книги / Развитие химической промышленности в СССР (1917-1980). Т. 2 Развитие отдельных отраслей химической промышленности

рукцпя электролизера ФВ-500 была модернизирована, и уже в начале 1945 г. включена под нагрузку первая очередь производства тяжелой воды в цехе электролиза.

В дальнейшем процесс электролиза воды был широко использован в нашей стране для получения водорода для нужд синтеза аммиака и од­ новременно для производства тяжелой воды. До пуска первой установки получения тяжелой воды методом низкотемпературной ректификации жидкого водорода основное количество тяжелой воды практически цели­ ком получалось на установках электролиза воды.

Электролитический способ получения водорода и кислорода в послед­ ние десятилетия широко применяется также для удовлетворения потреб­ ности в водороде и кислороде большого количества сравнительно неболь­ ших его потребителей, предъявляющих высокие требования к чистоте газов. Электролитический водород широко используют для гидрогенизации жиров и получения других органических и неорганических продуктов, в системах охлаждения мощных электрических генераторов, в металло­ обработке для создания восстановительной атмосферы, в производство искусственных драгоценных камней и др.

Для большинства мелких потребителей водорода и кислорода особый интерес представляют электролизеры, работающие под избыточным дав­ лением. Впервые эта задача была решена в нашей стране.

В конце 30-х годов в СССР группой специалистов разработана конст­ рукция электролизеров типа ЭФ для получения водорода и кислорода под давлением до 1,5 МПа. Первые электролизеры такого типа были установлены перед Великой Отечественной войной на Ленинградском фарфоровом заводе, и затем они стали широко применяться в различных отраслях народного хозяйства. После войны была создана конструкция электролизеров типа СЭУ для работы под давлением до 1 МПа. Сейчас на предприятиях страны действует более 1 0 0 0 электролизеров для работы под давлением; завершается работа по созданию более совершенного электролизера большой мощности (Ф. 3. Серебряискнй и др.).

Электролитическое производство водорода для крупных его потреби­ телей не может конкурировать с получением водорода из природного газа или нефтяных фракций, однако в связи с ограниченностью запасов при­ родного газа, нефти и угля электролиз воды в будущем получит новое развитие как одни из возможных путей производства больших количеств водорода из воды, для нужд химической промышленности и для замены природного газа. В связи с этим в нашей стране начаты исследования по совершенствованию существующего процесса электролиза воды, а так­ же по разработке высокотемпературного электролиза водяного пара и электролиза с ионообменными мембранами.

*

«Основные направления экономического и социального развития СССР

на 1981—1985 годы и на период до 1990 года», утвержденные на XXVI съезде КПСС, выдвигают большие задачи перед электрохимической про­ мышленностью и наукой. Помимо быстрого роста объема производства, не­ обходимо обеспечить увеличение ассортимента и качества выпускаемой продукции с целью более полного удовлетворения всех запросов народно­ го хозяйства страны.

ГЛАВА ШЕСТАЯ

КАЛЬЦИНИРОВАННАЯ СОДА

Содовая промышленность была представлена в России в начале XX в. тремя предприятиями —Березниковским. Донецким и Славянским содо­ выми заводами. Они выпускали продукцию по аммиачному способу, со­ зданному в последней четверти XIX в. Этот способ основан на реакции взаимодействия раствора хлористого натрия, аммиака и углекислого газа с образованием бикарбоната натрия, выпадающего в осадок, и раствора хлористого аммония с последующим прокаливанием бикарбоната натрия для получения углекислого натрия (кальцинированной соды) и углекис­ лого газа, возвращаемого в процесс. Раствор хлористого аммония после отделения бикарбоната натрия обрабатывается известковым молоком для регенерации возвращаемого в процесс аммиака. При этом образуется раст­ вор хлорида кальция.

Необходимые для содового процесса известь и углекислый газ полу­ чаются при обжиге известняка или мела в известково-обжигательных печах.

В мировой практике аммиачному способу предшествовал процесс по­ лучения соды по методу Леблана, основанный на реакции взаимодейст­ вия сульфата натрия (природного или полученного из хлористого патрия при разложении его серной кислотой) с известняком и углем при высо­ кой температуре. Этот способ не получил сколько-нибудь значительного распространения в России [1, с. 141].

