Ознакомление с деятельностью предприятия химической промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. ПБК «Крым»

2. Производство полиамидных волокон

3. Получение KCl из сильвинита

4. Охрана труда

Введение

Ознакомительная практика была проведена в конце IV семестра, с 24 июня по 13 июля 2014 года.

Руководители практики:

Сандулов Дмитрий Борисович - доцент кафедры общей химии, кандидат точных наук;

Федоренко Александр Михайлович - профессор кафедры физической и аналитической химии;

Федоренко Андрей Александрович - аспирант кафедры физической и аналитической химии;

Во время практики были посещены следующие предприятия:

· ПБК «Крым»-04.07.14г

Также был проведён инструктаж по технике безопасности на предприятиях химической промышленности.

1. ОАО " Пивобезалкогольный комбинат "Крым"

История

Комбинат находится в городе Симферополь. Первые записки о заводе относятся к XIX веку 1832 году. На то время он принадлежал петербургскому купцу Зеленскому. В 1872 году завод перешел Самойлу Вайсборду. В 1913-1914 гг. завод принадлежал обществу «Двугорный пивоваренный завод». История ОАО ПБК «Крым» начинает свой отсчет с 1982 года, когда был введен в эксплуатацию Симферопольский пивобезалкогольный завод № 2, мощностью 10 млн. дал пива в год, ставший приемником многолетней истории и богатейших традиций пивоварения в Крыму.

Сырье привозят из Украины. Минеральная вода добывается со скважины 960 метров из Сак. Она фильтруется, насыщается углекислотой, наливается в стеклянную бутылку и в пластмассовую бутылку. Питьевую воду готовят реагентным методом. При приготовлении лимонада используют исключительно сахар, а не сахарозаменители. Приготавливается белый сироп, затем купажный сироп. Купажный сироп - это определённое содержание сахара с добавлением натурального красителя - пережженного сахара, который придаёт напитку жёлтый цвет. Потом купажный сироп добавляют в напиток при определённой температуре. Обязательно проверяется рН, мутность воды.

Технология приготовления пива

Технология приготовления пива классическая. В медных котлах происходит приготовление пивного сорта, который затем варят и дают созреть. В состав пива в зависимости от его сорта входят: солод (проросший ячмень), ячмень, карамель, хмель. Получившийся солод по транспортеру очищается от посторонних примесей и идет на дробление. После дробления идет процесс растирания солода, добавляется вода и вводится температурный режим в течение 30-60 минут. После того как сварили пивное сусло идет процесс фильтрации. Дальше охлаждают и передают в бродильный отдел, где происходит брожение пива от 5 до 7 суток. В лаборатории контролируется процесс брожение пива, мерится отброд после того как оно отбродилось, передают на дображивание в бродильно-дрожжевое отделение. Пиво охладилось в специальной емкости, затем задают в специальных ампулах дрожжи. Дрожжи выращиваются в пробирках микробиологами в специальном дрожжевом отделе, где все работает в автоматическом режиме. После того как дрожжи созрели, они готовы к процессу брожения. После 5-7 суток, проверяют генерацию дрожжей, если она хорошая (ниже 5) 1;2;3;4. Пятую либо оставляют дальше бродиться, либо ликвидируют. После того как пиво отбродилось, идет процесс дображивания пива. Пиво добродилось, дальше надо ему дать созреть. В зависимости от сорта, пиво дальше передают в лагерно-фильтрационный цех на дображивание. Здесь происходит созревание, рождение пива. Выдерживается пиво от 14 до 30 суток. После этого пиво передается на фильтрацию. Используют фильтр немецкой фирмы Shen, благодаря которому пиво качественно фильтруется. При фильтрации пива обязательно смотрят на мутность, прозрачность пива, если где-то происходит сбой, то технология в автоматическом режиме включается и заново происходит фильтрация пива. Далее пиво наливают с стеклобутылку и пластмасс бутылку. Бутылки идут новые и оборотные. Оборотные бутылки заново очищаются в бутылочно-моющей машине, где идет предварительное замачивание, затем она идет в 1-ю мойку,2-ю мойку и 3-ю мойку. Далее на линии идет протирание бутылки, затем идет контроль полной бутылки, наклеивание этикетки и укладка в ящики.

Основные критерии качества пива

Главными показателями качества пива являются прозрачность, цвет, вкус, хмелевая горечь, аромат и пенообразование, которые определяют дегустацией по 25-балльной шкале. Дегустация может быть как открытой, так и закрытой, при которой образцы пива зашифровываются под номерами.

Обычно после дегустации 5-8 образцов пива делают перерыв для определённой лёгкой закуски. Курение во время дегустации не допускается. Пиво наливают в бокалы с высоты 25 мм от верхнего края и пьют небольшими глотками. Пиво высшего качества по отдельным показателям оценивается следующими баллами:

· прозрачность - 3,

· цвет - 3,

· вкус - 5,

· хмелевая горечь - 5,

· аромат - 4,

· пенообразование - 5.

Прозрачность пива с блеском оценивают 3 баллами, прозрачность без блеска с единичными мелкими взвесями - 2, пиво слабо опалесцирующее - 1 баллом, а сильно опалесцирующее снимается с дегустации.

Если цвет соответствует типу пива и находится на минимально установленном уровне для данного типа, то его оценивают 3 баллами, на среднем уровне - 2 баллами, на максимально допустимом - 1 баллом, а пиво с цветом, не соответствующим его типу, является неудовлетворительным.

Отличный аромат пива, чистый, свежий, выраженный оценивают 4 баллами, хороший - 3 баллами, с посторонними оттенками - 2 баллами, с выраженными посторонними тонами - 1 баллом.

Вкус отличный, полный, чистый, гармоничный получает 5 баллов, хороший, чистый, но не очень гармоничный - 4 балла. Hе очень чистый, слабо выраженный - 3 балла, пустой вкус и посторонние привкусы - 2 балла.

Хмелевая горечь мягкая, слаженная получает 5 баллов, не очень слаженая, грубоватая - 4 балла, грубая, остающаяся или слабая - 3 балла, нехмелевая, грубая - 2 балла.

