Схема процесса растворения хлорида натрия


Теория электролитической диссоциации

Цели. Сформировать у учащихся понятие «электролитическая диссоциация» на основе атомно-молекулярного учения, теории электролитической диссоциации С.Аррениуса и гидратной теории растворов Д.�.Менделеева. Вскрыть причину электропроводности растворов, обсудить значение и применение теории. Оборудование и реактивы. Пробирки, два мерных цилиндра, пипетки, прибор для проверки электрической проводимости растворов, стаканы, стеклянные палочки; вода, концентрированные серная и уксусная кислоты, твердые гидроксид натрия, хлорид натрия, сульфат меди(II), 100 мл раствора метилоранжа в ацетоне, растворы сульфата меди(II), хлорида натрия, гидроксида кальция, нитрата бария, хлорида бария, нитрата серебра, соляной кислоты, карбоната натрия, хлорида магния, хлорида алюминия, цинк гранулированный, железо – порошок, алюминий гранулированный.

План изложения темы

  • Свойства водных Рё неводных растворов различных классов неорганических соединений.
  • Растворение РІ РІРѕРґРµ СЃ точки зрения электронной теории.
  • Диссоциация электролитов РІ растворе.
  • Степень электролитической диссоциации. Слабые Рё сильные электролиты.

РҐРћР” РЈР РћРљРђ

Учитель. �звестно ли вам, что вещества растворяются не только в воде, но и в других растворителях? Если да, то приведите примеры. (Учащиеся приводят примеры растворения веществ.) Выясним, нужен ли растворитель для протекания реакции и важна ли в этом случае природа растворителя. Возьмем концентрированную серную кислоту и опустим в нее цинк. Произойдет ли реакция? (Проводит лабораторный опыт.) Ученик. Цинк реагирует с концентрированной серной кислотой при нагревании. При этом выделяется газ SO2 (пишут на доске уравнение реакции):

Учитель. Выделяется ли водород? А теперь перельем содержимое пробирки (из опыта) в пробирку с водой, очень осторожно. Реакция пошла, выделяется много тепла. Обратите внимание, без воды реакция почти не шла, хотя вода при обычных условиях не взаимодействует с цинком. Проделаем еще один опыт. Смешаем сначала твердые вещества: гидроксид натрия и сульфат меди(II), а затем их растворы. Реакция между твердыми реагентами не происходит, а в растворе образуется голубой осадок. Запишите в тетрадях уравнение химической реакции:

2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4.

�з результатов опытов сделаем вывод, что вода в химических реакциях вовсе не пассивная среда. Под ее влиянием вещества испытывают изменения. Вода заставляет электролиты распадаться на ионы. Рассмотрим процесс растворения электролитов в воде. Для этого придется вспомнить, что такое валентность и какие виды химической связи вам известны. Ученики отвечают на поставленные вопросы. При рассмотрении ионной связи акцентируем внимание на модели кристаллической решетки хлорида натрия. Ковалентную полярную связь повторяем на примере строения молекул воды.

Учитель. В целом молекула воды не заряжена. Но внутри молекулы Н2О атомы водорода и кислорода располагаются так, что положительные и отрицательные заряды находятся в противоположных концах молекулы (рис. 1). Поэтому молекула воды представляет собой диполь.

Механизм электролитической диссоциации NaCl при растворении поваренной соли в воде состоит в последовательном отщеплении ионов натрия и хлора полярными молекулами воды. Вслед за переходом ионов Na+ и Сl– из кристалла в раствор происходит образование гидратов этих ионов. (Далее веду объяснение по рисунку (рис. 2, см. с. 36) учебника: Фельдман Ф.Г., Рудзитис Г.Е. Химия-9. М.: Просвещение, 1999, с. 4.) А как реагируют с молекулами воды полярные молекулы электролита? Рассмотрим это на примере соляной кислоты (рис. 3, см. с. 36).

При растворении в воде соляной кислоты (в молекулах HCl cвязь между атомами ковалентная сильнополярная) происходит изменение характера химической связи. Под влиянием полярных молекул воды ковалентная полярная связь превращается в ионную. Образовавшиеся ионы остаются связанными с молекулами воды – гидратированными. Если растворитель неводный, то ионы называют сольватированными.

Наличие ионов в растворах кислот, щелочей и солей можно доказать реакциями обмена. Проведем следующие опыты:

взаимодействие сульфата меди(II) c: а) нитратом бария; б) хлоридом бария; в) гидроксидом натрия;

г) гидроксидом кальция;

взаимодействие нитрата серебра с: д) соляной кислотой;

е) хлоридом натрия.

