Химический комплекс

Химический комплекс 1. Химические процессы. Виды технологических процессов 2. Основные понятия химической технологии. Предмет и задачи химической технологии 3. Производство серной кислоты 4. Производство химических удобрений 5. Промышленность органического синтеза и полимеров 6. Химический комплекс России Химические процессы. Виды технологических процессов Классификация химических процессов:  По параметрам производства: - высокотемпературные, - низкотемпературные, - некаталитические, - каталитические, проходящие под повышенным или пониженным давлением, - электрохимические, - биохимические, - радиационно-химические, - плазмохимические, - фотохимические и т.д.  По направлению движения тепловых и материальных потоков: - прямоточные, - противоточные, - процессы с перекрестным и смешенным ходом.  По агрегатному состоянию: -гомогенные и гетерогенные.  По тепловому эффекту: -экзотермические, эндотермические. CaO + H2O = Ca (OH)2 + Q Процесс химического превращения: 1.Подвод реагирующих компонентов в зону реакции 2. Химическая реакция 3. Отвод полученных продуктов из зоны реакции Характер химического процесса: 1.Диффузионный – процессы, протекающие при перемещении мельчайших частиц вещества или их комплексов вследствие стремления к равновесному распределению концентрации мигрирующих частиц в данном объёме. 2. Кинетический (механизм протекания процесса / промежуточные стадии) 3. Переходный Виды технологических процессов: 1. Высокотемпературные процессы - «Металлургия – высокотемпературная химия» и пирогенная переработка топлива, например, фракционная перегонка нефти. 2. Электрохимические процессы – процессы, основанные на непосредственном переходе электрической энергии в химическую без промежуточного этапа превращения энергии в теплоту. Основным промышленным методом получения хлора является электролиз концентрированного раствора NаСL. При электролизе на аноде выделяется хлор, а в при катодном пространстве выделяется водород образуется NаОН. Полученный хлор под давлением сгущается в желтую жидкость уже при обычных температурах. Хранят и перевозят его в стальных баллонах, где он заключен под давлением около 6 атм. Баллоны эти должны иметь окраску защитного цвета с зеленой поперечной полосой в верхней части. Хлор применяют в больших масштабах как сырье для производства хлорорганических растворителей и пластмасс, синтетических каучуков, химических волокон, ядохимикатов. 3. Биохимические процессы основаны на техническом использовании биохимических процессов, протекающих в живой клетке. Микробиологическая промышленность - отрасль промышленности, в которой производственные процессы базируются на микробиологическом синтезе ценных продуктов из различных видов непищевого сырья (углеводородов нефти и газа, гидролизатов древесины), а также отходов промышленной переработки сахарной свёклы, кукурузы, масличных и крупяных культур и т. д. Выпускает белково-витаминные концентраты, аминокислоты, витамины, ферментные препараты, антибиотики, бактериальные и вирусные препараты для защиты растений от вредителей и болезней, бактериальные удобрения, а также продукты комплексной переработки растит, сырья - фурфурол, ксилит и др. Микробиологическая промышленность возникла в ходе НТР и основана на новейших достижениях микробиологии, химии, физики, химических технологий и кибернетики. На научной основе создаются всё более совершенные инженерно-биологические системы, в которых свойственная микроорганизмам огромная энергия ферментативного превращения веществ используется для направленного синтеза продуктов, необходимых сельскому хозяйству и промышленности. Значительная часть продукции микробиологической промышленности употребляется для получения биологически полноценных комбикормов. Экономическая эффективность животноводства ещё более возрастает, когда вместе с кормовыми дрожжами в состав рационов вводятся недостающие витамины и аминокислоты, кормовые антибиотики, ферментные препараты. Повышению урожайности полей, огородов, садов и виноградников способствуют микробиологические средства для борьбы с вредителями и возбудителями болезней растений, а также бактериальные удобрения. Микробные и вирусные инсектициды безопасны для человека, полезных животных и насекомых, помогают охране природы и улучшают условия воспроизводства в растительном и животном мире. Ферментные препараты намного ускоряют ряд технологических процессов обработки с.