Пенообразование пива характеризуется высотой пены в миллиметрах и стойкостью пены в минутах. Пена должна быть плотной, без видимых пузырей. Бутылочное пиво оценивается пятью баллами с минимальной высотой пены 40 мм и стойкостью ее 4 минуты. Четырьмя баллами - соответственно 30 мм и 3 минуты. Тремя баллами - 20 мм и 2 минуты. Двумя баллами - 10 мм и 1 минута. Бочковое пиво получает пять баллов при минимальной высоте пены 35 мм и стойкости 3,5 минуты. Четыре балла - при 25 мм и 2,5 минуты. Три балла - при 15 мм и 1,5 минуты. Пиво с двумя баллами снимается с дегустации.

При суммировании баллов по всем показателям пиво, получившее 22-25 баллов, считается отличного качества, 19-21 балл - хорошего, 13-18 баллов - удовлетворительного и при 12 баллах и ниже - плохого качества.

Производство пива

Название пива	Массовая доля сухих веществ начального сусла, %	Содержание спирта, %	Состав	Пищевая ценность
Светлое	11,0	Не менее 4,4	Солод пивоваренный ячменный светлый, хмель ароматический, вода подготовленная	Углеводы 4,6 г в 100 г пива Калорийность - 42 ккал в 100 г пива
Жигулёвское	11,0	Не менее 4,4	Солод пивоваренный ячменный светлый, хмель ароматический и горький, вода подготовленная	Углеводы 4,6 г в 100 г пива, калорийность - 42 ккал в 100 г пива
Янтарный колос	11,5	Не менее 5,0	Солод пивоваренный ячменный светлый, крупа рисовая, хмель, вода питьевая подготовленная	Углеводы 4,6 г в 100 г пива Калорийность - 43 ккал в 100 г пива
Юбилейное	12,5	Не менее 5,0	Вода питьевая подготовленная, солод ячменный светлый, крупа кукурузная, солод ячменный карамельный, сахар, хмель	Углеводы 4,8 г в 100 г Калорийность - 47 ккал \ 100 г пива
Десятка	10,0	Не менее 4,2	Вода питьевая подготовленная, солод пивоваренный ячменный светлый, ячмень пивоваренный, мальтозная патока или сахар, хмель	Углеводы - 3,9 г в 100 г пива Калорийность - 37 ккал в 100 г пива
Vбclav (Вацлав)	11,2	Не менее 4,8	вода питьевая подготовленная, солод ячменный светлый, солод ячменный карамельный, хмель.	углеводы 4,6 г/100 г, калорийность - 44 ккал/100 г пива.
Zlatэ Gryphon (Золотой Грифон)	13,0	Не менее 5,0	вода питьевая подготовленная, солод ячменный светлый, солод ячменный темный, солод карамельный, крупа кукурузная, хмель.	углеводы 5,5 г/100 г, калорийность - 50 ккал/100 г пива.
Крепкое	17,0	Не менее 7,0	ячменный светлый, хмель, вода подготовленная	углеводы 6,8 г/100 г, калорийность - 66 ккал/100 г.
"Симферопольское заводское" светлое	11,7	Не менее 5,0	вода, солод пивоваренный ячменный светлый, солод карамельный, ячмень пивоваренный, хмель.	Углеводы 4,6 г/100 г пива, калорийность - 43 ккал/100 г пива.
"Нахимовское" светлое	11,5	Не менее 5,0	солод пивоваренный ячменный светлый, крупа рисовая, хмель, вода питьевая подготовленная.	Углеводы 4,6 г/100 г пива, калорийность - 43 ккал/100 г пива.
"Российское" светлое	10,5	Не менее 4,4	вода питьевая, солод пивоваренный ячменный светлый, хмель.	углеводы - 4,4 г/100 г пива, калорийность - 40 ккал/100 г пива.

Технология приготовления и розлив безалкогольных напитков

На заводе производят напитки: Крем-сода, Лимонад, Дюшес, Ситро, Тархун, Мохито, Байкал, Квас “Крымский”. Их готовят из сахара. Изначально приготавливается белый сироп, после купажный сироп. Купажный сироп представляет собой определённое содержание сахара с добавлением натурального красителя - пережженного сахара, именно он придаёт напитку жёлтый цвет. Далее купажный сироп добавляется в напиток при соблюдении определённой температуры. Минеральная вода фильтруется, насыщается углекислотой и наливается в бутылку. Обязательна проверка рН, мутности воды, затем вода допускается на розлив, где выдаётся специальное удостоверение, и вода наливается.

Процесс розлива безалкогольных напитков аналогичен процессу розлива пива.

Характеристика контроля качества продукции, хранение продукции.

На производстве используется очищенная питьевая вода. Процесс очистки воды: декантация, добавление различных реагентов, поступление воды на песочный фильтр, на деконтатор, на угольный фильтр, на бактерицидную лампу.

Каждая партия солода и сахара полностью контролируется, начиная с варницы, проверка на амины и азот, проверка pH, плотность, кислотность, цвет являются обязательными показателями. В бродильно-дрожжевом цехе проверяется отброс. В лагерно-фильтрационном цехе проверяют готовое пиво, плотность начального алкоголя, горечь, экстракт, амины, азот; осуществляется експресс-тест на определение разбавленности пива; каждая партия пива и лимонада проходит проверку.

В лаборатории есть спектрометры, мутнометры, (для определения качества воды, определения качества пива); в сырьевом отделении есть мини пивоварня, прежде чем солод направят на производство, его обязательным образом проверяют в лабораторных условиях. Только в том случае, если сырьевой отдел даёт разрешение на пуск сырья в производство - технология запускается.

Пиво хранится в кегах ёмкостью 50 литров и 30 литров.

Пиво в пластмассе может хранится 90-105 суток, лимонад 180 суток, а напитки в стекле 120-150 суток.

2. Производство полиамидных волокон

Полиамид (найлон) был самым первым синтетическим волокном. Он был изобретен в США в 1938 году доктором Уильямом Крузерсом в исследовательских лабораториях фирмы «Дюпон». Самыми первыми готовыми изделиями, в которых был использован полиамид, в 1940 году были чулки. Чулочные изделия, изготовленные из нейлона, обладали явными преимуществами перед аналогичными товарами из натуральных волокон: нейлон обеспечивал чулкам легкость, прочность и износоустойчивость.

