книги / Развитие химической промышленности в СССР (1917-1980) Академия наук СССР, Секция химико-технологических и биологических наук; Научно-исследовательский институт технико-экономическ

Камское, Егорьевское, Полшшское, Кингисеппское, Маардуское и др. Раньше фосфориты этих месторождений после первичного обогащения п дробления использовались в основном в виде фосфоритной муки. В на­ стоящее время значительную часть фосфоритов используют для произ­ водства концентрированных и слояшых удобрений.

Таким образом, в результате плапомерпого геологического изучения недр в СССР создана база фосфорсодержащего сырья, которая обеспечи­ вает рост производства продукции фосфорной промышленности [4]. В на­

ток, использованию новых месторождений фосфатного сырья, способов его добычи и переработки в минеральные удобрения с целью создания мощной сырьевой базы фосфорной промышленности с вовлечением в процесс бедных фосфатных руд5.

КАЛИЙСОДЕРЖАЩЕЕ СЫРЬЕ

Основным сырьем для производства калийных удобрений являются при­ родные калийные соли. Калий —один из основных элементов питания культурных растений. Его соединения широко распространены в приро­ де. Большая часть природных калийных содей используется в качестве минеральных удобрений. Калийпые соли служат также исходным сырьем для производства едкого калия, хлорноватокислого калия (бертолетовой соли), перекиси калия, питрата калия и других соединений.

В дореволюционной России не были известны месторождения калий­ ных солей. Благодаря большим геологоразведочным работам, проведеипым в СССР в районе Соликамска (Северный Урал), в 1925 г. были открыты огромные залежи калийсодержащего сырья, па базе которого сооружены

иэксплуатируются Соликамский и Березниковский калийные комбинаты.

Рост добычи фосфорной руды в СССР см. гл. 9 вб втором томе.

запасами [7, с. 179]. Сложный минералогический состав и низкое содер­ жание калия в рудах указанных месторождений вызвали необходимость разработки высокопроизводительного и экономичного метода обогащения этих солей.

Проблема создания крупной сырьевой базы для ускоренного развития производства бесхлориых калийных удобрений остается актуальной.

СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СОДОПРОДУКТОВ И ДРУГИХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

СССР богат ресурсами сырья для производства содопродуктов и различ­ ных неорганических соединений. Наша страна располагает запасами хло­ ристых солей натрия, калия, магния, сульфата натрия и кальция. Добыча и обогащение этих солей осуществляется с применением высокопроизво­ дительной техники. Обширны запасы каменной поваренной соли, широко применяемой для производства каустической и кальцинированной соды, хлора, металлического натрия н других продуктов. В СССР насчитывает­ ся более 100 месторождений поваренной соли, запасы которой только по промышленным категориям превышают 9,1 млрд, т [8].

Наиболее мощные месторождения поваренной соли в СССР находятся в районах Соликамска на Верхней Каме, Стерлитамака в Башкирии, Артемовска в Донбассе, а также в Иркутской н Тульской областях, в Армении, Белоруссии, Таджикистане, Поволжье и в других районах страны. В последние годы открыты месторождения поваренной соли в Горьковской области и в Башкирии (Яр-Бишкадакское), где мощность слоя соли доходит до 400 м. Во многих месторождениях соль добывают наиболее экономичным способом — путем подземного выщелачивания и перекачки рассола на поверхность для подачи заводским потребителям. Хлористый натрий добывается также совместно с калийными солями п сульфатом натрия и извлекается попутно с ними.

Паша страна богата и морской повареипой солыо, которая также ши­ роко применяется в промышленности. Несмотря на то что запасы пова­ ренной соли практически неисчерпаемы, рациональное, бережное ее ис­ пользование в народном хозяйстве — немаловажная задача.

СССР располагает также запасами иода и брома. Они содержатся в буровых водах бакинских месторождений нефти, па п-ове Челекеп, в рапе Сивашских озер и залива Кара-Богаз-Гол, в солях Верхнекамского калийного месторождения и в ряде других районов.

За годы довоепных пятилеток и в последующий период советские гео­ логи открыли новые месторождения хромовых, марганцевых, титановых и других руд, запасы которых пополнились за последние 10—15 лет и в значительной степени обеспечили развитие соответствующих произ­ водств.

