Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
через алюминатный раствор двуокиси углерода, которая связывает ионы Na+ в виде соды. Отделенную от раствора гидроокись алюминия прокаливают (кальцинация), получая продукт, содержащий до 99% Al2O3. Выход окиси алюминия в готовый продукт не превышает 60%.
Производство алюминия осуществляется из глинозема, растворенного в криолите Na3AlF6. Криолит как растворитель глинозема удобен потому, что он достаточно хорошо растворяет Al2O3, не содержит более положительных, чем алюминий, ионов, достаточно электро-проводен, но в то же время обеспечивает выделение тепла, необходимого для плавления электролита, образует с глиноземом сплавы, температура плавления которых много ниже темпера-
Рис. 61. Схема электролизера с самообжигающимися анодами:
1 — угольные плиты; 2 — огнеупорный кирпич; 3 — кожух; 4 — стальньїе штыри, 5 — токоподводящие Шины, 6 — алюминиевая обечайка; 7 — анод, 8 — Рама, 9 — анодная масса, 10 — угольные блоки; Il — катодный т"окоподвод
туры плавления чистого глинозема (2050° С). Диаграмма плавкости системы Al2O3—Na3AlF6, построенная Федотьевым и Ильинским и представленная на рис. 60, показывает, что при растворении в криолите 15% глинозема температура плавления электролита становится равной 938° С. Практически электролиз ведут при содержании в электролите около 10% Al2O3 при 950—1000° С. Схематически процесс электролиза сводится к выделению на катоде расплавленного алюминия и сгоранию угольного анода за счет выделившегося на нем кислорода. При температуре электролиза 1000° С плотность алюминия 2,35 г/см3, а плотность криолита, содержащего 10% глинозема, 2,03 г/см3. Алюминий, как более тяжелый, собирается на дне ванны и периодически из нее извлекается. Поскольку в процессе электролиза аноды разрушаются, для непрерывной работы ванны необходима специальная конструкция анодов.
Ванны с самообжигающимися анодами работают без смены анодов. Схема такой ванны приведена на рис. 61. Кожух ванны футерован огнеупорным кирпичом и угольными плитами. Дно ванны является катодом, оно выложено из угольных блоков, к которым подводится стальной токоподвод. Над ванной на раме подвешен так называемый самообжигающийся анод, состоящий из алюминиевой обечайки, в которую загружена анодная масса (смесь антрацита, кокса, каменноугольной смолы и пека). В верхней части анода масса находится в пластическом состоянии, в нижней, подверженной действию высоких температур, — в твердом. По мере сгорания анод механизмом, находящимся на раме, опускается, масса в нем спекается и превращается в угольный блок. Алюминиевая обечайка периодически наращивается и ее догружают электродной массой. Ток к аноду подводится при помощи токопр'оводящих шин через стальные штыри, забитые в тело анода. При сгорании анода нижний ряд штырей вынимается и они забиваются в новый ряд вверху. Таким образом, самообжигающиеся электроды являются электродами непрерывного действия. Процесс электролиза ведут при напряжении 4,2—4,5 В, нагрузке 80 000—•15O 000 А, с выходом по току 88—90%. Расход энергии составляет 16 100—16 200 кВт-ч/т. Алюминий, полученный электролизом глинозема, содержит примеси, в основном железо и кремний. Для получения чистого алюминия его подвергают рафинированию.
химическая переработка топлива
1. общие вопросы
Топливом называют существующие в природе или искусственно изготовленные горючие органические вещества, являющиеся источником тепловой энергии и сырьем для химической промышленности. В Советском Союзе уделяется большое внимание развитию топливной промышленности. В 1975 г. в стране было добыто свыше 701 млн. т угля, 491,0 млн. г нефти и 289 млрд. м3 природного газа. В течение ближайших лет в топливном балансе страны доля угля будет снижаться, хотя добыча его в абсолютных величинах возрастет.
Бурное развитие промышленности органического синтеза — производство пластических масс, химических волокон, синтетических каучуков, лаков, красителей, растворителей и т. п. требует огромных количеств углеводородного сырья, которое получается в результате химической переработки различных топлив. До недавнего времени основным источником сырья для органического синтеза был уголь, из которого при коксовании получают бензол, толуол, ксилолы, фенол, нафталин, антрацен, водород, метан, этилен и другие продукты. В нефти, находящейся в недрах земли, всегда присутствуют растворенные газы, которые при добыче выделяются из нее. Эти так называемые попутные газы содержат метан, этан, пропан, бутан и другие углеводороды. На 1 т нефти в среднем приходится 30—50 м3 попутных газов, которые являются чрезвычайно ценным сырьем для химической промышленности. Источником углеводородного сырья служат также газы, получаемые при переработке нефти; крекинге, пиролизе, риформинге. В этих газах содержатся предельные углеводороды: метан, этап, пропан, бутаны и непредельные углеводороды: этилен, пропилен и др. Наряду с газообразными углеводородами при переработке нефти могут быть получены ароматические углеводороды: бензол, толуол, ксилолы и их смеси.
Одним из важных видов химического сырья является природный газ, содержащий до 98% метана. Природный газ в химической промышленности используется для производства органических продуктов и аммиака. Древесина и древесные отходы — источник получения целлюлозы, этилового спирта, уксусной кислоты, фурфурола и Ряда других продуктов. Из сланцев и торфа производят горючие Газы, сырье для производства масел, моторных топлив, высокомо-Лекулярных соединений и т. п. Все топлива можно разделить по агрегатному состоянию на твердые, жидкие, газообразные; по происхождению — на естественные и искусственные. Естественные топ-Дива: твердые — угли, дрова, сланцы, торф; жидкие — нефть; га-
