Основы промышленного производства

Производство бумаги осуществляется в бумагоделательном цехе. Бумагоделательная машина представляет собой сочетание ряда механизмов, выполняющих разнородные операции. С одной стороны в машину непрерывно поступает жидкая бумажная масса, а с другой выходит готовая бумага, которую снимают в виде больших рулонов. Годовая производительность такой машины составляет 120-140 тыс. т бумаги.

По воздействию на окружающую среду эта отрасль остаётся одной из проблемных по величине токсичных выбросов в атмосферу и сбросов в воду, и экологической опасности для природной среды.

Отрасль отличается большой отходностью, скудностью средств очистки и нейтрализации токсичных выбросов и сбросов, применением на производстве опасных химических веществ, наличием цехов, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду. Негативную роль играет тот факт, что многие предприятия отрасли являются предприятиями-гигантами. Это означает большие объёмы выбросов и сбросов, а также огромные концентрации токсичных веществ в атмосфере и речных системах в районе работы предприятия. Основными источниками загрязнения атмосферы с сульфат-целлюлозном производстве являются: содорегенерационный, варочнопромывной, известерегенерационный и отбельный цеха, окислительная установка, цех приготовления отбельных растворов.

Билет№15

Современная лесохимическая промышленность — это важная отрасль химической переработки древесины, объединяющая разнообразные производства, основой которых являются: термическое разложение древесины (пиролиз) и канифольно-скипидарное производство. В нее включается также малая лесохимия, использующая, в частности, живые элементы дерева, и некоторые другие производства. Термическое разложение древесины

При нагревании древесины без доступа воздуха происходит ее разложение. Этот процесс называется сухой перегонкой, или пиролизом, древесины. Процесс сухой перегонки является одним из наиболее старых промышленных способов химической переработки древесины, однако химизм его до сих пор не выяснен полностью. Состав и количество продуктов термического разложения зависят в основном от температуры нагревания, его продолжительности, среды, в которой проводится разложение, и от породы древесины.

Главные реакции распада идут примерно при температуре до 350° С. При этом выделяются большие количества С02 и жидкого дистиллята, содержащего уксусную кислоту, ее гомологи и метанол, а затем начинают выделяться смолы легкие и затем тяжелые. На конечной стадии сухой перегонки - при температуре до 500°С - образуется незначительное количество жидких продуктов, главным образом выделяется тяжелая смола. Образуются также газы С02, СО и углеводороды. Остаток сухой перегонки представляет собой древесный уголь.

Таким образом, продуктами сухой перегонки являются: уголь, жидкий дистиллят и газы. Жидкий дистиллят, обычно называемый жижкой, при стоянии разделяется на два слоя: верхний водный слой, называемый подсмольной водой, и смоляной слой, называемый отстойной, или осадочной смолой.

Выход продуктов пиролиза значительно колеблется в зависимости от температуры и продолжительности процесса. В среднем для обычных древесных пород получается 30-35% угля, 45-50% жидкого дистиллята и 15-20% газов. При этом выход уксусной кислоты составляет для хвойных пород 2,5-3,5%, для лиственных пород 7%, выход метанола соответственно 0,7-0,9 и 1,2% от абсолютно сухой древесины.

По объему производства канифольно-скипидарным продуктам принадлежит ведущее место среди лесохимических товаров. Ежегодное мировое производство канифоли превышает 1 млн. т., а скипидара — 250 тыс. т. Если 15—20 лет назад в СССР около 90—95 % канифоли получали из живицы, то на сегодняшний день более 35 % канифоли приходится на долю экстракционной и талловой, большую долю скипидара составляет сульфатный. Производство канифоли в СССР превысило 160 тыс. т в год.

Лесопромышленные комплексы. Для более полного использования древесины, максимальной утилизации отходов ее заготовки и переработки строят вместо отдельных территориально и организационно не связанных предприятий лесопромышленные комплексы. Эти комплексы включают все важнейшие лесообрабатывающие производства и выпускают широкий ассортимент продукции механической и химической переработки древесины, включая производственные отходы. ЛПК размещают в основных лесозаготовительных районах, в непосредственной близости от леспромхозов, с которыми они объединяются. Это исключает нерациональные дальние перевозки и отходы лесозаготовок.

