Химия и технология сырья и мономеров Введение Растительное

Химия и технология сырья и мономеров Введение. Растительное сырье. Кукурина Ольга Сергеевна

Химическая промышленность отрасль промышленности, включающая производство продукции из углеводородного, минерального и другого сырья путём его химической переработки.

Крупнейшие химические компании мира Объём продаж в 2005, млрд. долл. Место BASF AG, Людвигсхафен, Германия 53, 2 1 Dow Chemical, Мидланд, США 46, 3 2 Shell Chemicals, Нидерланды/Великобритани я 35, 0 3 Bayer AG, Леверкузен, Германия 34, 1 4 INEOS, Линдхёрст, Великобритания 33, 0 5 Компания, штаб-квартира

Крупнейшие химические компании России Компания, штаб-квартира Объём продаж млрд. руб. Специализация Сибур Холдинг (Москва) 173, 5 (2008, МСФО) Нефтехимия Салаватнефтеоргсинтез (Салават, Башкортостан) 85, 3 (2008, РСБУ) Нефтехимия Нижнекамскнефтехим (Нижнекамск, Татарстан) 77, 8 млрд руб. (2008 год, МСФО) Синтетические каучуки Еврохим (Москва) 73, 1 (2009 год, МСФО) Производство удобрений Уралкалий (Березники, Пермский край) 62, 8 (2008 год, МСФО) Калийные удобрения 37, 5 млрд руб. (2009 год, МСФО) Минеральные удобрения Акрон (Великий Новгород)

Структура химического комплекса в России

Технологическая последовательность получения полимеров: Источник сырья Земная кора Сырье: древесина, уголь, газ, нефть Мономеры: полимеризационные, поликонденсационные Полимеры

Полимеризационные мономеры Это непредельные соединения, содержащие двойные или тройные связи: диены (бутадиен– 1, 3; изопрен - основа синтетического каучука), стирол. вещества циклического строения

Мономеры для поликонденсации содержат в молекулах функциональные группы, при этом реакция полимеризации сопровождается выделением низкомолекулярных веществ (Н 2 О, HCl, NH 3 и др. ). • Например, соединение с двумя разнородными функциональными группами: аминокислоты H 2 N - R - COOH → полиамиды оксикислоты HO - R - COOH → полиэфиры; • или два соединения, каждое из которых содержит одинаковые функциональные группы, способные взаимодействовать с группами другой молекулы: двухатомные спирты и двухосновные (дикарбоновые) кислоты: HO-R-OH + HOOC-R`-COOH → полиэфиры. диамины и двухосновные кислоты: H 2 N-R-NH 2 + HOOC-R`-COOH → полиамиды.

Сырье природные материалы, используемые в производстве промышленной продукции.

Требования к сырью малостадийность производственного процесса; агрегатное состояние системы; минимальное рассеяние подводимой энергии; минимальные потери энергии с продуктами; возможно более низкие параметры процесса (температура, давление); максимальное содержание целевого продукта в реакционной смеси.

По степени значимости сырье распределяется Нефть и нефтепродукты. Газ (попутный и природный). Уголь. Растительное сырье.

Растительное сырье сельскохозяйственное (жиры, масла, сахаристые вещества, крахмал) лесохимическое

Жиры и масла пищевые растительные масла пальмовое масло технические масла животные жиры и китовый жир Гидролизом различных триглицеридов получают природный глицерин и жирные кислоты.

Общая формула жиров – это смешанные триглицериды жирных кислот C 16 и. С 18 где R, Rl, R 2 - радикалы жирных кислот. Наиболее часто в образовании жиров участвуют: стеариновая CH 3(CH 2)16 COOH, пальмитиновая (гексадекановая) С 16 олеиновая СН 3(СН 2)7 СН=СН(СН 2)7 СООН кислоты.

По происхождению природные жиры делят на Животные имеют твердую или мазеподобную консистенцию и не способны к высыханию. Растительные масла (кроме пальмовых) имеют жидкую консистенцию, многие из них способны к высыханию с образованием на поверхности твердых и эластичных пленок.

Разнообразие жиров и масел обусловлено Многокомпонентным составом. Различием углеводородных радикалов R, R 1 и R 2 в их составе. Эти радикалы могут быть насыщенными (их обозначают как S – от англ. saturated) и ненасыщенным (U – unsaturated). • Так, в соевом масле содержится 53, 5 % триглицеридов UUU, 36, 5 % SUU, 6, 0 % SUS, 1, 8– 1, 9 % SSU и USU и 0, 3 % USU.