В период с 1960 по 1982гг ПА нити были основным видом химических нитей. Народное имя «синтетика» долгое время относилось исключительно материалам из ПА нитей.

Современные способы формования нитей заключаются в продавливании исходных растворов или расплавов полимеров через тончайшие отверстия фильер.

Несмотря на некоторые различия в получении химических волокон и нитей разных видов, общая схема их производства состоит из следующих основных этапов:

Ш Получение сырья и его предварительная обработка

Ш Приготовление прядильного раствора (расплава)

Ш Формирование волокна

Ш Вытягивание и термообработка волокна

Ш Отделка сформованного волокна

Получение сырья и его предварительная обработка

Сырье для искусственных волокон получают путем выделения из веществ, образующихся в природе: (например: из древесины выделяют целлюлозу, из молока - казеин и т.п.). Предварительная обработка сырья состоит в его очистке от механических примесей и иногда в химической обработке для превращения природного полимера в новое полимерное соединение.

Так для получения вискозного волокна на целлюлозно-бумажных комбинатах древесину измельчают и отваривают в щелочном растворе. В результате получается серая целлюлозная масса, которая отбеливается и прессуется в листы картона. Картон отправляют на предприятия химического волокна для дальнейшей переработки и получения волокон.

Сырье для синтетических волокон получают путем реакций синтеза (полимеризации и поликонденсации) полимеров из простых веществ (мономеров) на предприятиях химической промышленности. Предварительной обработки это сырье не требует.

Полимеризация - процесс получения полимеров путём последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) к активному центру на конце растущей цепи. Молекула мономера, входя в состав цепи, образует её мономерное зерно. Число таких звеньев в макромолекуле называется степенью полимеризации.

Поликонденсация - процесс получения полимеров из би- или полифункциональных соединений (мономеров), сопровождающийся выделением побочного низкомолекулярного вещества (воды, спирта, галогеноводорода и др.).

Приготовление прядильного раствора (расплава)

Раствор или расплав полимера, из которого формируются нити, называется прядильным раствором.

При изготовлении химических волокон необходимо из исходного твердого полимера получить длинные тонкие нити с продольной ориентацией макромолекул, т.е. нужно переориентировать макромолекулы полимера. Для этого переводят исходный полимер в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). В жидком (раствор) или размягченном (расплав) состоянии нарушается межмолекулярное взаимодействие, увеличивается расстояние между молекулами и появляется возможность их свободного перемещения относительно друг друга.

Растворение полимера осуществляют для полимеров, имеющих дешевый и доступный растворитель. Растворы используются для искусственных и некоторых синтетических (полиакрилонитрильных, поливинилспиртовых, поливинилхлоридных) волокон.

Расплавление полимера применяют для полимеров с температурой плавления ниже температуры разложения. Расплавы готовят для полиамидных, полиэфирных и полиолефиновых волокон.

Для приготовления прядильного раствора также выполняют следующие операции:

· Смешивание полимеров из различных партий. Выполняют для повышения однородности раствора, чтобы получить волокна равномерные по своим свойствам на всем протяжении. Смешивание возможно как после получения раствора, так и в сухом виде до растворения (расплавления) полимера.

· Фильтрация раствора. Заключается в удалении механических примесей и не растворившихся частиц полимера путем многократного прохождения раствора через фильтры. Фильтрация необходима для предотвращения засорения фильер и улучшения качества нитей.

· Обезвоздушивание раствора. Выполняется для удаления из пузырьков воздуха, которые, попадая в отверстия фильер, обрывают образующиеся волокна. Обезвоздушивание осуществляется путем выдерживания раствора в вакууме. Расплав обезвоздушиванию не подвергается, так как в расплавленной массе воздуха практически нет.

· Введение различных добавок. Добавление небольшого количества низкомолекулярных веществ, обладающих специфическими свойствами, позволяет изменить свойства получаемых волокон. Например, для повышения степени белизны вводится оптические отбеливатели, для приобретения матовости добавляют двуокись титана. Введение добавок можно придать волокнам бактерицидные, огнестойкие и другие свойства. Добавки, не вступая в химическое взаимодействие с полимером, располагаются между его молекулами.

Формирование волокна

Процесс формования волокон состоит из следующих этапов:

· продавливание прядильного раствора через отверстия фильер,

· затвердевание вытекающих струек,

· наматывание полученных нитей на приемные устройства.

Прядильный раствор подаётся на прядильную машину для формования волокон. Рабочими органами, непосредственно осуществляющими процесс формования химических волокон на прядильных машинах, являются фильеры. Изготавливаются фильеры из тугоплавких металлов - платины, нержавеющей стали и др. - в форме цилиндрического колпачка или диска с отверстиями.

В зависимости от назначения и свойств формуемого волокна количество отверстий в фильере, их диаметр и форма могут быть различными (круглые, квадратные, в виде звездочек, треугольников и т.п.). При использовании фильер с отверстиями фигурного сечения получают профилированные нити с различной конфигурацией поперечного сечения или же с внутренними каналами. Для формирования бикомпонентных (из двух и более полимеров) нитей отверстия фильер разделены перегородкой на несколько (две или более) частей, к каждой из которых подаётся свой прядильный раствор.

При формировании комплексных нитей используют фильеры с небольшим числом отверстий: от 12 до 100. Сформованные из одной фильеры элементарные нити соединяются в одну комплексную (филаментную) нить и наматываются на бобину. При получении штапельных волокон применяют фильеры с количеством отверстий в несколько десятков тысяч. Собранные вместе с нескольких фильер нити образуют жгут, который затем разрезается на штапельные волокна определенной длины.

Прядильный раствор дозировано продавливается через отверстия фильер. Вытекающие струйки попадают в среду, вызывающую затвердевание полимера в виде тонких волокон. В зависимости от среды, в которой происходит затвердевание полимера, различают мокрый и сухой способы формования.



При формовании волокон из раствора полимера в нелетучем растворителе (например, вискозных, медно-аммиачных, поливинилспиртовых волокон) нити затвердевают, попадая в осадительную ванну, где происходит их химическое или физико-химическое взаимодействие со специальным раствором, содержащим различные реагенты. Это «мокрый» способ формования (рис 2а).

Если формование проводят из раствора полимера в летучем растворителе (например, для ацетатных и триацетатных волокон), средой затвердевания является горячий воздух, в котором растворитель испаряется. Это «сухой» способ формования (Рис 2б).

