Химическая промышленность

Химическая  промышленность характеризуется очень сложной отраслевой структурой, которая охватывает почти двести взаимосвязанных производств с большой номенклатурой продукции. Эти производства объединены в четыре больших группы отраслей:

1)неорганическая или основная химия,

2)химия органического синтеза,

3)горно-химическая,

4)фармацевтическая промышленность.

• Неорганическая химия преимущественно производит полуфабрикаты, используемые в других отраслях промышленности, минеральные удобрения, соду, кислоты и щелочи.
• К органической химии относятся производство синтетических смол, каучука, лаков, красок, моющих средств, пластмасс, химических волокон и т.д. Основным сырьем для химии органического синтеза являются углеводы нефти, природного и сопутствующего газа. Используются также углеводородные соединения, получаемые из угля.
• Горно-химическая промышленность создает сырьевую базу прежде всего для неорганической химии.

Основную роль при размещении отраслей химической промышленности имеют сырьевой, топливно-энергетический и потребительский факторы, из которых именно сырьевой фактор для химической промышленности является решающим. Удельная доля сырья в себестоимости готовой продукции колеблется от 45% до 90%.

Удельный  расход сырья более единицы наблюдается  в содовой, азотно-туковый отраслях, а также в производстве синтетического каучука, пластмасс и других продуктов. В промышленности органического синтеза на один и тот же продукт сразу уходит несколько видов сырья.

! Важным является также фактор водоемкости, который очень ограничивает возможности выбора при размещении предприятий химической промышленности. Это тем более важно, что большинство видов сырья встречается именно в маловодных местностях.

При производстве многих видов синтетической продукции  поглощается тепловая энергия - пар. Поэтому очень часто предприятия ориентируют только на топливно-энергетический фактор.

Потребительский фактор распространяется преимущественно  на отрасли основной химии - на производство минеральных удобрений (кроме калийных) и серной кислоты. В областях химии органического синтеза потребитель имеет важное значение лишь при расположении предприятий конечной продукции. В этих случаях важен также выбор рабочей силы.

На размещение предприятий химической промышленности влияют такие факторы, как наличие воды, топлива, энергии, потребителя. На формы размещения химической промышленности влияет технологический фактор. Если производство не подвержено внутриотраслевого комбинирования и представляет собой технологически самостоятельные специализированные предприятия, - оно не сосредоточивается на определенной территории. Таким является производство минеральных удобрений, красок, лаков, переработка пластмасс.

Напротив, если комбинирования является необходимым  условием функционирования предприятий, их размещение имеет форму взаимосвязанных производств-комплексов. Таковы нефтехимические комплексы, производящие полимерные материалы и полуфабрикаты для их получения, красители и неорганические химикаты.  

Горнохимическая промышленность

• Горно-химическая промышленность (англ. Mining-chemical industry; нем. Bergbauchemische Industrie f) - отрасль промышленности, включающая добычу, обогащение и первичную переработку апатитового и фосфоритной руд, природных калийных солей и руд, содержащих серу, бор, мышьяк и т.д.

Основная продукция:

1)калийные удобрения,

2)природный сульфат натрия,

3)фосфатное сырье,

4)боратовая руда,

5)естественная сера,

6)серный колчедан.

Среди промышленно развитых стран и  развивающихся стран, крупнейшие запасы фосфатного сырья сосредоточены  в США, странах Северной Африки (Марокко, Тунис, Алжир) и Ближнего Востока. Основные добывающие страны - США и Марокко, которые также являются крупнейшими экспортерами фосфатного сырья. Крупнейшие импортеры фосфоритов - государства Зап. Европы, Япония и Канада. Мировые продуценты калийных солей - Канада (ведущий экспортер этого сырья), США, ФРГ и Франция. Основные страны по добыче природной серы - США, Мексика, Ирак, где ее получают путем подземной выплавки (метод Фраша). Крупнейшие месторождения пиритов сосредоточены в Саудовской Аравии и Испании. Основные производителихимических сортов флюорита - Мексика, Испания, Италия, Франция, ЮАР, Великобритания, ФРГ. На добыче боратов специализируется США и Турция. Крупнейший производитель брома среди промышленно развитых стран - США. Ведущие экспортеры - США и Израиль. Япония, Чили, США и Индонезия специализирующихся на добыче йода: в Японии и Индонезии - из попутных вод нефтяных месторождений; в Чили - с селитренных растворов; в США - из подземных рассолов и соленых озер. Крупнейшие продуценты и экспортеры йода - Япония, Чили. Основная масса запасов и добычи природного сульфата натрия приходится на США и Канаду. По масштабам запасов и добычи титанового сырья выделяются Австралия, Канада, Норвегия и США. Крупнейшие продуценты хромовых руд - ЮАР, Турция, Филиппины, Финляндия.