Развитие производства соды аммиачным методом происходило преиму­ щественно на осиове аппаратурного оформления непрерывного процесса, разработанного бельгийской фирмой «Сольвэ».

Фундаментальные научные исследования процесса были выполнены выдающимся русским химиком П. П. Федотьевым. В своей работе «Аммиачно-содовый процесс с точки зрения ученых о фазах», опублико­ ванной в 1903—1904 гг., он теоретически определил оптимальные усло­ вия ведения процесса (см. [2, с. 15; 3]).

Березниковский содовый завод оспован и введен в эксплуатацию в 1883 г. в бывшей Пермской губернии на реке Каме на проектную мощ­ ность 6 тыс. т/год, а в 1900 г. в результате расширения производства и совершенствования технологии она достигла 24,6 тыс. т/год [1, с. 136, 141].

В 1897 г. на заводе создано производство каустической соды химиче­ скими методами [3, с. 22]. Первоначально применялся известковый метод получения продукта, который в дальнейшем был заменен ферритным ме­ тодом.

Сущность известкового метода заключалась в обработке раствора кальцинированной соды известью, а ферритного —в прокаливаппп каль­ цинированной соды при высокой температуре- с окпсыо железа с образо­ ванием феррита натрия, из которого при последующем выщелачивании водой получались раствор каустической соды и возвращаемая в процесс окись железа.

В конце 1891 г. был оспован второй, более крупный, Донецкий содо­ вый завод. В 1896 г. на заводе было выработано 22,6 тыс. т кальцини­ рованной соды. В 1900 г. выпуск продукта достиг 37,3 тыс. т [1, с. 145]. Иа этом же заводе в 1892 г. было создано производство каустической со­

ды по ферритному способу п в 1899 г.—по электролитическому ртутному методу Сольвэ [1, с. 142]. В 1901 г. па заводе был введен в действие цех очищенного пищевого бикарбоната натрия [4, с. 151].

Третье содовое предприятие —Славянский содовый завод —был вве­ ден в эксплуатацию в 1898 г. на базе метода Гоннгмана, применившего па ряде стадий производства кальцинированной соды в отличие от метода Сольвэ менее совершенные периодические процессы. В последующие годы (1899 п 1900) на заводе был построен цех каустической соды по извест­ ковому методу и цех бикарбоната натрия.

Выбор места для создания содовых предприятий определялся в основ­ ном наличием сырьевых ресурсов, необходимых для производства содопродуктов. Поваренная соль на Березниковском и Славянском содовых заводах поступала на производство в виде местных естественных рассо­ лов, па Донецкий содовый завод завозилась по железной дороге со стан­ ции Деконская, карбонатное сырье —известняк или мел — доставлялись по железной дороге или водным транспортом.

Суммарный выпуск кальцинированной соды на всех трех предприя­ тиях в 1900 г. составил 76,5 тыс. т, а вместе с Барнаульским заводом, работавшим по методу Леблана,—82,5 тыс. т [1, с. 145].

Созданию и развитию в России в последней четверти XIX в. содовой промышленности способствовало снятие в 1880 г.—под давлением науч­

чественное содовое производство удовлетворяло потребности рынка, вы­ теснив ввозимую ранее продукцию.

Вместе с тем участие в строительстве заводов иностранного капита­

С 1900 г. и до начала первой мировой войны производство содопродуктов продолжало развиваться и составило в 1913 г. около 160 тыс. т кальцинированной соды [1, с. 205]. Основное количество соды — 92,3 тыс. т —было выработано на Донецком содовом заводе. Здесь к тому времени было осуществлено укрупнение оборудования с установкой но­ вого, более мощного элемента абсорбции —дистилляции производитель­ ностью 260—280 т/сут; было создано производство хлористого аммония.

Наряду с этим существенно улучшилось обеспечение завода сырьем. Так, для снабжепия солью были организованы подземное растворепие каменной соли на месторождении «Карфаген» и подача рассола на завод по 38-кплометровому трубопроводу, в то время наиболее протяженного в мире [1, с. 204]. Мел стал поступать па завод непосредственно с карьера на верхнюю площадку известково-обжигательных печей.