При формовании из расплава полимера (например, полиамидных, полиэфирных, полиолефиновых волокон) средой, вызывающей затвердевание полимера, служит холодный воздух или инертный газ (Рис 2в).

Скорость формования зависит от толщины и назначения волокон, а также от метода формования.

Прядильный раствор в процессе превращения струек вязкой жидкости в тонкие волокна одновременно вытягивается, этот процесс называется фильерная вытяжка.

Вытягивание и термообработка волокна

В процессе формования образуется первичная структура нити. В растворе или расплаве макромолекулы имеют сильноизогнутую форму. Так как при формовании степень вытягивания нити невелика, то макромолекулы в нити расположены с малой долью распрямленности и ориентации вдоль оси нити. Для распрямления и переориентации макромолекул в осевом направлении нити выполняется пластификационная вытяжка, в результате которой ослабляются межмолекулярные связи, и образуется более упорядоченная структура нити. Вытягивание приводит к увеличению прочности и улучшению текстильных свойств нити.

Но в результате большой распрямленности макромолекул нити становятся менее растяжимыми. Такие волокна и изделия из них подвержены последующей усадке во время сухих и мокрых обработок при повышенных температурах. Поэтому возникает необходимость подвергнуть нити термофиксации - тепловой обработке в натянутом состоянии. В результате термофиксации происходит частичная усадка нитей из-за приобретения макромолекулами изогнутой формы при сохранении их ориентации. Форма пряжи стабилизируется, последующая усадка, как самих волокон, так и изделий из них во время ВТО снижается.

Отделка сформированного волокна

Характер отделочных операций зависит от условий формования и вида волокна.

Удаление примесей и загрязнений необходимо при получении нитей мокрым способом. Операция осуществляется путем промывки нитей в воде или различных растворах.

Беление нитей или волокон проводится путем обработки оптическими отбеливателями для последующего окрашивания волокон в светлые и яркие цвета.

Поверхностная обработка (авиваж, аппретирование, замасливание) необходима для придания нитям способности к последующим текстильным переработкам. При такой обработке повышаются скольжение и мягкость, поверхностной склеивание элементарных нитей и уменьшается их обрывистость, снижается электризуемость и т.п.

Сушка нитей после мокрого формования и обработки различными жидкостями выполняется в специальных сушилках.

Текстильная переработка включает в себя следующие процессы:

· Скручивание и фиксация крутки - для соединения нитей и повышения их прочности.

· Перематывания - для увеличения объема паковок нитей.

· Сортировка - для оценки качества нитей.

Отбеливатели оптические - флуоресцентные отбеливатели, бесцветные или слабоокрашенные органические соединения, способные поглощать ультрафиолетовые лучи в области 300--400 ммк и преобразовывать их в синий или фиолетовый свет с длиной волны 400--500 ммк, который компенсирует недостаток синих лучей в отражаемом материалом свете. Бесцветные материалы приобретают при этом высокую степень белизны, а окрашенные -- яркость и контрастность.

Благодаря техническому прогрессу в области производства химических волокон, наряду с «классическими» видами волокон, созданы их модифицированные виды с оптимизированными характеристиками. Появились высокотехнологичные химические волокна нового поколения со специальными функциями: пониженной горючести, антимикробные, антиаллергические, изменяющие цвет в зависимости от температуры и освещения, терморегулирующие, защищающие от статического электричества и ультрафиолетовых лучей, и т. д. Модификация волокон может проводиться на любой стадии производства.

Из растворов или расплавов полимеров формируют:

· мононити - одиночные нити;

· комплексные нити, состоящие из ограниченного числа элементарных нитей (от 3 до 200), используются для выработки тканей и трикотажных изделий;

· жгуты, состоящие из очень большого количества элементарных нитей (сотни тысяч), используются для получения штапельных волокон определенной длины (от 30 до 200 мм), из которых вырабатывается пряжа;

· пленочные материалы;

· штампованные изделия (детали одежды, обуви).

Отличительное свойство ПА волокон

Высокая устойчивость к истиранию, по показателям которой они превосходят хлопковые волокна в 10 раз, шерстяные в 20 раз, вискозные в 50 раз.

Особую ценность ПА волокон представляет их высокая формоустойчивость.

Устойчивость ПА волокон к многократным изгибам в 10 раз превышает устойчивость хлопковых волокон.

ПА волокна характеризуются устойчивостью к действию многих химических реагентов, хорошо противостоят биохимическим воздействиям, окрашиваются многими красителями. Полиамидные волокна растворяются в концентрированных минеральных кислотах, феноле, крезоле, трихлорэтане, хлороформе и др.

Недостатки ПА волокон

Малая термостойкость, С конца 60-х гг. 20 в. налажен выпуск полиамидных волокон из ароматических полиамидов, обладающих высокой термостойкостью. Максимальная рабочая температура волокон из алифатических полиамидов 80--150°С, волокон из ароматических полиамидов -- 350--600°С.

ПА волокна плохо устойчивы к термоокислительным воздействиям и действию света, особенно ультрафиолетовых лучей (в результате быстрого "старения" на свету желтеют, становятся ломкими и жесткими)ПА волокна не устойчивы к действию пота.

Гигроскопичность невысокая. При относительной влажности воздуха 65% эти волокна поглощают 3,5-4% влаги. То, что ПА волокна не впитывают влагу, является причиной их повышенной электризуемости.

Повышенная гладкость волокон способствует пиллингу. Для устранения недостатков в полиамиды вводят различные стабилизаторы.

Применение ПА волокон и нитей

Широко применяются для производства чулочно-носочных и трикотажных изделий, для производства швейных ниток, и галантерейных изделий (кружева, тесьмы, ленты), канатов, рыболовных сетей, конвейерных лент, корда, тканей технического назначения. А также для выработки различных видов тканей бытового назначения самостоятельно и в смеси с другими волокнами.

Большое распространение получили текстурированные (высокообъёмные) нити из ПА волокон. Использование профилированных волокон позволяет придавать тканям различные эффекты, а также способствует лучшей сцепляемости волокон в нитях.