Большой вклад в дело выявления и изучения отечественных место­ рождений минерального сырья, разработки методов обогащения и перера­ ботки его на удобрения, серную кислоту, технические соли п другие химические продукты внесли ученые и инженеры НИУИФа, ГИГХСа, ВНИИГа, ГИПХа, УЯИХИМа, ВИМСа, Леншшгнпрохпма и др. Система­ тическое изучение соляных богатств страны проводилось и проводится в настоящее время Институтом общей и неорганической химии АН СССР.

Выдающаяся роль в изучении природных богатств страны принадле­ жит В. И. Вернадскому, А. Е. Ферсману, II. С. Курпакову, П. И. Преоб­ раженскому, Б. М. Гиммельфарбу, А. Л. Яншину, И. Н. Лепешкову и многим другим советским учепым и инженерам, большим коллективам

—геологов, химиков и фпзпко-хнмпков.

СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА И МЕТИЛОВОГО СПИРТА

В мировой практике для производства синтетического аммиака в течение многих десятилетий применяются молекулярный водород и азот:

ЗНо-f No = 2NH3,

а в производстве метилового спирта — водород и окись углерода:

2Н2 + СО = СНзОН.

На протяжении всей истории развития промышленного производства этих продуктов главным вопросом был и остается поиск наиболее эконо­ мичных способов получения водорода. Что касается азота, то его произ­ водство совершенно не зависит от местных условий, так как источником его получения является атмосферный азот, запасы которого неисчерпае­ мы. Поэтому географическое размещение производства аммиака и мети­ лового спирта зависит главным образом от источника и способа получе­ ния водорода.

Промышленные источники окиси углерода для синтеза метилового спирта весьма разнообразны. Это так называемый синтез-газ (смесь во­ дорода п окиси углерода), получаемый газификацией твердого топлива, сжиганием кокса в кислороде и двуокиси углерода, конверсией метана п т. п. Обычно молярный (объемпый) состав сиптез-газа соответствует смеси СО-{-2Но.

По мере развития азотной промышленности совершенствовались и ме­ тоды получения водорода для синтеза аммиака с применением более про­ грессивных и экономичных видов сырья.

На отечественных предприятиях для производства водорода использо­ вали твердое технологическое топливо (кокс, уголь, антрацит), воду, ме­ тан природного газа, попутные газы нефтедобычи, нефтепереработки, а также отходящие газы других производств (например, синтез-газ при получении ацетилена из углеводородов).

Газификация твердого вида топлива —один из первых в СССР мето­ дов получения технологического газа (смеси водорода и окиси углерода) и последующего его разделения.

Важным источником водорода долгие годы служил коксовый газ, по­ лучаемый попутно при коксовании углей на предприятиях коксохимиче­ ской промышленности. В 50-х годах аммиак вырабатывался на базе кок­ сового газа и твердого топлива. В дальнейшем в связи с ростом потреб­ ления природного газа и пефтегазового сырья в производстве аммиака доля использования коксового газа и твердого топлива резко снизилась (рис. 2). Тем не менее коксовый газ как сырье в некоторых экономиче­ ских районах какое-то время еще может служить источником получения водорода, особенно в условиях ограниченных ресурсов природного газа и нефтегазового сырья. Побочные промышленные газы, содержащие во­ дород и окись углерода, будут использоваться и в дальнейшем.

Электролиз воды для выделения водорода и кислорода применяется пока ограниченно ввиду большого расхода электроэнергии п высокой себестоимости водорода. Одпако этот метод является непревзойдеппым по степени чистоты получаемого водорода и в будущем, возможно, найдет более широкое применение благодаря иаучпо-техинческим достижениям в области электролиза и использованию дешевой электроэнергии, выраба­ тываемой в ядерпых реакторах. В условиях нехватки ресурсов природ­ ного газа электролитический водород может оказаться более надежным

гнозируемом периоде около 20% вы­ рабатываемого водорода может быть использовано пе в химической про­

мышленности, а в качестве горючего в системах с автономным энерго­ обеспечением. В первую очередь надо решить проблему получеппя водо­ рода пе из углеводородов пефти и природного газа, а из воды новыми, бо­ лее совершенными электролитическими и термохимическими способами, позволяющими в какой-то степени снизить капитальные вложения и себе­ стоимость производства водорода. В связи с возрастающим объемом про­ изводства водорода значительные измепепия произойдут в химической техпологип, в частности в производстве аммиака и метилового спирта.