Березниковский содовый завод за время с 1900 по 1913 г. подвергся значительной реконструкции. Паровой привод был заменен электрическим, вместо периодических аппаратов для кальцинации установлены вращаю­ щиеся содовые печи непрерывного действия, осуществлено расширение главного корпуса с наращением его на высоту до 46 м и заменой дере­ вянных конструкций па металлические, организована собственная сырье­

На Славянском содовом заводе к 1913 г. были введены в действие новые агрегаты, что позволило увеличить выработку кальцинированной соды с 14,6 до 26,8 тыс. т/год [1, с. 205].

Первая мировая война привела к уменьшению выработки соды на всех предприятиях, а в годы гражданской войны и интервенции они были остановлены. Первым был пущен в эксплуатацию Березниковский содо­ вый завод —в 1919 г., затем Донецкий содовый завод —в 1921 г., Сла­ вянский содовый завод —в 1926 г. [1, с. 206].

Довоенный уровень производства кальцинированной соды достигнут на Донецком содовом заводе в 1926 г., на Березниковском —в 1927 г. и на Славянском —в 1928 г. Суммарная выработка соды в 1928 г. со­ ставила 207 тыс. т [1, с. 206]. В целях подготовки квалифицированных рабочих кадров для содовых и смежных производств в 1924—1925 гг. на Березниковском, Донецком и Славянском содовых заводах были созданы школы фабрично-заводского ученичества (ФЗУ).

Наряду с восстановлением и развитием народного хозяйства разраба­ тывались и осуществлялись планы дальнейшего подъема содовой промыш­ ленности. Б 1925 г. па Донецком содовом заводе возобновились начатые до войны работы по установке третьего элемента абсорбции —дистилля­ ции, который был введен в действие в 1927 г. [1, с. 207]. С 1925 г. начата эксплуатация нового Секмеиевского мелового карьера с воздушноканатной дорогой. В 1927 г. организовано всестороннее научно-техниче­ ское обследование завода с участием профессоров П. П. Федотьева, Е. И. Орлова, И. А. Тищенко и привлечением молодых специалистов, приобретших производственный опыт для работы в содовой промышлен­ ности [5]. Особое внимание было уделено нормализации технологическо­ го режима и разработке мероприятий по устранению недостатков, вызы­ вающих потери производительности п сырьевых ресурсов.

На Березниковском содовом заводе в 1920 г. приступили к расшире­ нию производства кальцинированной соды с увеличением его мощности по сравнению с довоенным 1913 г. в 2 раза. Была расширена металли­ ческая высотная часть здания, в которой смонтирован второй элемент абсорбции—дистилляции и установлено другое дополнительное оборудо­ вание —карбонизационные колонны, содовые и известково-обжигатель­ ные печи, современные для того времени ротационные компрессоры «Иегер» для подачи углекислого газа в карбонизационные колонны, а также построена силовая станция. Выработка соды в результате вы­ полненных работ в 1928 г. составила 41 тыс. т [1 , с. 206].

Славянский содовый завод в 30-х годах подвергся значительной ре­ конструкции: часть аппаратуры была заменена более совершенной (по типу сольвеевской), в том числе периодически действующие нутч-фильт- ры — вращающимися фильтрами непрерывного действия; в отделении кальцинации вместо двухступенчатых агрегатов для переработки бикар­ боната натрия в кальцинированную соду установлены вращающиеся содовые печи; частпчпо механизирована работа известково-обжигатель­ ных печей, увеличена высотная часть здания, в котором установлен но­ вый элемент дистилляции. В дальнейшем все старые элементы абсорбции

идистилляции заменены на новые [1, с. 207].

В1928 г. по опыту Донецкого завода на Славянском содовом заводе было произведено обследование всех основных отделений цеха кальци-

нпрованиой соды п намечены мероприятия по дальнейшему развитию и усовершенствованию содового производства. Выработка соды в этом году составила 24,3 тыс. т [1, с. 206].

Модернизация аппаратуры цеха кальцинированной соды на Славянском

новлены новые, более мощные элементы абсорбции—дистилляции, порш­ невые компрессоры с электрическим приводом и более мощные компрес­ соры КПС-2 с паровым приводом, изготовленные Сумским машинострои­ тельным заводом, а также ротационные компрессоры фирмы «Демаг». В отделении карбонизации установлены две дополнительные системы карбонаторов, в отделении кальцинации —три содовые печи и декарбонатор для обеспечения содовым раствором цеха каустической соды и производ­ ства бикарбоната натрия. Реконструировано и расширено энергетическое хозяйство завода.