Широко применяется штапельное ПА волокно в смеси с другими волокнами (хлопком, шерстью, вискозным волокном). Добавление ПА волокон в смеску обычно не превышает 10-15%, что почти не ухудшает гигроскопических свойств изделий, но позволяет значительно увеличить срок их службы.

Капрон

Капрон - полиамидное волокно, получаемое из поликапроамида, образующегося при полимеризации капролактама (лактама аминокапроновой кислоты):

Исходный капролактам практически получается двумя путями:

1. Из фенола:

Далее оксим циклогексана в кислой среде (олеум) претерпевает перегруппировку Бекмана, характерную для оксимов многих кетонов. В результате такой перегруппировки происходит разрыв углерод-углеродной связи и расширение цикла; при этом атом азота входит в цикл:



2. Из бензола:

Окисление циклогексана проводят кислородом воздуха в жидкой фазе при 130-140^oС и 15-20 кгс / см² в присутствии катализатора - стеарата

марганца. При этом образуются циклогексанон и циклогексанол в соотношении 1:1.

Циклогексанол дегенерирует до циклогексанона, а последний превращается в

капротам описанным выше способом.

При строительстве новых и расширении существующих производств капролактама будет использоваться преимущественно вторая схема его получения. При этом окисление циклогексанона воздухом будет интенсифицировано за счет повышения температуры

реакции до 190-200⁰С, что существенно сократит продолжительность

реакции.

Полимеризацию капролактама ведут на тех заводах, которые производят

синтетическое волокно. Капролактам перед полимеризацией расплавляют. Для предотвращения окисления лактама процесс полимеризации протекает при 15-16 кгс/см² при температуре около 260⁰С, проводят в атмосфере

азота. Образовавшийся в результате полимеризации капролактама полимер застывает в белую роговидную массу, которую затем измельчают и обрабатывают водой при повышенной температуре для измельчения не прореагировавшего мономера и образовавшихся димеров и тримеров.

Для формирования волокна капрона высушенный полимер загружают в закрытые стальные аппараты, снабженные решетками, на которых он расплавляется при 260-270⁰С в атмосфере азота. Отфильтрованный под давлением сплав поступает в фильеры. Образующиеся после выхода из фильеры волокна охлаждают в шахте и наматывают на бобины. Сразу с бобин пучок волокон направляют на вытяжку, крутку, промывку и сушку.

Волокно капрон по внешнему виду напоминает натуральный шелк; по прочности оно значительно превосходит его, но несколько менее гигроскопично. Это волокно находит широкое применение для изготовления высокопрочного корда, тканей, чулочных и трикотажных изделий, канатов, сетей и др.

Волокно нейлон (анид)

Получается из полиамида - продукта поликонденсации так называемой соли АГ (гексаметилендиаминадипинат).

Соль АГ получается взаимодействием адипиновой кислоты с гексаметилендиамином

в метаноле:

Поликонденсация проводится в автоклаве при 275-280⁰С в атмосфере азота:

Полиамид, полученный в результате поликонденсации соли АГ, в расплавленном виде продавливают через щелочное отверстие в ванну с холодной водой.

Застывшую смолу сушат, измельчают, плавят и из расплава формируют волокно.

В последнее время российскими химиками создано новое полиамидное волокно энант, отличающееся эластичностью, светостойкостью и прочностью. Энант получается поликонденсацией щ-аминоэнантовой кислоты. Технологические процессы получения волокон капрон и энант схожи между собой.

Схема получения капронового волокна из расплава

Получение сырья и его предварительная обработка. Очистка от механических примесей

Плавильная головка машины для прядения волокна из расплава

3. Получение хлорида калия из сильвинита

Хлорид калия - калиевая соль соляной кислоты.

Белое кристаллическое вещество без запаха.В природе встречается в виде минералов сильвина и карналлита, а также входит в состав сильвинита.

Получение KCl из сильвинита nNaCl + mKCl методами галургии и флотации.

Метод галургии

Метод галургии основан на использовании различной растворимости хлоридов калия и натрия при последовательных операциях нагревания и охлаждения системы:

При получении хлорида калия сильвинит обрабатывают при повышенных температурах насыщенным раствором солей. При этом раствор обогащается КСl, а часть NaCl переходит в осадок и отделяется фильтрованием. Затем раствор охлаждают. Из него выделяют кристаллы хлорида калия, которые отделяют от маточного раствора и высушивают. Маточный раствор опять направляют на растворение сильвинита. Получаемый продукт содержит 52-60% К2O.

Процессы растворения обратимы. Следовательно, нужны данные о равновесии между твердой фазой и раствором. Такие данные о совместной растворимости хлорида калия и хлорида натрия в воде при различной тем­пературе приведены в табл.1

Эти данные подтверждают высказанную ранее мысль, что, растворяя сильвинит, можно разделить соли.

От чего зависит скорость растворения сильвинита в воде?

Процесс растворения ускоряется при нагревании. В этом случае особенно большое значение имеет не только увеличение поверхности соприкосновения твердой и жидкой фаз: нужно, чтобы растворитель омывал поверхность хлорида калия, кристаллы которого образуют сростки с кристаллами хлорида натрия. Для этого руда должна быть измельчена до размера 5 мм и менее, чтобы «вскрыть» эти сростки.

Какие задачи решают при производстве хлорида калия как удобрения?

Желательно получить более концентрированное удобрение. В соответствии с ГОСТ в продукте первого сорта марки «К», полученном галургнческим способом, должно содержаться не менее 98% КСl (в пересчете на сухое вещество).

Хлорид калия довольно гигроскопичен, склонен слеживаться. Необходимо получить твердое вещество в виде крупных кристаллов или гранул -- они менее склонны к слеживанию, чем пылевидный продукт. Можно дополнительно обработать частицы твердого продукта веществами, препятствующими поглощению влаги из воздуха.

Необходимо полнее извлечь хлорид калия из сырья, меньше терять его с хлоридом натрия. При этом приходится решать вопросы утилизации отхода -- хлорида натрия, загрязненного хлоридом калия.

Нужно стремиться к минимальному расходу энергии и воды.