В последние годы в связи с уменьшением мировых ресурсов жидкого топлива п природного газа возникла проблема дальнейшего развития углехимии, поскольку мировые запасы угля значительно больше, чем жид­ кого топлива. В этом направлении ведутся работы как в СССР, так и в ряде зарубежных стран. В химической промышленности и, в частности, в производстве аммиака и метанола возврат к использованию угля, есте­ ственно, должен строиться на основе разработки новой, прогрессивной технологии.

Успешное развитие химии и химической технологии водорода в соче­ тании с внедрением эиерготехиологичеекпх процессов откроет новую стра­ ницу в развитии химической промышленности, в частпости в производ­ стве аммиака и метанола.

лов ежегодно расходуется около 400 тыс. т растительного масла. Приве­ денные ниже данные показывают тенденции расхода растительного масла для производства лакокрасочных материалов (в %) за период с 1970 по 1980 г. (расход масла в 1970 г. принят за 100%) [12].

Интересно изменение структуры потребления растительных масел для производства лакокрасочных материалов (в %) (к концу десятой пяти­ летки'* в целом по СССР и Минхимпрому.

Экономия растительных масел, расходуемых для технических целей, в частности в производстве лакокрасочных материалов, продолжает оста­ ваться важнейшей народнохозяйственной проблемой. Основной путь зна­ чительного сокращения расхода растительных масел — коренное измене­ ние ассортимента лакокрасочных материалов за счет широкого использо­ вания синтетических пленкообразующпх материалов взамен пищевых масел.

За годы девятой и десятой пятилеток в этом направлении достигнуты определенные успехи. Расход масла на 1 т лакокрасочной продукции снизился. В производство были вовлечены такие эффективные замените­ ли, как нефтеполимерные смолы, низкомолекулярные каучуки, побочные продукты переработки полиэтилентерефталата, капролактама, целлюлозы, синтетические жирные кислоты и др. В одиннадцатой пятилетке постав­ лена задача снизить удельный расход пищевых масел, что позволит зна­ чительно уменьшить их потребление на изготовление лакокрасочной про­ дукции [13, с. 55].

Среди растительного сырья важное место занимает также древесина. Она широко применяется в производстве ряда важнейших продуктов лесохимии. Из древесины получают спирты, сахар, глюкозу, белковые дрожжи, т. е. такие продукты, которые ранее получали в огромных коли­ чествах из более ценного сырья —зерна, картофеля, сахарной свеклы. В производстве этилового спирта гидролизом древесных опилок 1 т опи­ лок заменяет 1 т картофеля пли 300 кг зерна. Из 1 т сухих древесных опилок можно получить примерно 370 л этилового спирта или 100 кг глицерина и 500 кг дрожжей.

На основе достижений лесохимии из древесины получают десятки ценных химических продуктов, освобождая большие ресурсы пищевых продуктов. Имеются огромные возможности широкого применения в хи­ мической промышленности сравнительно слабо использовавшегося до сих пор такого сырья, как торф, морские водоросли, солома п т. п.

УГЛЕВОДОРОДНОЕ СЫРЬЕ

Под термином «углеводородное сырье» понимается совокупность различ­ ных видов продуктов коксохимии и нефтепереработки («сухие» и сжижеипые газы, низкооктановые бензины, беизииы первичной гонки), попутный (газовый беизпи), природный и коксовый газы.

Во многих случаях углеводородное сырье называют нефтехимическим, подчеркивая его связь с главным, исходным источником его получения — нефтью, которая представляет собой смесь углеводородов с другими орга­ ническими соединениями [14]. Из нефти можно получить сырье для син­ теза многих химических веществ и продуктов — перегонкой, экстракцией п другими физическими способами и вторичной переработкой — ни ;плнзом, крекингом и др.

Первым углеводородом, который использовался для получения краси­ телей, был бензол, ставший основным исходным продуктом для с*-«поза анилина. Впервые анилин был получен И. И. Зининым восстаиовллом нитробензола сернистым аммонием еще в 1842 г. [15].

Применение и быстрое возрастание роли углеводородов в качестве сырья или полупродуктов тесно связаны с развитием промышленности синтетических полимерных материалов — синтетических каучуков, пла­ стических масс и синтетических смол, синтетических волокон, а также других химических продуктов.