Свойства жиров Животные жиры – твердые легкоплавкие вещества легче воды (плотность 0, 91– 0, 94 г/см 3), плохо проводят тепло. Большинство растительных масел – жидкости, застывающие ниже 0° С (подсолнечное – от – 16 до – 19° С, оливковое – от – 2 до – 6° С и потому оно легко замерзает), но известны и твердые (кокосовое, пальмовое, пальмоядровое, масло какао). Кипят масла при атмосферном давлении лишь при высокой температуре (порядка 300° С) и при этом разлагаются; их можно перегонять только в вакууме. Жиры с более короткими углеродными цепочками, а также жиры, содержащие в этих цепочках двойные связи, более мягкие или жидкие, к последним относятся в основном растительные масла.

Производство. Растительные масла Путем прессования или экстрагированием – растворением в нагретом органическом растворителе (бензин, спирт, гексан и т. п. ) с последующей его отгонкой. Если растительное масло подверглось только фильтрации, оно называется нерафинированным и в нем сохраняются полезные биологически активные вещества – витамины, фосфолипиды, стерины и др. После полной очистки, в том числе адсорбентами, получают осветленное рафинированное масло, в котором сохраняются в основном триглицериды.

Животные жиры Основным методом получения жиров является вытапливание. Перед вытапливанием жировые ткани сортируют, промывают водой и измельчают. При мокром методе жировую ткань обрабатывают водой и водяным паром в автоклаве под давлением до 3 4 атм. При сухом методе жиры выплавляют на открытом огне или в обогреваемых котлах; испаряющаяся при этом влага удаляется в атмосферу или отсасывается. Для улучшения качества получаемых жиров их подвергают дополнительной очистке путем отстаивания и рафинирования.

Гидролиз жиров осуществляют перегретым паром при 200– 225 °С и давлении 20– 25 атм, либо в присутствии различных кислотных или щелочных катализаторов. При щелочном гидролизе образуются соли жирных кислот – мыла. Гидролизом жиров получают также стеарин – полупрозрачную жирную на ощупь массу белого или желтоватого цвета. Стеарин – это смесь твердых жирных кислот, среди которых преобладает стеариновая (обычно с примесью пальмитиновой и олеиновой), которая плавится в интервале 50– 65 °С (в зависимости от состава).

Лесохимическое сырье Древесная целлюлоза - один из наиболее многотоннажных продуктов «химического использования» древесины.

Состав древесины Органическое вещество – 99 % • Целлюлоза; • Лигнин; • Гемицеллюлоза. Неорганический остаток (зола) – Са, K, Mg и др. Элементный состав: • • Углерод – 49 %; Кислород – 44 %; Водород – 6 %; Азот – 0, 1÷ 0, 3 %. Na,

Целлюлоза природный полимер, полисахарид с общей формулой (С 6 Н 10 О 5)n, где n=6000 ÷ 14000. Нерастворим в воде, органических растворителях.

Лигнин полимер ароматической природы (полифенол) сложного строения, содержащий больше углерода и меньше кислорода. Химически нестоек, легко окисляется, взаимодействует с хлором, растворяется при нагревании в щелочах, в водных растворах сернистой кислоты и ее кислых солей.

Гемицеллюлоза Смесь полисахаридов пентозанов (С 5 Н 8 О 4)n и гексозанов (С 6 Н 10 О 5)n , но с более короткими цепями молекул и меньшей стойкостью.

Способы получения целлюлозы Кислотные (сульфитный и бисульфитный) Щелочные (сульфатный и нейтральный) – наиболее распространенные. Нейтральный – варочный раствор, содержит в основном моносульфиты, имеющие реакцию близкую к нейтральной.

Химические продукты, получаемые из древесины

Натуральный каучук Высокомолекулярный углеводород (C 5 H 8)n, цис- полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи Hevea brasiliensis, кок-сагыза (разновидности одуванчика) и других растений.

Крахмал заключает в себе основные энергетические ресурсы растений. Для выделения крахмала из картофеля массу перетертого картофеля обрабатывают водой и отделяют крахмал отстаиванием или центрофугированием. в случае кукурузы ее сначала проращивают, ростки отделяют (получают кукурузное масло) и дальше обрабатывают водой.