Московская Государственная Академия Тонкой Химической Технологии им. М.В. Ломоносова
Кафедра химии и технологии
основного органического синтеза
Реферат по истории и методологии науки на тему:
«Сырьевая база химического комплекса России»
Выполнил: Михайлова А.
Группа: БМ – 55
Проверил: Серафимов Л.А.
Москва 2006г.
Содержание:
Введение……….……………...………………………………………………..…3
1. Классификация сырья…………………………………………………….4
2. Сырьевая база для отраслей неорганических производств……………5
3. Сырьевая база для отраслей органических производств………………7
4. Топливно-энергетические ресурсы……………………...……………..10
5.Водопотребление……………………………………………………………..10
Заключение………….……………………………………………………………11
Список литературы.
Введение.
Химическая промышленность - одна из важнейших отраслей народного хозяйства, которая во многом определяет состояние российской экономики. В последнее время наблюдается рост потребности в продукции отраслей химического комплекса, что обусловливает необходимость эффективного развития сырьевой базы, расширения ассортимента и повышения качества сырья.
Химическая промышленность в целом — высокосырьеемкая отрасль Характерно использование в отрасли огромного числа наименований сырья: минерального, растительного, животного происхождения, а также воздуха, воды, большую роль играет углеводородное нефтегазовое сырье. Кроме того, химические производства являются крупными потребителями всех видов энергии. Однако очень часто энергоресурсы выступают в химической промышленности и в качестве сырья, и в качестве источника энергии. Например, электроэнергия в электрохимических и электротермических процессах выступает как основной материал. В качестве сырья для получения водорода и кислорода электролизом используют воду, а уголь, нефть и природный газ все в большей степени используют как исходное сырье для производства многих химических производств. Водяной пар во многих случаях непосредственно участвует в химико-технологическом процессе.
Затраты на сырье из-за высокой ценности сырья или значительных удельных его расходов составляют от 40 до 90% в расчете на производство 1 т готовой продукции.
Доля материальных затрат в структуре себестоимости химической продукции по некоторым отраслям приведена в табл. 1.
Таблица 1. Удельный вес материальных затрат в общих затратах на производство химической продукции, %
| Подотрасль промышленности | Сырье и основные материалы | Вспомогательные материалы | Итого |
|
Горно-химическая Производство химических волокон Основная химия Производство синтетических красителей Производство пластических масс и синтетических смол Лакокрасочная |
2,9 48,8 53,6 57,2 67,6 88,3 |
19,8 10,8 8,0 5,4 4,6 1,8 |
22,7 59,6 61,6 62,6 72,2 90,1 |
1. Классификация сырья.
Сырьем называют предметы труда, на добычу или производство которых затрачен труд человека. Нефть и газ в недрах земли – это природные ресурсы. Но те же нефть и газ, добытые и доставленные на поверхность земли,— это уже сырье для промышленности.
В химических отраслях производства применяют разнообразные виды сырья:
1. Первичное.
1.1. Промышленное:
1.1.1. Естественное сырьё (уголь, нефть, природный газ);
1.1.2. Искусственное сырьё (материалы, получаемые обрабатывающей промышленностью, в том числе и химической).
1.2. Сельскохозяйственное:
1.2.1. Сырьё растительного происхождения (хлопок, лен, зерно, лекарственные травы, древесина);
1.2.2. Сырьё животного происхождения (жиры, шерсть, сырая кожа, пушнина).
1.3. Природное (апатиты, карналлиты, угли, сланцы, торф, природные и попутные газы).
2. Вторичное (это продукты уже ранее использованные в промышленном и сельскохозяйственном производстве, потерявшие часть своих потребительских свойств).
Экономический потенциал страны определяется в значительной степени наличием природных ресурсов сырья, их многообразием, уровнем развития сырьевых отраслей промышленности и сельского хозяйства.
2. Сырьевая база для отраслей неорганических производств.
В основном для производства продуктов неорганической химии используют минералы, содержащие фосфор, калий, натрий, серу, бор, бром, йод. Кроме того, такие природные материалы, как поваренная соль, известняк, сульфат натрия, магниевые соли и др.
Калийное сырье в основном используют для производства удобрений, а также перерабатывают в гидроксид и соли калия. В природе имеется много источников соединений калия. Содержание К2О в природных калийных рудах колеблется в пределах от 8 до 20%.
В последние годы в стране предпринимаются усилия для промышленного получения калийных удобрений типа шиинита (К2SO4 Ч MgSO4 Ч 6H2O) из рапы (солевой пульпы залива Кара-Богаз-Гол).
Источником калия служит также зола растительного происхождения (древесная, подсолнечника). В ряде случаев цементная пыль содержит 10 — 15 % К2О.
Калийные соли сосредоточены в Верхнекамском бассейне (Пермская область). Балансовые запасы его исчисляются в 21,7 млрд т.