Получение хлорида калия в виде крупных кристаллов

Нужно поддерживать условия, при которых скорость роста кристаллов значительно превышает скорость образования новых зародышей. Непрерывный процесс кристаллизации с получением крупных кристаллов проводят в вакуум-кристаллизаторах, в которых циркулирует пересыщенный хлоридом калия раствор. Под действием силы тяжести более крупные кристаллы оседают в нижней части аппарата, мелкие же продолжают циркулировать во взвешенном состоянии, пока не достигнут требуемых размеров, до 2--4 мм. Регулятором роста кристаллов служит правильный подбор скорости циркуляции.

Можно получить крупные частицы из мелких путем прессования и брикетирования. Брикеты измельчают и просеивают, отбирая частицы желаемого размера. Полученный хлорид калия содержит довольно большое количество влаги -- его необходимо высушить.

В каких аппаратах процесс сушки протекает быстро?

Предлагают аппараты непрерывного действия, в которых горячие топочные газы поддерживают высушиваемый продукт в кипящем состоянии.

Отход производства -- галит, загрязненный примесями, главным образом хлоридом калия. Чтобы уменьшить потери хлорида калия, галит промывают горячей водой и полученный раствор присоединяют к раствору, направляемому на кристаллизацию.

Галит можно использовать как сырье для производства соды. Если такая возможность отсутствует, в производстве хлорида калия возникает очень сложная проблема-- как удалить громадные количества отхода без ущерба для окружающей среды. Спуск в водоемы может быть разрешен лишь в очень ограниченных размерах. Целесообразна закладка галитом выработок в калийных шахтах.

Можно ли полностью разделить компоненты сильвинита и получить чистый хлорид калия?

Некоторое количество хлорида калия неизбежно остается в исходном материале, так как часть его в сростках недоступна действию растворителя. Часть хлорида натрия кристаллизуется одновременно с хлоридом калия. Для получения более чистого хлорида калия приходится прибегать к известной из лабораторной практики операции -- перекристаллизации.

Технологическая схема получения хлорида калия метод галургии

Подготовка насыщенного раствора солей на холоде

Нагревание раствора

Обработка сильвинита раствором

Насыщение раствора хлоридом калия (KCl)

Вытеснение NaCl из раствора

Выпадение NaCl в осадок

Отделение NaCl фильтрованием

Кристаллы отделяются на центрифугах и сушатся

Маточный раствор идет на обработку новой порции сильвинита

Получение хлорида калия методом флотации

Флотационный метод обогащения заключается в разделении компонентов измельченной руды, основанный на различной способности их удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде. Применяя флотационные реагенты, можно искусственно изменять смачиваемость минеральной поверхности. Плохо смачиваемые водой (гидрофобные) частицы прилипают к пузырькам воздуха, всплывают на поверхность пульпы и образуют минерализованную пену, а хорошо смачиваемые водой (гидрофильные) частицы не прилипают к пузырькам и остаются в объеме пульпы.

Характеристика калийных руд

Разработка и применение различных методов обогащения калийных и полиметаллических руд неразрывно связаны с минеральным составом исходной руды.

Выделить ценные компоненты из руд в богатый концентрат можно, лишь предварительно изучив вещественный и минералогический состав руды, а также физико-химические свойства каждого ее компонента.

Для выбора наиболее эффективного метода обогащения необходимо знать, в какой форме в воде в растворимой или в нерастворимой, а для полиметаллических руд - сульфидной или окисляемой, находится минерал. Содержание в руде извлекаемого компонента, плотность минерала., разные вкрапленности его в другие минералы, магнитные и электрические свойства минералов, их цвет, блеск, твердость и т.д. Все эти свойства могут быть использованы для выбора наиболее эффективной технологической схемы обогащения руды.

Источником добычи калийных солей является месторождение руд или полезных ископаемых, содержащих один или несколько ценных минералов в сочетании с минералами пустой породы.

Обогащением руд называется совокупность процессов первичной обработки минерального сырья, цель которого - отделение всех полезных минералов от пустой породы, а при необходимости - взаимное разделение полезных минералов.

В результате обогащения получают один концентрат или несколько и отвальные хвосты.

Концентратом называется продукт обогащения, содержащий значительно больше (в десятки, а иногда и в сотни раз) ценного компонента по сравнению с рудой. По минеральному и химическому составу он должен удовлетворять определенным требованиям (кондициям).

Хвосты - это отходы обогащения, содержащие главным образом минералы пустой породы и незначительное количество полезных компонентов, извлечение которых при современном уровне технологии и техники обогащения затруднено или экономически невыгодно.

Сырьем для калийной промышлености стран СНГ в настоящее время служат сильвинитовые руды Верхнекамской и Старобинского месторождений. Минералогическую основу этих руд составляют сильвинит и галит, в качестве примесей присутствуют карналлит, глинистый и нерастворимый в воде остаток, а также бром, йод, рубидий, медь, цинк и другие.

Из всех известных методов обогащения в производстве хлорида калия из сильвинитовых руд наиболее широкое распространение получил метод флотации (от англ. flotation - всплывание).

Флотация - метод обогащения, заключающийся в разделении минералов измельченной руды на основе различной их способности удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде.

Различают три основных вида флотации - пленочную, масляную и пенную.

полиамидный волокно хлорид калий



При пленочной флотации, разделение минералов происходит на плоской поверхности раздела фаз вода-воздух. При этом измельченная руда, подлежащая разделению, насыпается с небольшой высоты на поверхность воды. Несмачиваемые частицы остаются на поверхности и выделяются во флотационный продукт, смачиваемые переходят в водную фазу. Из-за низкой производительности этот процесс не получил широкого применения. Однако эффект пленочной флотации используется при флотогравитационном способе получения крупнозернистого хлористого калия.

Масляная флотация заключается в избирательном смачивании частиц минерала диспергированным в воде жидким маслом. Образующиеся при этом агрегаты частиц, заключенные в масляные оболочки, всплывают на поверхность пульпы. Вследствие незначительной подъемной силы капли масла могут нести лишь небольшой груз частиц, а расход масла при этом очень велик. Поэтому масляная флотация не получила промышленного распространения.

При пенной флотации пульпа насыщается пузырьками газа, обычно воздуха. Флотирующиеся частицы (гидрофобные) закрепляются на пузырьках и выносятся ими на поверхности пульпы, образуя слой минерализованной пены. Гидрофильные частицы остаются в пульпе.