-х. сырья, повышают выход и улучшают качество продукции в пищевой, мясной, молочной и лёгкой промышленности, значительно увеличивают производительность труда. Ферментные препараты применяются также в химической промышленности (выпуск моющих средств высокого качества), перспективно использование их в чёрной металлургии (удаление жира с тонкокатаного стального листа), в системах очистки промышленных и бытовых сточных вод. 4. Фотохимические процессы. Фотохимия изучает химические реакции, протекающие под действием света или вызываемые им. Механизм основан на активации молекул реагирующих веществ при поглощении света. Стадии фотохимической реакции: поглощение света и переход молекулы в возбужденное состояние, первичные химические процессы, вторичные реакции веществ, образовавшихся в первичном процессе 5. Радиационно-химические процессы. Стадии: физическая, физикохимическая и химическая. Направления применения РХП в промышленности: - радиационная полимеризация, - радиационное сращивание полимеров, - радиационно-химический синтез, - радиационное модифицирование неорганических материалов, - радиационная очистка. Основные понятия химической технологии. Предмет и задачи химической технологии Химическая технология - наука о методах и процессах массовой переработки сырья в продукты потребления и средства массового производства. Химическая технология изучает процессы, связанные с коренным изменением состава и структуры вещества, осуществляемые путем химических реакций. Первой основной задачей химической технологии является исследование и установление оптимальных условий осуществления химических реакций на производстве, т.е. условий при которых химические реакции протекают с максимальным экономическим эффектом, с наилучшими техникоэкономическими показателями. В химической технологии подбираются оптимальные концентрации реагирующих веществ, температура, давление, катализаторы, скорость и т.д. Производство любого химического продукта состоит из ряда механических, химических, физико-химических процессов, совокупность которых составляет технологическим процесс, который складывается из связанных между собой элементарных процессов: 1)подвод реагентов в зону реакции (совершается молекулярной диффузией или конвекцией. При сильном перемешивании реагирующих веществ конвективный перенос называют турбулентной диффузией. В двух или многофазных системах подвод реагирующих компонентов может совершаться абсорбцией, адсорбцией или десорбцией газов, конденсацией паров, плавлением твердых веществ, растворением твердых веществ); 2)химическое взаимодействие реагирующих веществ (в реагирующей системе обычно происходит несколько последовательных или параллельных химических реакций, приводящих к образованию основного продукта, а так же ряд побочных химических реакций между основными веществами и примесями, встречающимися в исходном сырье). Обычно при анализе производственных процессов учитываются не все реакции, а только те из них, которые имеют определяющее влияние на качество и количество получаемых целевых продуктов; 3)отвод продуктов из зоны реакции (Процесс может осуществляться также как и подвод реагирующих компонентов диффузией, конвекцией, переходом вещества из одной фазы в другую). Технологический процесс химического производства делится на основные стадии. За основу стадии производства принимается определенная химическая реакция или физико-химический процесс, для протекания которых подбираются оптимальные условия. Выделение и установление стадий технологического процесса является второй основной задачей химической технологии. Последовательное графическое изображение процесса переработки исходных веществ в продукты производства и используемых в процессе аппаратов и машин, называется технологической схемой производства. В химической промышленности используют различные виды технологических схем, которые можно классифицировать по трем принципам: 1. По принципу осуществления производственного процесса во времени технологические процессы делятся на а) периодические (весь процесс и каждая стадия производства осуществляются с перерывами загрузка сырья в аппарат, проведение процесса переработки сырья, выгрузка готового продукта; затем цикл повторяется); б) непрерывные (подача сырья, отбор продуктов и весь процесс производства проводится непрерывно); в) комбинированные (представляют собой сочетание непрерывного и периодического процессов). Непрерывные процессы имеют ряд преимуществ, поэтому в химической промышленности сложилась тенденция перехода от периодических и комбинированных процессов к непрерывным. 2. По принципу взаимного перемещения реагирующих веществ или тепловых потоков процессы делятся на: а) прямоточные или параллельноточные (с движением реагирующих веществ или тепловых потоков в одно направление); б) противоточные (с движением реагирующих веществ или тепловых потоков навстречу друг другу); в) перекрестные (с движением потоков под тем или иным углом друг к другу) Противоточные процессы имеют ряд преимуществ. 