Сера, серный колчедан служат сырьем для получения серной кислоты. Самородная сера имеется в Куйбышевской области, в Дагестане и Хабаровском крае. Серный колчедан широко распространен на Урале.
Серный колчедан, получаемый флотационным методом при обогащении железных, медных, медно-цинковых; медно-кобальтовых и полиметаллических руд является комплексным видом сырья, содержащим кроме серы, железо, цинк, медь, ванадий и другие редкие элементы, которые пока не извлекаются.
Значительная доля в балансе серосодержащего сырья приходится на сернистые газы медных и свинцово-цинковых производств. Большое внимание уделяется выделению серы из газов нефтепереработки.
В последние годы получает развитие еще один источник серосодержащего сырья — природный газ Оренбургского и Астраханского месторождений, из которого производят ежегодно 1500— 1700 тыс. т серы.
Сырьем, из которого вырабатываются фосфорные удобрения, служат апатиты и фосфориты. Их балансовые запасы в России превышают 8 млрд т. Фосфориты также используются для производства кормовых фосфатов, технических и пищевых солей, фосфорной кислоты.
В Мурманской области расположено самое крупное в мире Хибинское месторождение апатитов с балансовыми запасами в 2,7 млрд т. Попутно с апатитами добывается нефелин. На Кольском полуострове открыто новое месторождение, богатое апатитонефелиновым концентратом — Кондор.
Месторождения фосфоритов в основном сосредоточены в европейской зоне. Среди них выделяются Вятско-Камское (Кировская область) с балансовыми запасами в 1,6 млрд т. Помимо этого, месторождения фосфоритов имеются в Московской (Егорьевское), Курской (Щигровское), Брянской (Полпинское), Ленинградской (Кинги-сеппское), Кемеровской (Белкинское) областях, в Красноярском крае (Телекское), в Иркутской области (Восточно-Саянское).
Имеются также запасы борного сырья. Так, боросиликаты добывают открытым способом на месторождении в Приморье.
Запасы поваренной соли на территории России огромны. Крупнейшие ее месторождения расположены в Пермской (Верхне-Камское), Оренбургской (Илецкое), Астраханской (Баскунчакское и Эльтонское), Иркутской (Усольское) областях, Алтайском крае (Кулундинское, Кучукское), Якутии (Олекминское).
Запасы сульфата натрия, являющегося сырьем для производства стекла, бумаги, мыла, сульфида натрия и других продуктов, размещаются в водах озера Кучук (Алтайский край).
3. Сырьевая база для отраслей органических производств.
Для промышленности органического синтеза важнейшими видами сырья являются непредельные углеводороды — этилен, пропилеи, ацетилен, бутилен, дивинил, изопрен; ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, а также парафиновые углеводороды — метан, этан, пропан, бутан, пентан.
Основными источниками сырья для производства продуктов органической химии являются каменный уголь, природный газ, нефть и ее дистилляты, газоконденсат, попутные газы нефтедобычи, и газы, получаемые в процессе нефтепереработки.
Нефть, например, является сырьем в производства синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей. Её используют как источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт). Кроме того, нефть – это сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.
По запасам нефти Россия занимает шестое место в мире, уступая Саудовской Аравии, Кувейту, ОАЭ, Ираку и Ирану.
В 80-е годы СССР занимал первое место в мире по добыче нефти (более 600 млн т). В последние годы добыча нефти в России упала на 40% с 516 млн т (1990 г.) до чуть более 300 млн т в год (1996 г.) и тем не менее составляет 9% мировой добычи.
В настоящее время нефтяная промышленность Российской Федерации занимает 3 место в мире. По уровню добычи мы уступаем Саудовской Аравии и США.
Нефтяной комплекс России включает 148 тыс. нефтяных скважин, 48,3 тыс. км. магистральных нефтепроводов, 28 нефтеперерабатывающих заводов общей мощностью более 300 млн. т./год нефти, а также большое количество других производственных объектов.
По промышленным запасам природного газа Россия занимает одно из первых мест в мире, а по добыче – первое (около 30% мировых показателей). В Европе наша страна – монополист по запасам этого вида топлива. Добыча природного газа в России с 1990 г. практически не снижалась и осталась на уровне 600 млрд. м3 в год.
Газовые месторождения находятся, как правило, вблизи нефтяных. Наряду с природным добывается попутный газ (вместе с нефтью на нефтяных месторождениях). Раньше при выходе на поверхность он сжигался, теперь научились газ отводить и использовать его для получения горючего и разных химических продуктов. Добыча попутного газа составляет 11– 12% общей добычи газа.
Велико значение угля как топлива и сырья для химической промышленности. Россия занимает второе место в мире после Китая по его геологическими запасам.