В зависимости от способна насыщения пульпы пузырьками газа пенная флотация подразделяется на обычную пенную флотацию, вакуум-флотацию, химическую флотацию, флотацию кипячением и др.

При обычной пенной флотации в качестве газа используется воздух, причем аэрация пульпы обеспечивается или засасыванием воздуха из атмосферы и диспергированием его в пульпе специальными механическими аэраторами, или же вдуванием в пульпу сжатого воздуха.

Аэрация пульпы при вакуум-флотации осуществляется за счет выделения воздуха из раствора (согласно закону Генри), так как находящаяся под атмосферным давлением вода содержит некоторое количество растворенного воздуха.

При химической или газовой флотации пузырьки газа образуются в результате химического взаимодействия. Например, к руде, содержащей кальций или магнезит, добавляют серную кислоту или кислую соль. При этом на выделяющихся пузырьках углекислого газа флотируются несмачиваемые минералы.

При флотации кипячением процесс идет за счет образующихся пузырьков пара и пузырьков выделяющегося растворенного газа. Этот процесс применялся некоторое время для обогащения графитовых руд.

Флотационные явления проявляются также при амальгировании, эмульгировании, гидрообеспыливании и др.

В калийной промышленности используется обычная пенная флотация.

Термодинамическая вероятность прилипания частиц минерала к пузырькам воздуха

Агрегаты, состоящие из пузырька воздуха и одной или нескольких частиц минерала, относительно устойчивы. Следовательно, при флотации система переходит из менее устойчивого состояния в более устойчивое. Согласно второму закону термодинамики всякий процесс протекает в сторону уменьшения свободной энергии системы самопроизвольно. Поэтому и при флотации свободная энергия системы уменьшается.

Потенциальная энергия частицы пропорциональна ее весу или объему d³ (d - длина ребра куба). Поверхностная энергия частицы пропорциональна величине ее поверхности d². При уменьшении размера частиц величина ее потенциальной энергии будет падать быстрее, чем величина поверхностной энергии. Например, при уменьшении диаметра частицы в 10 раз потенциальная энергия уменьшается в 1000 раз, а поверхностная только в 100. Поэтому можно всегда взять столь малую частицу, для которой поверхностная энергия будет намного больше потенциальной. В этом случае потенциальной энергией можно пренебречь.

При флотации свободная энергия является поверхностной энергией на границе раздела фаз: твердое тело - газ, твердое тело - жидкость, жидкость - газ.

Изменение поверхностной энергии системы при элементарном акте флотации, отнесенное к единице площади контакта газ-твердое, называется показателем флотируемости. Чем больше, т.е. чем гидрофобнее материал, тем лучше идет флотация, так как больше убыль свободной энергии системы.

Таким образом, флотация, как и всякий процесс обогащения, основана на различиях между свойствами разделяемых минералов, в данном случае - на разнице в удельных поверхностных энергиях. Отсюда и вытекают некоторые особенности флотационного процесса.

Главные особенности флотационного процесса

Первая особенность флотации заключается в том, что в отличие от других методов обогащения, не существует принципиальных ограничений ее использования для разделения любых минералов. Если гравитационными процессами нельзя разделять минералы с одинаковыми или близкими удельными весами, а магнитной сепарацией нельзя обогащать руды, в которых минералы имеют одинаковую или близкую магнитную восприимчивость, то флотация принципиально применима для обогащения любых полезных ископаемых.

Эта универсальность флотационного процесса объясняется двумя причинами:

1. Удельная поверхностная энергия минералов зависит как от их химического состава, так и от строения решетки минералов. Поскольку различные минералы обязательно отличаются один от другого или составом, или строением решетки, то они должны отличаться и по величине поверхностной энергии на границах раздела минерал - газ и минерал - жидкость.

2. Если различие в удельных поверхностных энергиях недостаточно для хорошего разделения минералов, то его можно увеличить нанесением на поверхность минералов тончайших покрытий с помощью реагентов.

Практика подтверждает положение с принципиальной возможности применения флотации для разделения любых минералов.

Вторая особенность флотационного способа - возможность применения его только для разделения мелких частиц, у которых потенциальная энергия значительно меньше поверхностной. Обычной пенной флотацией полезные минералы с плотностью больше 5 г/см³ практически не флотируются при крупности зерен, превышающей 0.2-0.3 мм. Минералы с малой плотностью (каменный уголь, самородная сера) при пенной флотации могут флотироваться при крупности до 0.6 мм. В специальных флотационных процессах крупность флотируемого материала может быть значительно повышена. Так, при обогащении калийных сильвинитовых руд крупность частиц крупнозернистого концентрата находится в пределах от 0.3 до 0.8 мм.

Средний состав сильвинитовых руд, % таблица 1

Месторождение	KCl	NaCl	MgCl2	CaSO4	н.о.	H2O
Верхнекамское	25,5	68,3	0,3	1,9	2,3	0,6
Старобинское	22,2	67,8	1,4	1,6	6,7	0,6

Состав руд отдельных участков, в частности Верхнекамского месторождения, иногда значительно отличается от приведенных данных.

Сильвин KCl в калийных рудах встречается в виде молочно-белых кристаллов, чаще он имеет янтарно-желтую окраску и все оттенки красно-бурых тонов.

В отличие от сильвинитовых руд других месторождений для руд Старобинского месторождения характерно повышенное (до 13%) содержание карбонатно-глинистых включений.

Нерастворимый остаток относится к полидисперсным системам: большая часть его (40-60%) представлена фракцией -0.01+0.001 мм, количество глинистой фракции с размером частиц менее 0.001 мм составляет 13-20%. Составляющие остаток породы всегда содержат карбонаты, преимущественно доломитовые и относятся к доломитовым мергелям и глинам, иногда встречаются разности с избытком кальция (Верхнекамское месторождение):

Таблица 2

Cоставляющие нерастворимого остатка	%
SiO2	38,5-45,0
Al2O3	10,5-12,5
Fe2O3	4,4-4,9
TiO2	0,7-0,9
CaO	9,0-19,1
MgO	6,5-9,1
SO3	0,1-3,5
CO2	13,0-17,8

При дальнейших расчетах использую данные, полученные для Верхнекамского месторождения.