Создание ЛПК означает принципиально новый подход к использованию лесных ресурсов и организации всей лесоперерабатывающей промышленности. На смену практиковавшемуся веками экстенсивному использованию естественных запасов древесины, с которым связано характерное для лесозаготовительной промышленности непрерывное перемещение по территории, приходит интенсивная эксплуатация отдельных лесных массивов на основе системы регулярного и целенаправленного возобновления их ресурсов. Лесозаготовительная промышленность, т.о., перестает быть только заготовительной, а превращается в лесное хозяйство.

Экономическая эффективность ЛПК несоизмеримо выше эффективности отдельных лесоперерабатывающих предприятий. При этом намного полнее и рациональнее используются ресурсы лесного сырья, что позволяет сохранить леса не только в качестве источника древесины, но и как естественный ландшафт, благотворно влияющий на условия жизни людей. Хорошо известно, что площадь лесов катастрофически сокращается под ударами всевозрастающих потребностей древесины и в пахотных площадях в связи с ростом общей численности человеческой популяции. Виды нарушения экологичности использования лесных ресурсов: нарушение действующих правил и норм лесопользования; технология трелевки и вывозки древесины противоречит защитным функциям горных лесов (применение гусеничных тракторов ); приводит к разрушению почвенного покрова, сдирания лесной подстилки, усиление эрозионных процессов, уничтожению подроста и молодняка; лесовосстановительные работы не успевают за вырубкой леса в силу плохой приживаемости посадок, как следствие в небрежности в уходе. Лесозаготовки на территории края ведут более 30-и предприятий, заготавливающих 1,6 — 1,7 млн. куб. м. древесины. Мебельные, деревообрабатывающие, тарные предприятия перерабатывают до 800 тыс. куб. м. круглого леса и 250 — 270 тыс. куб. м. пиломатериалов. Традиционные лесохимические производства образовывали большие количества жидких органических веществ. Выбросы этих отходов (главным образом в парах и в капельной фазе в воздух) приводят к масштабным загрязнениям, вплоть до локальных техногенных экологических катастроф. В связи с этим в настоящее время одним из важнейших направлений развития отрасли является внедрение очистки сбросов. Особо перспективны современные технологии, исключающие образование выбросов в окружающую среду.  такие технологии уже появились и внедрены в производство в углежжении, в производстве талловых продуктов и некоторых других направлениях лесохимии.

• Пирометаллургический  цикл цветных металлов.

Пирометеллургический способ состоит в получении меди путем ее выплавки из медных руд. Он включает обогащение руды, ее обжиг, плавку на полупродукт — штейн, выплавку из штейна черной меди, ее рафинирование, т. е. очистку от примесей.

Билет №16

25. Виды химических волокон и их получение. Современная текстильная промышленность наряду с натуральными волокнами перерабатывает огромные массы химических — искусственных синтетических — волокон. Химические волокна во многих случаях успешно заменяют хлопок, шелк я 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 химических растворителях. Полученный раствор (прядильный раствор) продавливают через тонкие отверстия особого прядильного аппарата. Выступающие из отверстий струйки раствора, затвердевая, образуют тонкие нити, которые с огромной скоростью наматывают на бобины. Свойства волокна могут быть различными в зависимости от применяемого растворителя и метода растворения целлюлозы.

Для получения вискозного шелка древесную целлюлозу обрабатывают щелочью и сероуглеродом. 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. По вискозному способу производят также штапельное волокно. Для его получения нити вискозного шелка собирают толстым жгутом, который затем разрезают на части определенной длины и таким образам получают соответствующей длины волокна. Такое резаное волокно называют штапельным.

Ацетатный способ, по которому получают ацетатный шелк, заключается в обработке хлопковой или древесной целлюлозы уксусным ангидридом в присутствии уксусной и серной кислот. В результате образуется ацетил целлюлоза. Благодаря доступности и дешевизне сырья более массовым является производство вискозного шелка. Но удельный вес ацетатного шелка постепенно возрастает.

Синтетические волокна получают главным образом из полиамидных смол (полиамидные волокна), вырабатываемых на основе нефтяного, газового и угольного сырья. Особенно ценные технические и потребительские свойства имеет волокно лавсан, изготовляемое из полиэфирной смолы, которую. В свою очередь получают на основе нефтяного сырья. Фактором, влияющим на размещение производства химических волокон, является и относительно низкая транспортабельность готовой продукции (большой объем на единицу веса) по сравнению с потребляемым для ее изготовления сырьем.

Пластмасса.

Свойства, применение и получение пластмасс. Пластические массы, или пластмассы, нашли большое применение во всех отраслях народного хозяйства, а также для изготовления самых разнообразных предметов широкого потребления.