3. По принципу достижения полноты протекания обратимых реакций схемы делятся на: а) схемы с открытой цепью (полнота протекания обратимой реакции достигается многократным пропусканием не прореагировавших веществ через последовательно установленные однотипные аппараты); б) циклические, или круговые (не прореагировавшие вещества возвращаются в реакционный аппарат, предварительно смешиваясь со свежими порциями исходных веществ); 4. По агрегатному состоянию взаимодействующих веществ соответствующие им процессы делятся на: а) однородные (гомогенные) (все реагирующие вещества находятся в одной какой-либо фазе); б) неоднородные (гетерогенные) (системы включают две или большее количество фаз) 5. По гидродинамическому режиму различают два предельных случая перемешивания реагирующих компонентов с продуктами реакции: а) полное смешение (турбулизация настолько сильна, что концентрация реагентов в проточном реакторе одинакова во всем объеме аппарата от точки ввода исходной смеси до вывода продукционной смеси); б) идеальное вытеснение (исходная смесь не перемешивается с продуктами реакции, а проходит ламинарным потоком по всей длине или высоте аппарата) 6. По температурному режиму проточные реакторы и процессы, происходящие в них, делят на: а) изотермические (температура постоянна во всем реакционном объеме); б) адиабатические (отсутствует отвод или подвод тепла, вся теплота реакции аккумулируется потоком реагирующих веществ); в) политермические (программно-регулируемые) в таких реакторах тепло реакции частично отводится из зоны реакции или компенсируется подводом для эндотермических процессов в соответствии с расчетом аппарата. Исходя из классификации процессов, вытекает третья задача химической технологии – обоснованный выбор технологической схемы производства, дающий наибольший экономический эффект. На основе выбранной технологической схемы проектируется и рассчитывается аппаратура, обеспечивающая непрерывность процесса и получение целевого продукта в необходимом количестве и высокого качества. Это - четвертая задача химической технологии. Все процессы, протекающие при производстве химической продукции, подчиняются общим законам материального мира, характеризуются общностью явлений, лежащих в их основе. Поэтому химическая технология использует материалы ряда других наук: математики, механики, физики, комплекса инженерных наук, химических наук, минералогии и др. Эти науки можно считать дисциплинами, обеспечивающими химическую технологию. В то же время сама химическая технология составляет основу экономических наук, изучающих химическое производство. Ее материалы используются при изучении экологических проблем. Эти дисциплины относятся к обеспечиваемым химической технологией. В химической технологии большая часть материальных и тепловых расчетов основана на стехиометрических уравнениях реакций. Однако производственные технологические расчеты значительно сложнее, т.к. приходится учитывать не только количественные соотношения реагирующих масс, но состав сырья, готовой продукции и выход продукта. Химическая промышленность строится и развивается на глубоко научной основе, широко использует все новейшие достижения науки и техники. Под научными основами химической технологии следует понимать общие законы физики, химии и технических наук, лежащие в основе химических производств. Из законов физики и химии выделяются два закона: закон сохранения массы вещества и закон сохранения энергии, на основе которых в химической технологии производят расчеты технологических процессов. Например, вычисляют тепловой и материальный балансы производства, выход готовой продукции, количество необходимого сырья и т.д. Закон сохранения массы веществ формулируется так: Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе продуктов реакции. Формулировка закона сохранения и превращения энергии: Во всех явлениях, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, при этом ее значение сохраняется. В основе множества химико-технологических процессов лежат обратимые реакции. Протекание обратимых реакций определяется законом действующих масс, законом Ван-Гоффа и принципом Ле-Шателье. Закон действующих масс устанавливает взаимосвязь между скоростью химической реакции и концентрацией реагирующих веществ. Как следствие из закона действия масс вытекает ряд технологических приемов. Например, для повышения скорости реакции и смещения равновесия обратимых реакций в сторону образования готовых продуктов используют концентрированные растворы и систематически досыщают их в процессе производства, а так же применяют повышенные и высоким давления (при протекании обратимых реакций в газовой фазе); отводят продукты реакции из гетерогенной системы реагирующих веществ и т.