Нефтехимическая промышленность

К числу важнейших  задач нефтеперерабатывающей  промышленности относится обеспеченно сырьем нефтехимических производств. Если ряд основных нефтепродуктов (особенно энергетических топлив) может быть замещен альтернативными энергоносителями, то замена нефтяного сырья в качестве основного источника получения важнейших нефтехимических продуктов в близкой перспективе маловероятна. Более того, доля нефти, используемой для производства нефтехимического сырья — наиболее ценных (и дорогостоящих) продуктов переработки нефти, в ближайшие годы должна заметно увеличиться и к 1990 г. составила в западном мире в целом 8.2% (4,2% в 1970 г.), в том числе в США 7,5% (3,5%) и Западной Европе 11,5% (5.7%). Решение этой задачи сопровождается, в частности, усиленным проникновением нефтяных (нефтеперерабатывающих) фирм в область нефтехимического производства, что обусловлено главным образом двумя обстоятельствами.

1. Современные установки получения этилена — наиболее крупнотоннажного продукта нефтехимии — рассчитаны на переработку жидкого сырья, включая газойль. При этом образуется большое число побочных продуктов, многие из которых являются потенциальными компонентами моторных и котельных топлив и реализовать которые успешнее всего могут нефтяные фирмы. С другой стороны, нефтеперерабатывающие компании обладают значительно большей (по сравнению с чисто химическими компаниями) гибкостью в отношении сырья и в зависимости от доступных сортов нефти, сезонного спроса и других факторов могут подавать на пиролиз различные виды сырья: прямогонный бензин, газойль либо их смеси с разным соотношением компонентов. Например, низкооктановый прямогонный бензин (нафта) или рафкнат после извлечения ароматических углеводородов, которые непосредственно нельзя использовать для производства товарных бензинов, могут быть направлены на пиролиз, а высокооктановый бензин пиролиза (после гидрооблагоражнвания) является прекрасным компонентом автобензина. В то же время на пиролиз можно подавать вакуумный газойль, а прямогонные фракции (бензиновые, керосиновые, дизельные) использовать для производства соответствующих моторных топлив.

Наконец, на базе побочных продуктов пиролиза может быть организован выпуск высокооктановых компонентов автобензнна, например МТБЭ или алкилата на основе бутеноз либо изомерных гексенов на основе пропилена (процесс димерсол). Это особенно важно в связи с постоянным уменьшением и предстоящим в ближайшей перспективе полным отказом от использования в бензинах антидетонаторов на основе свинца.

Особое  значение комбинирование нефтепереработки и производства нефтехимических продуктов (этилена) приобретает в современных условиях, когда на НПЗ во все возрастающем объеме начинает поступать сернистая и высокосернистая нефть. Образующиеся при пиролизе значительные количества водорода могут быть использованы для гндрообессеривания нефтяных фракций, а последние (частично или полностью) в свою очередь могут служить сырьем пиролиза.

2. Современные установки производства основных нефтехимических продуктов отличаются огромной мощностью и чрезвычайно усложненной технологией и требуют колоссальных капиталовложений (например, в установку' пиролиза мощностью 500 тыс. т/год они составляют свыше 500 млн. долл.), что часто оказывается не под силу химическим компаниям.