В 20-х годах, наряду с производством кальцинированной соды амми­ ачным методом, было организовано получение в небольших количествах соды из природных содовых озер Петуховского и Михайловского место­ рождений в Западной Сибири. Сода озерной рапы получалась в процессе ее концентрации в летних условиях, вымораживания десятиводного уг­ лекислого натрия в зимний период и его кальцинации в подовых печах с получением кальцинированной соды. Выработка природной соды в 30-х годах достигла 8 тыс. т/год [6 ]. Суммарный выпуск кальцинирован­ ной соды в 1932 г. в стране составил 273 тыс. т.

Развитие содовой промышленности в период 1928—1940 гг. было на­ правлено на обеспечение все возрастающей потребности в содопродуктах. С этой целью расширялись и реконструировались все три действующих содовых завода, закончилось строительство новосодового завода в Славянске.

На Донецком содовом заводе в этот период были установлены четвер­ тый, а в дальнейшем пятый элементы абсорбции—дистилляции и дру­ гая аппаратура содового производства с одновременным расширением сырьевой базы, энергетического и вспомогательного хозяйства. В резуль­ тате производство кальцинированной соды на заводе в 1935 г. достигло 267 тыс. т [1, с. 208]. При реконструкции высотная часть здания цеха была расширена и в ней размещены абсорбционные и дистилляционные колонны, установлены дополнительные карбонизационные колонны, ком­ прессоры с электрическим приводом для подачи углекислого газа и содо­ вые печи; в цехе известково-обжигательных печей сооружены новые печи и гасители извести. На раесолопромысле введены в действие дополнитель­ ные рассольные скважины и проложен к заводу новый рассолопровод большего диаметра, увеличена мощность перекачивающих станций. Осу­ ществлена реконструкция подвесной дороги с Секменевского карьера для обеспечения подачи увеличенного количества мела на завод [5, с. 71].

На Березниковском содовом заводе в 1932 г. была дополнительно рас­ ширена высотная часть здания цеха, в которой установлен третий эле­ мент абсорбции—дистилляции, смонтированы вакуум-фильтр, газовый компрессор и вакуум-насосы, сооружены новые рассольные скважины. Были проведены мероприятия по расширению мощностей на отдельных участках производства и ликвидации «узких мест» на заводе [3, с. 71—

минералогии (Н. Ф. Юшкевич, И. Н. Шокпи п др.) по изучению стадий аммиачио-содового производства [1, с. 209]. Всесоюзный институт содовой промышленности (с 1956 г. Научно-исследовательский институт основной химии) выполнил ряд работ, связанных с изучением физико-химической сущности содового производства и совершенствованием производственных процессов: очистки рассола, интенсификации работы аппаратуры (из­ вестковых печей, дистилляцноииых колони, вакуум-фильтров), автомати­ ческого регулирования и контроля работы карбонизационных колонн и др.

Во время Великой Отечественной войны содовой промышленности был нанесен огромный ущерб. В результате временной оккупации прекрати­ лось поступление кальцинированной соды с содовых заводов Украины. Производство продукции продолжалось лишь на Березниковском содовом заводе. Небольшое количество природной соды получали на Михайлов­ ском содовом заводе в Алтайском крае. Оборудование Славянского ново­ содового завода было эвакуировано в Стерлптамак на площадку, предназ­ наченную для строительства содового завода на базе разведанных место­ рождений соли и известняка. Туда же было направлено оборудование нового цеха каустической соды по ферритному методу с Донецкого содо­ вого завода. Этот цех был введен в эксплуатацию в 1944 г.

Усилия работников содовой промышленности были сконцентрированы на преодолении трудностей военного времени и обеспечении нормальной работы производственных цехов Березниковского содового завода. В 1943 г. для ликвидации трудоемких работ в цехе известковых печей была смон­ тирована канатная дорога для подачи известняка со склада.

Для увеличения ресурсов кальцинированной соды был разработан и осуществлен проект расширения производства природной соды на Михай­ ловском содовом заводе и соответствующего развития общезаводского и транспортного хозяйства.

В послевоенный период перед содовой промышленностью встала зада­ ча восстановить разрушенные войной южные содовые заводы и ввести в

действие Славянский новосодовый и Стерлитамакскнй содовый заводы.