д. Закон Ван-Гоффа устанавливает взаимосвязь между температурой и направлением течения обратимых реакций. Он формулируется следующим образом: если температура системы, находящейся в равновесии, изменяется, то при повышении температуры равновесие смещается в сторону процессов идущих с поглощением тепла, а при понижении температуры - в сторону процессов, идущих с выделением тепла. В зависимости от того, как протекает процесс, производят охлаждение или нагревание реагирующей системы. Названные два закона представляют собой частные случаи общего закона, известного под названием принципа Ле-Шателье. Применительно к химическому равновесию этот принцип можно сформулировать так: если в равновесной системе изменить одно из условий равновесия температуру, давление, концентрацию реагирующих веществ, то равновесие смещается в направлении той реакции, которая ведет к ослаблению влияния произведенного изменения. Принцип Ле-Шателье является теоретической основой для выбора оптимальных условий, позволяющих наиболее экономично использовать сырье и обеспечивать максимальный выход готовой продукции заданного качества. В химической технологии используют и другие законы физики и химии: - газовые законы – для приведения объемов реагирующих газов к нормальным условиям и расчета технологических процессов, протекающих в газовой фазе либо с образованием газа; - для расчета протекания электрохимических процессов используют законы электролиза; - для расчетов экзо- и эндотермический процессов используют термохимические законы. Наряду с законами природы химическая технология использует закономерности инженерных и экономических наук, которые можно назвать политехническими принципами. К числу таких научных принципов химической технологии относятся: - принцип непрерывности технологических процессов; - принцип комплексной механизации и автоматизации; - принцип комплексного использования сырья; принцип специализации, кооперирования, комбинирования производства; - принцип соответствия аппаратуры протекающим в ней процессам; - принцип противотока в технологических процессах; - принцип цикличности технологических процессов; - принцип регенерации веществ и энергии в технологических процессах. Производство серной кислоты Серная кислота — один из важнейших и наиболее широко применяемых химических продуктов. Ее используют почти во всех отраслях химической промышленности. Без серной кислоты невозможно производство некоторых видов минеральных удобрений. При ее помощи получают другие кислоты из их солей. Применяют для очистки нефтепродуктов и для заполнения аккумуляторов; Ее употребляют в цветной металлургии и в металлообработке, в производстве вискозного шелка и в текстильной промышленности; Она находит применение даже в пищевой промышленности (Е 513 – регулятор кислотности). Однако основным потребителем серной кислоты является производство минеральных удобрений, потребляющее примерно 40% всей серной кислоты в стране. Такое многообразное использование серной кислоты объясняется ее высокой химической активностью и сравнительной дешевизной. Серная кислота — это соединение серного ангидрида с водой SОз + Н2О=Н2SO4 Главной трудностью сернокислотного производства является получение серного ангидрида. При сжигании серы или обжиге сернистых минералов образуется сернистый газ, содержащий сернистый ангидрид SО2. Дальнейшее окисление сернистого газа до SО3 кислородом воздуха происходит настолько медленно, что пользоваться таким способом получения серного ангидрида в промышленных целях невозможно. Для быстрого проведения реакции требуется участие в процессе других веществ, ускоряющих окисление сернистого газа. Применяют два способа получения серной кислоты – нитрозный и контактный При нитрозном способе (его иначе называют башенным) в процессе окисления сернистого газа принимают участие окислы азота. Производство серной кислоты этим способом осуществляют следующим образом: - Сернистый газ, воду и воздух вместе с окислами азота вводят в стальные башни, футерованные изнутри кислотоупорным кирпичом. - В башне окислы отдают часть своего кислорода сернистому газу, который при этом окисляется и превращается в серный ангидрид: SO 2+NO2=SO3+NO. В результате реакции двуокись азота превращается в окись. Последняя окисляется кислородом воздуха и вновь превращается в двуокись азота, которая опять отдает часть кислорода сернистому газу, окисляя его в серный ангидрид. - Окислы азота в этом непрерывном процессе являются передатчиками кислорода воздуха, сернистому