Производство  красителей 

Органические  красители, которые так необходимы текстильной, кожевенной, полиграфической, меховой и другим промышленностями, в настоящее время по масштабам  производства сильно уступают почти всем другим видам химической продукции и их производство составляет около 1 млн. т. в год. Но для выработки такого ничтожного по сравнению с выпуском, например, минеральных удобрений, количества, приходится перерабатывать свыше 30-40 млн.т. органической и минерального сырья. Вся эта огромная масса исходных веществ должна пройти большое число сложных (в химическом) и различных (в технологическом отношении) стадий, прежде чем она превратиться в готовую продукцию.На протяжении многих тысячелетий потребности человечества в веществах, способных окрашивать различные материалы, удовлетворялась за счет природных красителей, извлекаемых из некоторых растительных и животных организмов. Положение изменилось лишь в конце XVIII столетия, когда появилась большая потребность в красителях, поэтому возникла необходимость (неотложная) в замене дорогостоящих природных красителей на дешевые искусственные красители.В 1820 г. удалось получить необходимый для этих целей нафталин, в 1985 г. бензол, в 1832 г. антрацен, потом толуол, ксиол и т.п. Российский ученый М.М. Зинин в 1842 г. открыл общий метод синтеза ароматических аминов (анилин и другие вещества).Анилин в 1885 г. русским ученым Натансоном был открыт в г. Юрьеве (Тарту). Затем английском инженеру В. Перкин через полгода удалось окислить анилин, что позволило ему получить вещество, которое окрашивает шелк в красновато-фиолетовый цвет. От этой даты (1856 г.) и ведет свое летоисчисление анилинофарбна промышленность. Ученые и инженеры Советского государства внесли большой вклад в развитие анилинокрасочной промышленности. Это российские химики: А.М. Бутлеров, В.В. Морковьяников, Н.Д. Зелинский, Н.М. Кижнер, Н.Н. Ворожцов-старший, А.Е. Порай-Кошиц, П.П. Шарыгин. По данным Н.Н. Ворожцова - младшего из двенадцати промежуточных продуктов, в перечне немецкого химического концерна «И. Г. Фарбениндустри» значились важнейшими» восемь впервые синтезированы российскими учеными. Однако, несмотря на этот положительный факт, анилинокрасочная промышленность Российского государства находилась в зачаточном состоянии. Лишь с созданием в середине 1913 Химического комитета при главном артиллерийском управлении во главе с В.Н. Ипатьева началась серьезная работа по установке оборудования рекуперации на коксохимических заводах Донбасса, что позволило производить необходимый данной промышленности чистый бензол и чистый толуол. В конце 1914 г. было создано акционерное общество химической промышленности «Русско-Краска». В это же время началось строительство крупного анилинокрасочного завода на ст. Рубежное. После революции, несмотря на трудности, колоссальные работы проводились по восстановлению и развитию отечественной анилинокрасочной промышленности. В 20-е годы XX века особенно быстрыми темпами развивались Дорогомиловского, Рубежанский и Дербаневський химзаводы. В 1940 г. химзаводы этой группы уже выпускали 186 марок красителей. С началом ВОВ 88% мощности данной промышленности было потеряно. Однако на базе эвакуированного оборудования в невероятно трудных условиях в восточных районах страны постепенно организовывались новые центры анилинофарбнои промышленности. Вместе с тем в 1945 г. выпуск красителей составил лишь 45% довоенного производства. После окончания ВОВ уже в 1950 г. этот довоенный выпуск красителей был значительно превзойден как по объему, так и по ассортименту. Большой вклад в это дело внесли инженеры РПУ Е.М. Арнольдов, И.Д. Белкин, И.А. Троянов, П.Н. Лемешов, А.Ф. Сахаров, Л.Н. Батенчук, за что им было присвоено Государственную премию СССР. Успешно развивалось производство различных химических полупродуктов и красителей на Дорогомиловском заводе, Дербеневском, Березниковском, Новомосковском и Кемеровском химических заводах и комбинатах. Решительный шаг к улучшению ассортимента красителей был созданный в период 1971-1975 гг. В связи с появлением новых видов синтетических волокон началось производство красителей новых классов. Большим достижением анилинокрасочной промышленности стала организация производства активных красителей нового класса, обладающих способностью в процессе окрашивания химически взаимодействовать с окрашиваемых субстратом (например, с целлюлозой хлопка, кератином шерсти и т.п.).

Синтетические каучуки

Промышленное  производство синтетических каучуков родилось в России. Одним из первых заводов был Казанский завод СК, где к настоящему времени накоплен большой промышленный опыт в выпуске каучуков разных марок. С 70-х годов двадцатого века эта отрасль чрезвычайно бурными темпами развилась в г. Нижнекамске, где выпускается свыше 40% общероссийского объема производства каучуков и шин. Промышленность СК — одна из немногих отраслей, в которой все производства каучуков созданы на основе отечественных технологий, что свидетельствует о высочайшем уровне науки в этой области.

Производство  каучуков и шин работает на новом уровне достижений нефтехимии, вовлекаются новые источники сырья — фракции пиролиза и каталитического крекинга, внедряются одностадийные процессы вместо двух — и трехстадийных, новые катализаторы синтеза мономеров и каучуков. Свыше 70% продукции ОАО «Нижнекамскнефтехим» идет на экспорт, что свидетельствует о ее соответствии мировому уровню. На рубеже 21-го столетия мировое производство полимерных материалов достигло почти 200 млн. тонн в год. Сейчас пластмассы не просто с успехом заменяют многие материалы, а сами стали незаменимыми материалами в самых различных отраслях техники, в том числе в строительстве, сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности и т.д. Просто говоря, без пластмасс техника и наш быт вернулись бы в начало 20-го столетия. Кэука о полимерах сравнительно молода. В последние годы сделан ряд важных открытий, которые легли в фундамент будущих практических работ и технологий.

Среди них — полимеризация вблизи абсолютного нуля, разработка новых, более эффективных катализаторов, обладающих большей активностью и селективностью, создание негорючих, жаростойких и биоразлагаемых полимерных композиций, веществ, обладающих магнитными свойствами, сверхпроводимостью, по прочности не уступающих легированным сталям.

Все это открывает новые возможности использования полимеров в традиционных областях, включая электронику, космическую и атомную технику, гелиоэнергетику, производство кинофотоматериалов и магнитных носителей.

Среди огромного числа полимерных материалов эластомеры занимают особое место. Наиболее известный и распространенный тип эластомера — резина, как промышленный материал, появился около 150 лет назад и сыграл огромную роль в развитии техники. Без резины было бы невозможно создание автомобиля и, тем более, сложнейшей техники XX века.