Главная особенность топливно-энергетических ресурсов - их неравномерное размещение по территории страны. В основном они сосредоточены в восточной и северной зонах России (свыше 90% их суммарных запасов). В этих регионах находятся наиболее крупные в стране изученные и прогнозные запасы нефти и газа. Общая перспективная площадь по этим видам в Западно-Сибирской и Тимано-Печорской провинциях составляет соответственно 1,5 и 0,6 млн. км2. Выявлены значительные прогнозные запасы газа на западе Якутии. Здесь размещаются крупнейшие, но слабо разведанные угольные бассейны: Тунгусский (общие геологические запасы 2,34 трлн. т.), Ленский (1.65 трлн. т.), Кузнецкий (725 млрд. т.), Канско-Ачинский (600 млрд. т.), Таймырский (234 млрд. т.), Печорский (214 млрд. т.), Южно-Якутский (23 млрд. т.), Иркутский (78 млрд. т.), Улугхемский (18 млрд. т.), Гусино-Озерское месторождение (4,4 млрд. т.), Харанорское месторождение (2,1 млрд. т.), Буреинский бассейн (15 млрд. т.), Верхне-Суйдгунский бассейн (2,2 млрд. т.), Сучанский бассейн (1,7 млрд. т). На Сахалине общие геологические запасы угля составляют 12 млрд. т., в Магаданской области - 103 млрд. т., в Камчатской области – 19,9 млрд. т.
В европейской зоне помимо Печорского бассейна угольные ресурсы расположены в Ростовской области (восточное крыло Донецкого бассейна), в Подмосковном бассейне с геологическими запасами в 19,9 млрд. т., в Кизеловском, Челябинском и Южно-Уральском бассейнах - свыше 5 млрд. т. Угли отличаются большим разнообразием состава и свойств. Почти 35% всех общероссийских запасов представлены бурыми углями.
По эффективности добычи угля на общероссийском фоне резко выделяются два бассейна: Канско-Ачинский и Кузнецкий.
Месторождения нефти и газа расположены в основном на территории Западной Сибири, Поволжья, Урала, Республики Коми и Северного Кавказа.
К сожалению, в последнее время происходит интенсивное снижение добычи нефти. Начавшееся еще в годы советской власти оно стало быстро нарастать после 1991 г. В меньшей степени это сокращение распространилось на более устойчивую газовую отрасль. Так, добыча нефти в России, достигнув максимума в 569 млн. т в 1987 г., в 1991 г. снизилась до 462 млн. т и продолжала подать, достигнув в 1998 г. 303 млн. т, сохраняя при этом тенденцию к дальнейшему падению. Добыча газа сократилась с 643 млрд. куб. м в 1991 г. до 591 млрд. куб. м в 1998 г. В целом за 1991-1998 гг. добыча нефти снизилась на 34%, нефтепереработка — на 43%, добыча угля — на 34%, производство электроэнергии — на 23% и добыча газа — на 8%.
По сравнению с восьмидесятыми годами объемы бурения сократились в 3-5 раз, прирост запасов нефти — в 6 раз, а газа – в 10 раз. При добыче нефти в последние годы на уровне 300 млн. т в год прирост запасов составлял лишь 180-200 млн. т в год, а восполнение запасов газа не превышало одной трети извлекаемых запасов. В 1998 г. прирост запасов нефти составил 77%, а по газу – 57% от добычи.
Из года в год сохраняется большое количество бездействующих скважин. На 1 января 1999 г. их число превысило 35 тыс. скважин, или 26,3% от эксплуатационного фонда. Значительная их часть не имеет перспектив быть восстановленными, поскольку это представляется нерентабельным. Более того, сохранение такого большого количества простаивающих скважин приводит (согласно технологическим нормам) к безвозвратным потерям части извлекаемых запасов, что снижает конечную нефтедобычу на 5-7%.
Высокопродуктивные запасы крупных месторождений в значительной мере выработаны и по крупным залежам происходит интенсивное снижение объемов добычи нефти. Практически весь фонд нефтяных скважин переведен с фонтанного на механизированный способ добычи. Начался массовый ввод в разработку мелких, низкопродуктивных месторождений. Указанные факторы вызвали резкий рост потребностей отрасли в материальных и финансовых ресурсах для своего освоения, выделение которых в условиях экономического и политического кризиса СССР и России было сокращено.
4. Топливно-энергетические ресурсы.
Химическая и нефтехимическая промышленность является крупным потребителем энергоресурсов всех видов — электрических, тепловых, механических, химических, искусственного холода, сжатого воздуха. Они потребляют около 15 % энергии, расходуемой в промышленности. В структуре затрат на производство химической и нефтехимической продукции доля затрат на топливо и энергию составляет 9,5 %.