При получении хлорида калия методами обогащения следует учитывать и некоторые другие свойства сильвинитовой руды:

Объемный вес руды 2.10 т/м³;

Коэффициент разрыхления:

первоначальный 1.3-1.45

остаточный 1.1-1.2;

Максимальную крупность кусков до 150 мм;

Насыпной вес руды после дробления 1.4-1.6 т/м³.

Твердость некоторых минералов указана в таблице 3.

Таблица 3

Минерал	Номер по шкале твердости	Минерал	Номер по шкале твердости
Тальк	1	Апатит	5
Сильвин	1.5-2	Пирит	6-6,5
Галит	2	Кварц	7
Карналлит	2-3	Корунд	9
Кальцит	3	Алмаз	10

Ниже приведены пределы прочности на сжатие для некоторых горных пород и минералов, а также для составляющих сильвинитов руды Верхнекамского месторождения калийных солей:

Таблица 4

Горные породы, минералы	Предел прочности	Горные породы Верхнекамского месторождения	Предел прочности
Базальты	20-30	Березниковский участок
Медная руда	11-26	Сильвинит Кр.П	3,58
Кварциты	20-22	Сильвинит АБ	2,72
Граниты	12-18	Карналлит В	3,07
Магнитный железняк	8-18	Галит	3,54
Мрамор	5,5-15	Дурыманский участок
Бурый железняк	4-12	Сильвинит Кр.П	2,83
Известняки	4-10	Сильвинит АБ	2,22
Песчаник	3,4-10	Галит	3,08
Сфалерит	1	Балаховцевский участок
Галенит	0,45	Сильвинит Кр.П	2,24
		Сильвинит АБ	1,9
		Галит	2,65

Поскольку продукт обогащения сильвинитовых руд - хлорид калия является конечным продуктов процесса и не подвергается дальнейшим превращениям, то основным требованием на стадии измельчения является равномерность зерен. Эта задача лучше может быть решена при измельчении в стержневых мельницах.

Флотационные машины

Исходный сильвинит подвергается флотации в аппаратах, называемых флотационными машинами, в которых происходит минерализация пузырьков воздуха и образование пеноконцентрационного слоя, который самотеком или пеносъемниками направляется в желоб пенного продукта (концентрата). Гидрофильные минералы пустой породы остаются в камере и удаляются через хвостовое отверстие машины.

Применяемые в практике флотационные машины классифицируют в зависимости от способа аэрации пульпы и подразделяют на три большие группы:

· Механические - воздух засасывается в пульпу импеллером через полую трубу. Распределение воздуха по всему объему пульпы и перемешивание ее осуществляется тем же импеллером;

· Пневмомеханические - воздух засасывается вращающимся импеллером и, кроме того, дополнительно подается в пульпу под давлением по специальным воздуховодным трубам;

· Пневматические - аэрация пульпы осуществляется только сжатым воздухом, подаваемым от воздуходувок.

Работа всех флотационных машин характеризуется степенью аэрации, которая определяет скорость флотации и ее эффективность.

Размер пузырьков воздуха изменяется в широких пределах и зависит главным образом от типа флотомашины.

Флотационные реагенты

Процесс флотации происходит при участии реагентов, которые условно подразделяются на пять классов:

а) собиратели; б) вспениватели; в) депрессоры; г) активаторы; д) регуляторы среды.

Собиратели - это реагенты, которые образуют на поверхности минерала гидрофобную пленку и делают поверхность несмачиваемой. К собирателям относятся органические соединения - природные жиры, содержащие олеиновые и другие кислоты, ксантогенат калия или натрия и другие. Для флотации сильвинитовых руд применяют амины.

Вспениватели добавляются для получения устойчивых пузырьков воздуха, вспениватели как правило, пропускаются через воду. Представителями класса вспенивателей являются спирты, фенол, крезол и другие.

При наличии в руде нескольких минералов и необходимости выделения в пенный продукт только некоторых применяют депрессоры, которые уменьшают адсорбцию собирателей на поверхности минералов, предотвращая тем самым его флотацию. В качестве депрессоров применяются соли, щелочи и кислоты. Наиболее употребимы цианистый калий, цинковый купорос, известь.

Некоторые минералы флотируются только после того, как на их поверхности образовалась активная пленка. Эту пленку образуют реагенты активаторы. Активаторы также способны нейтрализовать действие депрессоровю Наиболее распространенными являются медный купорос, серная кислота и сернистый натрий.

Для улучшения факторов, способствующих флотации, применяются реагенты - регуляторы процесса.

Регуляторы вводятся в пульпу, изменяя среду, делая ее щелочной или кислотной, что способствует более эффективному воздействию активаторов или депрессоров на поверхности минералов.

Технологическая схема процесса флотации

Применяемые в калийной промышленности СНГ схемы флотационного способа переработки сильвинита основаны на переводе в пенный продукт хлорида калия с помощью коллекторов катионного типа и принципиально не отличаются друг от друга. Некоторые различия обусловлены методами выделения глинистых шламов и раздельной флотацией мелко- и крупнокристаллического хлорида калия.

Выбор способа удаления шламов зависит от содержания нерастворимого остатка, его состава и распределения по классам крупности. В зависимости от этого применяют один из следующих трех способов (или их комбинацию):

Флотационное выделение шламов;

Депрессию глинистых шламов;

Механическое выделение шламов;

Поскольку два первых метода связаны с использованием реагентов, то их расход определяется пропорционально содержанию нерастворимого остатка (глинистых примесей) в исходном сильвините. Поэтому для удаления шламов с большим его содержанием в исходной руде (свыше 6%) рекомендуется использовать механический способ, который реализуется на гидроциклонах на стадиях измельчения и классификации сильвинитовой руды. Наибольшее распространение получила схема с предварительной флотацией глинистого шлама, поскольку сильвинит наиболее крупного месторождения - Верхнекамского - содержит меньше глинистых примесей. На некоторых предприятиях этого месторождения используется также механическое удаление части шламов перед флотационным удалением.



Расчет по процессу флотации

Расчет количественно-шламовой схемы (расчет ведется на 1 тонну сильвинитовой руды)

Аппаратура для сгущения и фильтрации

Для процессов сгущения и фильтрации применяются аппараты непрерывного действия. Установки сгущения состоят из отстойников типа Брандес, шестиконусных отстойников или механических сгустителей. Фильтрация пульпы производится в центрифугах.

...