Из различных пластмасс производят детали машин, изоляцию для электрических проводов, телефонную, телеграфную и радиоаппаратуру, посуду, авторучки, плащи, детские игрушки и др.

Пластмассы отличаются высокой механической прочностью при одновременной легкости (пенопласты). Они тверды, но хорошо обрабатываются резанием и давлением. Пластмассы обладают стойкостью против атмосферных воздействий, кислот, солей, щелочей. Некоторые пластмассы прозрачны, как стекло. Большинство из них обладает хорошими электроизоляционными свойствами и малой теплопроводностью.

Существенным недостатком многих пластмасс является их низкая термостойкость.

Пластичность — это способность вещества изменять свою форму под влиянием температуры и давления и сохранять ее впоследствии.

В настоящее время пластмассы производят преимущественно методами полимеризации и поликонденсации углеводородов главным образом нефтяного происхождения (раньше из целлюлозы).

Основой большинства современных пластмасс являются, как уже известно, различные полимеры, в том числе синтетические смолы. Для получения изделий из пластмассы приготовляют смесь смолы с наполнителем и другими добавками (в виде порошка) и соответственно ее обрабатывают. Методы получения изделий из этой смеси различны в зависимости от свойств смолы.

Смеси с термопластичными смолами прессуют в горячих пресс- формах на механических или гидравлических прессах. При охлаждении пластмассовые изделия твердеют и сохраняют полученную форму. Смеси с термореактивными смолами прессуют в холодных пресс- формах с последующим их подогревом, при котором изделия приобретают необходимую твердость.

Для изготовления изделий из термопластичных смесей кроме прессования применяют метод литья под давлением. При этом смесь разогревают почти до жидкого состояния, что обеспечивает хорошее заполнение формы. Затвердевшая в форме жидкая смесь превращается в соответствующее изделие из пластмассы.

Применяют также метод непрерывного выдавливания разогретой (размягченной) массы через отверстия соответствующей формы. Так получают изделия с одинаковым поперечным сечением и значительной длиной (трубки, стержни и т. п.).

Билет № 17

Технология добычи угля и производства кокса. Влияние на окружающую среду.

В нашей стране применяется 4 способа извлечения угля: ручной, буровзрывной, гидравлический и механический.

Ручной способ с использованием отбойных пневматических молотков находит ограниченное применение и сейчас он интенсивно заменяется механическим. Буровзрывной способ применяется для разработки крутых и наклонных мощных пластов с устойчивыми боковыми породами, преимущественно в Кузнецком, Печорском и Кизеловском угольном бассейнах.

Гидравлический способ выемки угля является принципиально новым технологическим направлением в угледобывающей промышленности. В качестве оборудования при гидродобыче применяются гидромониторы и насосы. Применяются следующие способы гидравлической выемки: взрывогидравлический, гидравлический, бурогидравлический. При взрывогидравлическом способе добыча угля осуществляется буровзрывным способом, а смыв горной массы в забое производится струей воды под давлением 25 - 40 атм с последующей гидротранспортировкой ее на поверхность. При механогидравлической выемке зарубка и отбойка угля производится комбайнами с одновременным смывом угля струей воды под давлением 2 - 6 атм. При гидравлической выемке процессы зарубки, отбойки и смыва осуществляются струей воды под давлением 85 - 90 атм. Перемещение угля и породы к шахтному стволу и доставка его на поверхность производятся гидротранспортом. Применение гидромеханизации способствует значительному повышению производительности и безопасности труда, однако он еще не получил широкого распространения отчасти из-за того, что его применению препятствуют некоторые горно-геологические и климатические условия. Механизированный способ извлечения угля является основным при угледобыче. Осуществляется он врубовыми машинами, комбайнами, комплексами и агрегатами с передвижной механизированной крепью. Врубовые машины механизируют только процесс подрубки угольных пластов для последующей выемки угля буровзрывным способом. Погрузка угля на конвейер производится вручную, поэтому врубовые машины в ограниченном количестве применяются лишь на пластах со сложными горногеологическими условиями, где комбайны и комплексы не могут пока применяться. Угольные добычные комбайны представляют собой комбинированные горные машины, выполняющие одновременно операции по разрушению полезного ископаемого, его дроблению, а также погрузки на скребковые конвейеры. По ширине рабочего органа различают широкозахватные (свыше 1 м) и узкозахватные (до 1 м) комбайны.