Фундаментальная работа С. В. Лебедева «Исследования в области по­ лимеризации двуэтнленовых углеводородов», опубликованная нм в 1913 г., теоретически определила будущую сырьевую базу синтетическо­ го каучука.

Впериод первой мировой войны было продемонстрировано стратеги­ ческое и оборонное значение натурального каучука как сырья для производства широкой номенклатуры резиновых изделий. В результате начались поиски промышленных методов получения искусственного кау­ чука, из которого могли бы быть изготовлены резиновые изделия надле­ жащего качества. Поскольку химический состав натурального каучука уже был известен, естественно, что внимание исследователей было обра­ щено на углеводороды как подходящее сырье для решения задачи полу­ чения искусственного каучука.

Всамом начале развертываппя исследовательских работ и подготовки

к промышленному освоению синтеза каучука (1928—1930 гг.) нефть и ее производные считались распространенными продуктами и, следователь­ но, возможными видами сырья для получения целевого продукта.

Б. В. Бызов в середине 1915 г. открыл оригинальный способ исполь­ зования нефти или продуктов ее переработки для получения дивинила (исходного мономера при синтезе каучука) путем термического разложе­ ния [16-17]. Над вопросом применения нефти в качестве сырья для получения диенов пирогепетическим разложением работали и многие другие ученые. Значительные работы выполнены в НИИОЛЕФИЫе (Баку), возглавляемом М. А. Далиным, где был разработай процесс пря­ мой гидратации этилена, который получают из газов пиролиза нефти.

Все эти исследования создали предпосылки для развития промышлен­ ности синтетического каучука и дали возможность рассматривать вариан­ ты методов производства синтетического каучука, основанные на нефти как сырьевом источнике [18].

В решениях XVIII съезда партии по третьему пят]глетнему плану предусматривалось создание новых заводов синтетического каучука на основе использования побочных продуктов нефтепереработки (синтети­

ставе Наркомата химической промышленности было создано Управление по производству синтетического спирта.

Уже в 1941 г. было начато использование нефтяного сырья в произ­ водстве хлорпропзводпых этана и этилена [20, с. 5]. Однако нападение па пашу страну фашистской Германии не позволило реализовать наме­ ченную программу, и к ее осуществлению страна приступила лишь по­ сле in «беды над врагом. В послевоенные годы в Сумгаите, Грозном, Куй­

возра1ающих количествах стал использоваться для получения спптетп-

В начале 40-х годов П. Г. Сергеевым п Р. 10. Удрисом был разра­ ботай прогрессивный технологический процесс производства фенола и ацетона из бензола через гидроперекись изопропилбензола (кумола), в котором использовался дешевый пиролизный пропилен. Первые про­ мышленные установки вступили в строй в 1949 г., и в дальнейшем сов­ местное производство фенола и ацетона этим (кумольным) методом на базе пропилена и бензола успешно развивалось. Кумольпый метод стал преобладающим н вытеснил другие способы получения этих продуктов (уже в 1958 г. выработка ацетона через кумол составила 47,7%).

XIX съезд партии наметил дальнейшее расширение использования нефтяного углеводородного сырья. Директивами по пятилетнему плану предусматривалось всемерное развитие производства синтетического каучука и синтетического спирта на базе использования нефтяных га­ зов. К 1958 г. производство синтетического спирта из этилена нефтепе­ реработки достигло 26,5 млн. дкл, что было эквивалентно высвобождению примерно 2,7 млн. т картофеля или 0,86 мли. т зерна [21]. С увеличе­ нием выпуска синтетического спирта возрастала роль нефтехимического сырья в промышленности синтетического каучука, и в 1965 г. практиче­ ски весь каучук вырабатывался пз нефтяных углеводородов (97%).

Несмотря на увеличение потребления углеводородного сырья, доля химикатов, для получения которых использовались углеводороды нефте­ переработки и нефтедобычи, в общем выпуске химических материалов и продуктов оставалась еще невысокой (в 1958 г. составляла 10,7%) [22-23]. Технико-экономические предпосылки для широкого использо­ вания нефтяного и газового сырья заключались в том, что размеры за­ трат на это сырье оказались значительно ниже затрат на другое сырье,

Производство аммиака из природного газа более выгодно, чем из кок­ са и генераторного газа при использовании углей. Удельные капиталь­ ные вложения на 1 т аммиака оценивались в размере 55%, а себестои­ мость—63% по отношению к соответствующим показателям при получе­ нии аммиака из кокса.