Электрическую энергию непосредственно используют в химических производствах, основанных на электролизе, электротермии, а также на электромагнитных явлениях. Электроэнергию используют также на силовые нужды. Значительная доля электроэнергии, потребляемой на заводах, тратится на охлаждение получаемых продуктов (перекачка воды в системах оборотного водоснабжения, привод вентиляторов в аппаратах воздушного охлаждения и т. д.).
Тепловую энергию используют в большинстве химических производств, поскольку температурный фактор определяет изменение скорости химических реакций, тепловой режим химико-технологических процессов. Тепловую энергию применяют для нагрева, выпарки, перегонки, сушки, обжига, спекания, плавления и многих других операций в химических производствах. Используют ее в виде пара и горячей воды, раскаленных дымовых газов, получаемых при непосредственном сжигании топлива.
Химические производства потребляют электрическую и тепловую энергию в разных количествах. Например, крупными потребителями энергии считаются производства связанного азота и продуктов органического синтеза, хлора и хлорорганических продуктов, синтетического каучука, химических волокон, пластических масс и синтетических смол.
5. Водопотребление.
Химическая промышленность характеризуется большим водопотреблением. Так, по расходу воды на 1 т продукции химические и нефтехимические производства условно можно подразделить на три группы: неводоемкие (до 50 м3/т), средней водоемкости (50 — 100 м3/т), большой водоемкости (100 — 1000 м3/т). К последним относятся производства химических волокон, пластических масс и синтетических смол, синтетического каучука, ряд электрохимических производств.
Особое значение для химических производств приобретает внедрение оборотного цикла водоснабжения, создание замкнутой системы водопотребления с. минимальным добавлением свежей воды, создание систем очистки сточных вод. Широкое внедрение водооборота в химические процессы, замена водяного охлаждения воздушным, а также совершенствование технологических процессов производства являются основными мероприятиями для сокращения потребления воды в химической промышленности.
Заключение.
Человечество длительное время черпает в огромных количествах минеральное сырье из общей кладовой - земных недр. Вследствие этого значительная часть богатых руд и месторождений, залегающих непосредственно у поверхности Земли или на небольших глубинах, уже истощены. Сегодня за каждую новую тонну приходится платить существенно дороже, чем вчера, а завтра придется платить еще дороже. Перед обществом встала серьезная и неотложная задача бережного и рационального расходования минеральных богатств планеты.
Проблемы, связанные с сырьевыми ресурсами очень остры в наше время. Запасы ресурсов истощены. В основном это энергетические ресурсы. Как следствие необходимо обратить внимание на возобновимые источники энергии. Среди них сейчас наибольшее практическое значение имеет «белый уголь» — энергия водных потоков, однако полное использование гидроэнергоресурсов мира могло бы обеспечить только половину современных потребностей в электроэнергии. Крупнейший возобновимый энергоресурс — лучи Солнца. Теоретически можно ежегодно «перехватывать» почти столько солнечного тепла, сколько содержится во всем ископаемом топливе. Однако практически это неосуществимо из-за малой плотности потока солнечных лучей: солнечные энергетические установки требуют больших площадей. Аналогичным образом дело обстоит с энергией приливов, ветра и внутриземного тепла. Использование этих источников эффективно только в отдельных благоприятных локальных условиях (на побережьях с особо высокими приливами, в районах с устойчивыми сильными ветрами, в местах скопления горячих источников и т. п.).Наибольшие потенциальные возможности таит в себе использование «легкого» ядерного топлива — изотопа водорода дейтерия (путем синтеза из него ядер гелия). Хотя этот источник также в сущности невозобновимый, но практически он неисчерпаем, так как полное использование термоядерной энергии в миллионы раз превысило бы эффект всех других реальных энергических ресурсов. Применение «легкого» ядерного топлива станет возможным, когда будут найдены способы управления термоядерной реакцией.
Также существует опасность растраты неэнергетических ресурсов: биологических, минеральных, пресной воды, свободного кислорода. Выходом из этой проблемы может быть вторичное использование отходов, экономичное использование воды, переход к более долговечным и легким материалам (углепластикам), использование современных средств и технологий при добыче и переработке минеральных ресурсов.
Чрезвычайно важно комплексно использовать сырье, особенно углеводородное, для получения многих видов химикатов и химических материалов. Для химических производств характерны многостадийность технологических процессов, применение различных видов сырья и полупродуктов. Широкое развитие в химии получило внутриотраслевое и межотраслевое комбинирование и кооперирование производств. Возникли химические и нефтехимические комбинаты, в комплексе с газо- и нефтепереработкой. Открываются большие возможности для энергохимического комбинирования (химическая переработка угля, нефти, газа, сланцев).
И, конечно, кроме всего прочего необходима грамотная и целесообразная политика приведения имеющихся ресурсов в целевое и рациональное использование и поддержания их экологического равновесия.