газу. Таким образом, в башне образуется серный ангидрид, который, реагируя с распыленной водой, образует серную кислоту. Последнюю выводят из башни в виде 75-78 % водного раствора (башенная кислота). Повышение концентрации башенной кислоты достигается выпариванием из нее воды. Так получают серную кислоту с концентрацией до 98,5% (концентрированная кислота). Производство серной кислоты контактным способом основано на применении катализатора, которым служит мелкораздробленная платина или пятиокись ванадия VО5. В присутствии катализатора сернистый газ окисляется кислородом воздуха в серный ангидрид, который пропускают через концентрированную серную кислоту, поглощающую его. В результате получается дымящая серная кислота, или олеум,— раствор серного ангидрида в серной кислоте (100% кислота). Контактный способ является более прогрессивным, и удельный, вес его в общем производстве серной кислоты непрерывно возрастает. Сырьем для производства серной кислоты (сернистого газа) служат сера и другие вещества, содержащие достаточное количество серы, например: - серный колчедан (пирит FеS2), - гипс СаSО4*2Н2О. - таким сырьем служат также газы, получаемые при сжигании угля, содержащего серу - лучшим в технологическом смысле сырьем для сернокислотной промышленности является элементарная сера, которую получают выплавкой из серных руд (содержащих самородную серу) или в результате медно-серной плавки сульфидных медных руд, а также из сернистых газов. Основным сырьем для производства серной кислоты в нашей стране служит серный колчедан, содержащий до 50% серы и около 45% железа. На основе этого сырья в стране вырабатывается более 40% серной кислоты. Производство минеральных удобрений Азотные удобрения. Растения усваивают только связанный азот, т.е. азот, находящийся в соединении с другими-элементами (в отличие от свободного азота атмосферы). Крупнейшие промышленные запасы связанного азота находятся в ископаемых углях (до 2,5% их веса) и в чилийской селитре (азотнокислый натрий). В течение XIX и в начале XX вв. чилийская селитра служила почти единственным азотным удобрением и исходным материалом для получения окислов азота. Когда уголь сгорает, азот освобождается от соединений и выделяется в атмосферу. При коксовании же угля выделяющийся из него азот соединяется с водородом и образует аммиак NН3. Однако большую часть угля используют в качестве топлива с выделением азота и атмосферу, а не для получения удобрений. Наибольшее промышленное значение имеет использование неисчерпаемых запасов азота, содержащегося в атмосфере. Получение аммиака в промышленных условиях в настоящее время основано главным образом на синтезе его в мощных установках (колоннах синтеза) при давлении 30 МН/м2 и более и температуре 450-525° С с применением катализаторов. Исходными материалами для синтеза аммиака являются азот и водород. Неисчерпаемым источником для получения азота служит окружающая атмосфера. Поэтому получение азота легко осуществимо в любом месте. Для выделения азота из воздуха пользуются главным образам методом разгонки жидкого воздуха, основанным на том, что азот, как и другие атмосферные газы, сильным охлаждением и большим сжатием можно, перевести в жидкое состояние. Более сложной проблемой является получение водорода. Получение водорода связано с разложением воды, ископаемого угля, природного горючего газа. Технологически просто получение водорода электролизом воды, но вследствие большой эргоемкости, такой способ получения водорода экономически мало выгоден. Более экономично получение водорода из коксового газа, наполовину состоящего из водорода. Основную часть производимого аммиака используют для выработки азотных удобрений. Различают три вида азотных удобрений: аммиачные, нитратные и амидные. Аммиачными называют удобрения, в которых азот содержится в форме аммиака, например, сернокислый аммоний, или сульфат аммония (NН4)2SО4 В нитратных удобрениях азот содержится в окисленной форме (например, калиевая селитра КNО3, чилийская селитра, или азотнокислый натрий NaNO3). К амидным удобрениям относят такие соединения, в которых азот находится в амидной форме NH2, например, карбамид, или мочевина, СО (NН2)2. Фосфорные удобрения. Сырьем для производства фосфорных удобрений служат главным образом фосфориты (осадочная горная порода, состоящая преимущественно из фосфатных минералов) и апатиты (несколько минералов класса фосфатов). Дополнительным резервом для получения фосфорных соединений являются томасшлаки. Качество фосфорных удобрений зависит от содержания в них фосфора (выраженного в процентах содержания фосфорного фторида Р2О5 и, кроме того, от степени усвояемости этого фосфора