Запишем уравнения химических реакций:

Р°) РЎuSO4 + Ba(NO3)2 = Cu(NO3)2 + BaSO4;

Р±) РЎuSO4 + BaРЎl2 = CuCl2 + BaSO4;

РІ) РЎuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2;

Рі) РЎuSO4 + РЎa(OH)2 = CaSO4 + Cu(OH)2;

Рґ) AgNO3 + HCl = HNO3 + AgCl;

Рµ) AgNO3 + NaCl = NaNO3 + AgCl.

На основании этих реакций можно сделать следующие выводы: 1) ионы металлов, гидроксильные группы и кислотные остатки реагируют в водных растворах как самостоятельно существующие частицы; 2) гидроксильные группы, кислотные остатки, атомы водорода кислот и атомы металлов солей являются теми электрически заряженными частицами, которые находятся в растворах кислот, щелочей и солей.

Запишем определение понятия: «Электролитическая диссоциация – это процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или расплавлении».

Поскольку число молекул воды, которое присоединяют ионы, неизвестно, то процесс диссоциации кислоты, щелочей и солей упрощенно изображают так:

HCl = H+ + Cl–,

NaOH = Na+ + OH–,

NaCl = Na+ + Cl–.

Многоосновные кислоты и кислые соли диссоциируют ступенчато. Чтобы показать неполную диссоциацию молекул и ионов, не относящихся к сильным электролитам, используют знак обратимости «». Например, для h3SO4 и ее кислой соли NaHSO4:

h3SO4 = H+ + ,

H+ + ;

NaHSO4 = Na+ + ,

H+ + .

Cледует не допускать ошибок при написании уравнений диссоциации нерастворимых и малорастворимых веществ, которые практически не диссоциируют на ионы или диссоциируют в малой степени:

CaCO3 нет диссоциации,

РЎaSO4 Ca2+ + .

Основные термины, рассматриваемые в теории электролитической диссоциации, – это «электролиты» и «ионы». Электролиты – это вещества, которые при растворении в воде или в расплавленном состоянии распадаются на ионы. �оны – это атомы или группы атомов, обладающие положительным (катионы) или отрицательным (анионы) зарядом. �оны отличаются от атомов как по строению, так и по свойствам. Для примера сравним свойства атомарного и молекулярного хлора со свойствами иона. Рассмотрим их отношение к металлам, водороду, ионам серебра. Свойства металлического натрия сравним со свойствами ионов натрия. (Ученики приводят примеры и рассказывают о свойствах атомов Cl, молекулы Cl2 и ионов Сl–, а также о свойствах металлического Na и ионов Na+ в составе солей.)

Общий и характерный признак ионов – наличие электрических зарядов. Ток проводят только те растворы, в которых содержатся ионы. Сравним электропроводность растворов кислот, щелочей, солей, сахара, спирта при помощи прибора для изучения электропроводности растворов (рис. 4). Мы видим, что диссоциация происходит не во всяком растворе. На основании ионной теории сформулируем новые определения кислот, оснований и солей как сложных веществ, образующих при диссоциации в воде особые ионы. При диссоциации кислот в качестве катионов отщепляются только ионы H+. При диссоциации оснований в качестве анионов отщепляется только ионы ОН–. Средние соли диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков. Попробуем ответить на такой вопрос: все ли электролиты в одинаковой степени распадаются на ионы? Сравним электропроводность концентрированных растворов хлорида натрия и уксусной кислоты. В растворе соли лампочка загорается ярко, а в уксусной кислоте – очень слабо. Разбавим растворы, добавив к ним воды. Электропроводность раствора хлорида натрия не изменяется, а в растворе уксусной кислоты лампочка горит ярче. Хлорид натрия даже в концентрированных растворах диссоциируют полностью. Молекулы же уксусной кислоты в концентрированных растворах почти не диссоциируют. При разбавлении уксусной кислоты число диссоциированных молекул увеличивается, равновесие диссоциации смещается вправо:

СН3СООН СН3СОО– + Н+.

Вещества с ионной кристаллической решеткой полностью диссоциируют на ионы в водных растворах. Отношение числа диссоциированных молекул (n) к общему числу молекул (N), находящихся в растворе, называют степенью диссоциации (). Величина может принимать значения от 0 (диссоциации нет) до 1 (диссоциация полная). Общие свойства кислот обусловливаются наличием ионов Н+ в растворе. Активность кислоты (сильный или слабый электролит) зависит от концентрации ионов Н+ в растворе.

Демонстрационный опыт. В два стакана нальем по 50 мл раствора метилоранжа в ацетоне. В первый стакан добавим 1–2 капли концентрированной серной кислоты, появляется малиновое окрашивание. Чтобы во втором стакане появилась такая же окраска, придется добавить в 10 раз больше (10–20 капель) уксусной кислоты, т.к. степень диссоциации кислоты Ch4COOH незначительная и концентрация ионов водорода в ней невелика. Вывод. Сила кислот и оснований определяется их степенью диссоциации.