8 марта 1944 г. было введено в эксплуатацию производство кальциниро­ ванной соды в Славянске и вслед за ним 9 мая 1944 г.— на Донецком содовом заводе [4, с. 155].

В 1946 г. в стране было выработано 244 тыс. т кальцинированной соды.

Славянский новосодовый завод па реэвакуированном из Стерлитамака оборудовании был пущен в 1946 г., к 29-й годовщине Великой Октябрь­ ской социалистической революции [4, с. 155]. В 1948 г. он был объединен со старым содовым заводом в Славянский содовый комбинат.

В1950 г. довоенная производительность содовых предприятий была значительно перекрыта и составила 711 тыс. т кальцинированной соды.

Впослевоенный период осуществлялось форсированное строительство

цинированной соды 500 тыс. т/год. В соответствии с разработанным пла­ ном дальнейшего расширения завода мощность цеха кальцинированной соды к концу 1958 г. составила более 600 тыс. т/год.

В 1957 г. па базе содового, цементного и шиферного заводов был соз­ дан Стерлнтамакскпй содово-цементный комбинат. Это позволило более рационально использовать сырьевые и энергетические ресурсы, укруп­ нить вспомогательное хозяйство п сократить административно-управлен­ ческий аппарат предприятия.

Усовершенствованные технологические процессы содового производ­ ства внедрены на действовавших до войны и восстановленных предприя­ тиях.

На основе исследований, проведенных Всесоюзным научно-исследова­ тельским и проектным институтом алюминиевой, магниевой и электрод­ ной промышленности (ВАМИ) в предвоенные годы, па Волховском алю­ миниевом заводе в 1950 г. был освоен новый метод производства содопродуктов на основе комплексной переработки нефелинового сырья на глинозем, кальцинированную соду, поташ и цемент. С этой целью была осуществлена реконструкция завода, работавшего до этого временп на традиционном сырье — боксите — п выпускавшего только глинозем.

В пятой пятилетке комплексная переработка нефелинового концентра­ та, получаемого, наряду с апатитовым концентратом, при переработке апатито-нефелиновой руды Кольского полуострова, в более крупном мас­ штабе была реализована на Пикалевском глиноземном заводе.

Метод предусматривает спекание с известняком во вращающихся пе­ чах нефелинового концентрата, в состав которого входят окислы алюми­ ния, натрия, калия и кремния. В результате спекания получают алюминаты натрия и калия. Образующийся спек после охлаждения выщелачивают с получением раствора алюмината натрия, калия и дикальцийсиликата. Алюминатпый раствор путем карбонизации разлагают на гидроокись алюминия, которая образует прп кальцинации глинозем и раствор карбонатов натрия и калия. Из этого раствора при выпаривании выделяют соду и поташ. Шлам дикальцийспликата перерабатывают на цемент. При реализации данного процесса достигается значительный эко­ номический эффект по сравнению с получением глинозема, содопродук­ тов и цемента из традиционных видов сырья (снижение эксплуатацион­ ных затрат —около 17%, удельных капитальных вложений —до 8%).

За разработку и промышленное освоение метода комплексной перера­ ботки нефелинового сырья в 1957 г. группе инженерно-технических и научных работников: И. Л. Талмуду, О. Н. Захаржевскому, В. П. Почпвалову, Н. И. Влодавцу, В. А. Крочевскому, Ф. Н. Строкову присуждена Ленинская премия [7].

В 60-е годы продолжалось расширение Стерлитамакского содово-це­ ментного комбината п Березниковского содового завода.

На Стерлитамакском содово-цемеигпом комбинате, наряду с расшире­ нием и реконструкцией, было осуществлено и строительство новых кор­ пусов. В них установлена высокопроизводительная колонная аппаратура абсорбции—дистилляции и карбонизации (по типу, освоенному в новом цехе на Славянском содовом комбинате) с превышением мощности по сравнению с проектной в 1,9 раза. Достигнутая к тому времени мощность элемента абсорбции—дистилляции составила 625 т соды в сутки. Парал­ лельно с реконструкцией и строительством производственных корпусов выполнялись работы по расширению сырьевой базы — известкового карь­ ера и рассолопромысла —прокладке дополнительного рассолопровода и