растениями). Лучше всего усваивается фосфор, находящийся в легко растворимых водой соединениях, например, в суперфосфате. Трудно растворимым а, следовательно, слабо усвояемым, удобрением является фосфоритная мука. Чтобы сделать фосфор, содержащийся в фосфорите или апатите, доступным для растений, нужно изменить характер фосфорных соединений, перевести их в усвояемую форму. В процессе химической обработки фосфоритной муки 62-70% серной кислотой из трехзамещенной соли Са3(РО4)2 получается хорошо растворимая в воде однозамещенная соль Са(Н2РО4)2 - монокальцийфосфат, называемый суперфосфатом. Калийные удобрения. Основным видом сырья для производства калийных удобрений является сильвинит КС1-NaС1 — природная смесь 20-40% хлористого калия и 58-78% хлористого натрия. Кроме того, применяют минералы карналлит КС1MgС12-6Н2О, каинит КС1-МgSО4-ЗН2О и сильвин, представляющий собой чистый хлористый калий. Для получения из сильвинита хлористого калия его необходимо отделить от содержащегося и руде хлористого натрия, который, будучи внесенным в почву, вызывает вредное влияние на растения. Отделение хлористого калия достигается соответствующей переработкой сильвинита. Разделение входящих в состав сильвинита хлористого калия и хлористого натрия основано на неодинаковой растворимости этих соединений в воде при различных температурах. Растворимость хлористого натрия при возрастании температуры остается почти неизменной, растворимость же хлористого калия резко возрастает. Следовательно, если растворить сильвинит в воде при высокой температуре, а затем раствор охладить, то из него выпадает хлористый калий. Промышленность органического синтеза и полимеров Многочисленные сложные продукты органического синтеза получаются в результате химической переработки исходных веществ — простых углеводородов, выделяемых из нефти, природных газов, ископаемого угля, торфа, горючих сланцев, древесины и другого сырья органического происхождения и, кроме того, некоторых неорганических веществ. Если раньше главную роль в промышленности органического синтеза играли продукты коксования и полукоксования угля (еще раньше-растительное сырье), то в настоящее время наибольшее значение имеют углеводороды нефти, попутного нефтяного и природного газа. Важнейшими исходными углеводородами для органического синтеза являются метан и олефины — этилен С2Н4, пропилен С3Н6, бутилен С4Н8; кроме того, ацетилен С2Н2, бензол С6Н6, толуол С7Н5 и многие другие. Исходные углеводороды используют для синтеза промежуточных продуктов (полупродуктов), например фенола С6Н5ОН, анилина С6Н5NН2, метанола (метилового спирта) СН3ОН, этилового спирта С2Н5ОН, бутадиена (дивинила) С4Н6, стирола С8Н8, винилацетилена С4Н4, формальдегида СН2О и др. Соответствующей переработкой полупродуктов получают более сложные органические вещества — синтетические смолы и пластмассы, каучуки, волокна, красители, фармацевтические препараты др. На отдельных стадиях переработки исходных углеводородов и полупродуктов применяются процессы окисления, гидратации, дегидратации, гидрирования, дегидрирования, хлорирования, полимеризации, поликонденсации и др. Таким образом, промышленность органического синтеза и полимеров характеризуется многостадийностью производства, что определяет некоторые общие характерные особенности ее размещения. Окисление — процесс отдачи электронов, с увеличением степени окисления. Гидратация – присоединение молекул воды к молекулам или ионам. Дегидратация — реакция отщепления воды от молекул органических соединений. Гидрирование – химическая реакция, включающая присоединение водорода к органическому веществу. Дегидрирование — реакция отщепления водорода от молекулы органического соединения. Является обратимой, обратная реакция — гидрирование. Смещению равновесия в сторону дегидрирования способствует повышение температуры и понижение давления, в том числе разбавление реакционной смеси. Хлорирование - процесс замещения атома водорода в ароматическом незамещенном углеводороде или полупродукте атомом хлора. Агентами хлорирования чаще всего служат газообразный хлор и соли хлорноватистой кислоты. Полимеризация – процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) к активным центрам в растущей молекуле полимера. Поликонденсация — процесс синтеза полимеров из полифункциональных соединений, обычно сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, спиртов и т. п.) при взаимодействии функциональных групп. Синтетический каучук. Каучук и основной продукт его переработки – резина находят очень широкое применение во всех отраслях техники. Из каучука делают автомобильные и другие шины, тысячи наименований резинотехнических