Е.Н.ДЕГТЯРЕВА, учитель химии Зареченской средней школы

(п. Заречье, Нижнеудинский р-н, �ркутская обл.)

him.1sept.ru

Модель 6.1. Растворение хлорида натрия

 Лучшие школы, лагеря, ВУЗы за рубежом Глава 6. РастворыМодель 6.1.  Растворение хлорида натрия

Эта анимация демонстрирует процесс растворения NaCl в воде.

Вода является наиболее универсальным растворителем. Это ее свойство связано с тем, что молекулы воды являются электрическими диполями. В результате молекулы веществ, являющихся электролитами, особенно хорошо растворяются в воде. Кристалл NaCl при растворении существует в окружении плотной группы молекул воды. Такой ион называется гидратированным. Интересно, что размер гидратированного иона (вместе с окружающими его молекулами воды) гораздо больше размера иона в свободном состоянии (или в кристалле). Это объясняет наличие осмотических эффектов в растворах электролитов.

Обратите внимание на то, как молекулы воды по-разному разворачиваются при приближении к положительным ионам натрия и к отрицательным ионам хлора, и как при достаточно большом притяжении со стороны молекул воды происходит отрыв иона от кристалла.



multiring.ru

Схема процесса растворения хлорида натрия

Пример: 2 н раствор h3SO4 содержит в 1 л раствора 2 Э Н2SO4, или

2 982 =98 г (982 – эквивалентная масса Н2SO4).

По количеству растворенного вещества растворы условно делят на разбавленные и концентрированные.

5.2 Электролитическая диссоциация

При растворении в воде или других растворителях, состоящих из полярных молекул, электролиты подвергаются электролитической диссоциации, т.е. в большей или меньшей степени распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы – катионы и анионы. Необходимым условием электролитической диссоциации является наличие в растворяемом веществе ионных и полярных связей, а также полярность самого растворителя, численно характеризуемая величиной диэлектрической проницаемости (ε).

Диэлектрическая проницаемость воды равна 81, что обусловливает ее высокую ионизирующую способность.

В зависимости от структуры растворяемого вещества в безводном состоянии различают два механизма распада электролита на ионы:

а) диссоциация солей, т.е. кристаллов с ионной структурой (NaCl, KCl и т.д.). В этом случае имеет место взаимодействие между ионами, расположенными на поверхности кристаллов, и полярными молекулами воды (иондипольное взаимодействие);

Например, когда кристалл соли хлорида натрия NaCl попадает в воду, то расположенные на его поверхности ионы притягивают к себе полярные молекулы воды: к ионам натрия молекулы воды притягиваются отрицательными концами, к ионам хлора – положительными (рис. 5.1). В тоже время вода с такой же силой притягивает к себе ионы и испытывает толчки со стороны других молекул находящихся в растворе. В результате ионы отделяют-

ся от кристалла и переходят в раствор.

+

+

+

+

Na+

Cl–

Na+

Cl–

h3O

Na

+

+

+

+ –

+

+

Cl

Na

Cl

Na

+ –

h3O

+

+

+

+

Cl–

+

Na+

Cl–

Na+

Cl–

+

h3O

– +

+

+ –

–+

+

б) диссоциация полярных молекул (НСl, HNO3 и т.д.). Под действием молекул воды происходит расхождение полюсов в полярной молекуле (поля-

ризация), что приводит к распаду ее на ионы (диполь–дипольноевзаимодействие).

h3O

HCl

h3O

h3O

+

h3O

+

h3O

h3O

+ –

+ –

+ – H

Cl

-

+

+

+ –

H+

– +

+

Cl- +

+ – + – + –

→ + – + – + –

– +

+ –

+ –

+ –

+ –

+

+

+

– –

+

+

+

+

Рис. 5.2. Схема диссоциации полярных молекул в растворе

Следует отметить, что перешедшие в раствор ионы находятся не в свободном состоянии, а остаются связанными с молекулами воды, т.е. находятся в гидратированном состоянии. В уравнениях диссоциации обычно воду опускают и пишут только ионы. Отсюда в общем виде процесс электролитической диссоциации можно выразить уравнением

Для количественной оценки процесса электролитической диссоциации введено понятие степени диссоциации (α). Отношение числа молекул, распавшихся на ионы (N), к общему числу молекул (NO) называется степенью диссоциации (α)

Численное значение (α) зависит от природы растворенного вещества, температуры, концентрации раствора и принимает значение, меньше или равное единице (α ≤ 1).

С точки зрения электролитической диссоциации кислотой называется вещество, отщепляющее в водном растворе ионы Н+, аоснованием – отщепляющее ионыОН–.Отрицательный ион, образующийся после отщепления иона Н+ от молекулы кислоты, называетсякислотным остатком, а положительный ион, образующийся после отщепления от молекулы основанияОН–,

называется основным остатком.

