сувдаги эритмасида корилади.Туз эритмаси совукка чидамли бўлиб бетондамуз зарралари ҳосил булмайди, совук пайтларда хам бетон килиш имкониятини беради.
Узбекистонда цемент ишлаб чикариш сохасига катта хисса кушган олимлардан Т.Отакузиев. Ок рангли цементлар ишлаб чикаришда фосфор ва фосфорли ўғитлар ншлаб чикариш корхонолари чикиндиларидан фосфогипслардан, фойдаланиш мумкинлигини курсатиб бердилар Т.Отакузиев янги ок тез қотувчи сулфоалюминат силикатли цемент олиш ва уни ишлаб чикариш технологиясини яратди. Бу цемент фосфогипс, каолинитли тупрок ва охактошдан фойдаланиб олинган 400 маркали цемент ок портлант цементга караганда 25-30% кам энергия саралаб олиниши сифатлиги ва анча арзонга тушиши билан диккатга сазавордир. Т.Отакузиев томонидан сулфат сакловчи цементнинг химик физик хоссалари урганилиб уни паст ҳароратда кам энергия сарфлаб олиш технологияси яратилган. Хозирги пайтда 4 милион тоннадан кўпрок цемент ишлаб чикарилмокда. Узбекистон 1970 йилдаёк киши боши хисоблаганда Туркияга нисбатан 20, Покистонга нисбатан 35 марта кўп цемент ишлаб чикарди.