изделий, обувь, изоляцию для электропроводов, водолазные костюмы, надувные лодки, противогазы, санитарно-гигиенические предметы и многое другое. Такому широкому применению каучука способствуют присущие резине ценные свойства: упругость и эластичность, водо- и газонепроницаемость, стойкость против разрушающего действия многих химических реагентов, механическая прочность, высокие электроизоляционные показатели. Благодаря этим свойствам резина во многих случаях незаменима. Каучук стал известен в Европе и начал применяться для практических целей еще в первой четверти прошлого столетия. Изделия из необработанного каучука, однако, не могли найти массового применения, так как состояние этих изделий в сильной степени зависит от внешней температуры: они твердеют и ломаются на холоде, а при нагревании становятся липкими. Только с открытием способа переработки каучука в резину (вулканизации – технологический процесс взаимодействия каучуков с вулканизующим агентом, при котором происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку, при этом повышаются прочностные характеристики каучука) он быстро получил универсальное применение. Первоначально единственным источником каучука был млечный сок тропического каучуконосного дерева – гевеи. Основные способы получения каучука в природе: 1) каучук получается из млечного сока некоторых растений, преимущественно гевеи, родина которой – Бразилия; 2) для получения каучука на деревьях гевеи делаются надрезы; 3) млечный сок, который выделяется из надрезов и представляет собой коллоидный раствор каучука, который собирается; 4) после этого он подвергается коагуляции (процесс слипания мелких частиц дисперсных систем в более крупные под влиянием сил сцепления с образованием коагуляционных структур) действием электролита (раствор кислоты) или нагреванием; 5) в результате коагуляции выделяется каучук. С увеличением потребности в каучуке и в связи с невозможностью возделывания гевеи в странах умеренного пояса появилась необходимость получения синтетического каучука. Практическое решение этой очень важной проблемы принадлежит советскому химику С. В. Лебедеву, получившему а 1928 г. синтетический каучук на основе углеводорода бутадиена. Бутадиен, а следовательно синтетический каучук (СК), по методу Лебедева получают из этилового спирта. Производство СК из спирта слагается из двух основных процессов. Первым является получение бутадиена. Он осуществляется при температуре до 400°С без доступа воздуха и при соответствующих катализаторах. При этих условиях молекулы спирта «расщепляются», а из их частей образуется новое вещество – бутадиен. Упрощенно эту реакцию разложения спирта представляют следующим уравнением: Очищенный жидкий бутадиен подвергают полимеризации, при которой происходит соединение молекул бутадиена и образование нового вещества — каучука. В процессе полимеризации из большого числа п молекул бутадиена образуется одна большая и сложная молекула каучука: Полимеризацию бутадиена осуществляют под давлением и с натриевым катализатором. Отсюда и название каучука — натрийбутадиеновый. Полученный каучук очищают от газообразных примесей и остатков катализатора, сушат и раскатывают в листы. Новые виды СК получают главным образом на основе полимеризации бутадиена (дивинила) с другими веществами, или сополимеризации его с другими мономерами. В результате получаются сополимеры. Сополимерные каучуки применяют главным образом для изготовления автомобильных шин, отличающихся повышенной износоустойчивостью и, следовательно, ходимостью. Быстро развивается производство полибутадиеновых каучуков. Благодаря иному строению молекул эти каучуки обладают высокими механическими свойствами. Полибутадиеновые каучуки характеризуются регулярным строением цепей молекул. Полибутадиеновые каучуки составляют уже свыше трети общего производства СК. Из каучука и необходимых добавок серы и других веществ (ингредиентов — сажи, мела, каолина, различных смол и др.) готовят соответствующую резиновую смесь, служащую исходным материалом для заготовок резиновых изделий. Заготовки получают прокаткой, штамповкой или формовкой резиновой смеси, придающей ей форму соответствующего изделия. Полученные таким образом заготовки затем подвергают вулканизации, т. е. тепловой обработке при температуре примерно 140°С в прессах или автоклавах. В результате получаются резиновые изделия. Для получения мягкой резины (шины, гигиенические предметы и т. п.) содержание серы в резиновой смеси не должно превышать 3%. Чем больше содержание серы, тем тверже получается резиновое изделие. Химические волокна и их получение. Современная текстильная промышленность наряду с натуральными волокнами перерабатывает огромные массы химических — искусственных и синтетических — волокон. Эти волокна и изделия из них широко используются также в других отраслях народного хозяйства. Химические волокна во многих случаях успешно заменяют хлопок, шелк и другие натуральные волокна, а по целому ряду свойств превосходят их. При этом изделия из синтетических, волокон в не­сколько раз дешевле изготовленных из натурального сырья. Искусственными называют волокна, которые получают переработкой главным образом древесины (целлюлозы) и других сложных органических веществ – природных полимеров (например; хлопкового пуха). Синтетическими называют волокна, получаемые путем синтеза из относительно простых органических и неорганических веществ. Наиболее широко применяемым искусственным волокном является вискозный шелк. Кроме того, вырабатывают немалое количество ацетатного шелка. Их получают соответствующей переработкой целлюлозы, которую растворяют в специальных химически растворителях. Полученный раствор (прядильный раствор) продавливают через тонкие отверстия (фильеры) особого прядильного аппарата. Выступающие из отверстий струйки раствора, затвердевая, образуют тонкие нити, которые с огромной скоростью (сотни метров в минуту. Свойства волокон могут быть различными в зависимости от применяемого растворителя и метода растворения целлюлозы. Для получения вискозного шелка древесную целлюлозу обрабатывают щелочью и сероуглеродом СS2. В результате образуется соединение, растворяющееся в щелочи и образующее при этом густой раствор — вискозу. Вискозные тонкие струйки превращают в нити путем удаления из вискозы щелочи (растворителя), для чего на струйки воздействуют серной кислотой. Наиболее распространенное синтетическое волокно капрон получают из капролактама, который вырабатывают на основе фенола, бензола или циклогексана. Смесь расплавленного при 95-100°С капролактама и необходимых добавок подвергают полимеризации, в результате которой образуется смола - капрон. Ее применяют для приготовления с (плавлением) прядильного раствора, из которого получают капроновое волокно. Капроновое волокно обладает очень высокой механической прочностью, оно не набухает и не уменьшает прочности в воде; капрон не гниет, не боится моли. Благодаря ценным свойствам капрон широко применяют во многих отраслях техники (парашютная ткань, рыболовные сети и т. д.) и для изготовления предметов широкого потребления. Особенно ценные технические и потребительские свойства имеет волокно лавсан, изготовляемое из полиэфирной смолы, которую в свою очередь получают на основе нефтяного сырья. Будучи по внешнему виду сходными с шерстяными, эти волокна отличаются высокой прочностью и упругостью. Ткани из лавсана не мнутся даже при смачивании. Лавсан широко применяют в технике, в том числе в электротехнической промышленности. Из него производят транспортерные ленты, специальные технические ткани и другие изделия. Химический комплекс России Место химической индустрии в развитии экономики страны определяется ее важной ролью как одного из крупных базовых комплексов народного хозяйства России, который обеспечивает:  многие отрасли промышленности и сельское хозяйство сырьем, социальноориентированной продукцией,  способствует формированию прогрессивной структуры производства и потребления,  развитию новейших отраслей и направлений,  обеспечивает экономию и сохранение жизненно важных ресурсов,  повышение производительности труда в смежных отраслях. Все большее значение приобретает использование химических технологий и методов при очистке и обезвреживании жидких и газообразных сред в различных отраслях, переработке и утилизации отходов. Химический комплекс, являясь крупным поставщиком сырья, полупродуктов, различных материалов и изделий (пластмассы, химические волокна, шины, лаки и краски, красители, минеральные удобрения, кормовые добавки, лекарственные препараты и т. д.) почти во все отрасли промышленности, сельского хозяйства, в здравоохранение, сферу услуг, торговлю, науку, культуру и образование, оборонный комплекс, оказывает воздействие на эффективность их функционирования, развитие в них новых перспективных направлений. В химической индустрии насчитывается около 800 крупных и средних промышленных предприятий и свыше 100 научных и проектно-конструкторских организаций, опытных и экспериментальных заводов с общей численностью более 740 тыс. человек. Интенсивное развитие химической промышленности в России во второй половине прошлого века привело к тому, что к 1990 годам потребности внутреннего рынка в химических материалах почти полностью удовлетворялись. По общему объему производства страна вышла на первое место в Европе.