Многоосновные кислоты и многокислотные основания диссоциируют ступенчато (с отрывом на каждой ступени по одному иону Н+ илиОН–).Например:

h3SO3 H+ + HSO3−;

HSO 3−H+ +SO32–;

Cu(OH)2 CuOH+ +OH–;

CuOH+Cu2+ +OH–.

Соли – вещества, образуемые соединением основных и кислотных остатков.

5.3Сильные и слабые электролиты

Взависимости от численного значения α все электролиты условно делят на сильные (α → 1) и слабые (α 1). При погружении электрода из указанных металлов в водный раствор его соли для достижения равновесной концентрации ионы металла будут переходить в раствор и поверхность электрода зарядится от-

рицательно, а раствор электролита - положительно.

В случае малоактивных металлов (Cu, Ag, Hg и др.)равновесие (6.1)

смещается влево (КР ϕВОС.

(6.11)

А’M = nF ε0,

6.2 Гальванические элементы

Замкнутая электрохимическая система, состоящая из двух электродов,

различных по химической природе, называется химическим гальваническим элементом.

Электрод с меньшим значением ϕ0 илиϕР называетсяанодом, на нем

идут процессы окисления. Электрод с большим значениемϕ0 илиϕР назы-

вается катодом, на нем идут процессы восстановления.

Классическим примером химического гальванического элемента слу-

жит элемент Даниэля-Якоби,схему которого можно представить в виде

Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu или Zn /Zn2+ // Cu2+ / Cu. 1 М 1 М 1 моль/л 1 моль/л

Двойная черта в схеме показывает, что два электролита пространственно разделены. Они соединяются посредством проводника второго рода (электролитического мостика). Во внешней цепи электроды соединены металлическим проводником первого рода.

Так как СZn2+ = CCu2+ = 1 моль/л, тоϕZnР 2+ / Zn =ϕOZn2+ / Zn = – 0,76 В;

ϕСРu2+ / Cu= ϕOСu2+ / Cu= +0,34 В.

При соединении электродов равновесие нарушается вследствие перехода электронов по внешней цепи от цинкового электрода (анода) к медному

(катоду), а анионов SO 24− по внутренней цепи в обратном направлении. Воз-

никает самопроизвольныйанодно-катодныйпроцесспо схеме А: Zn-2e = Zn2+, ϕ0А = – 0,76 B;

К: Сu2++2e = Cu0,ϕ0К = +0,34 B.

Суммируя электродные реакции, получим

Zn + Сu2+ = Zn2+ + Cu0,ε0 =ϕ0К -ϕ0А = 0,34 + 0,76 = 1,1 В,

где ε0 – стандартная электродвижущая сила (ЭДС) элемента, В.

При условиях, отличных от стандартных, значения ϕР рассчитываются по уравнению Нернста (6.4).

В результате самопроизвольных процессов система (гальванический элемент) совершает максимально полезную электрическую работу А’ M, равную

(6.12)

где nF – количество прошедшего электричества, Кл;n – число электроновучастников в данной электрохимической реакции.

С другой стороны, при обратимом процессе (Т=const; P=const) совершаемая системой работа равна убыли свободной энергии Гиббса, ∆G°:

А’М = –∆G°= RT lnKP,

(6.13)

где KP =KС – константа равновесия, равная в данном случае отношению

CZn2+/CCu2+.

Сопоставляя уравнения (6.12) и (6.13) имеем:

∆G°=–nFε0,

(6.14)

nFε0 = RT lnKP = 2,3 RT lgKP,

(6.15)

lgKP =

n F ε0

=

n ε0

,

(6.16)

2,3RT

0,059

где 0,059 = 2,3 8,314 298/96500.

Для рассматриваемой электрохимической реакции ε0 =1,1 В иlgKP

= 2 1,1/0,059 = 37, а KP = 1037.

Зависимость величины электродного потенциала от концентрации потенциалопределяющих ионов обусловливает существование концентраци-

онных гальванических элементов, например

Ni / NiSO4 // NiSO4 /Ni

или Ni / Ni2+ // Ni2+

/ Ni.

C1 < C2

C1

< C2

Электрод в растворе электролита

с меньшей

концентрацией – анод

(меньшее значение ϕР),с большей – катод (большее значениеϕР). Анодно– катодный процесс протекает по схеме

А: Ni – 2 е = Ni2+,

К: Ni2+ + 2е = Ni.

Возникающая при этом ЭДС зависит от соотношения концентраций и определяется по уравнению

ε= 0,059 lg C2 , n C1

где C2 > C1.

Таким образом, главным критерием возможности протекания элек-

трохимических процессов в гальваническом элементе является положительный знак ЭДС, т.е. неравенство

ε >0 илиϕК >ϕА,

(6.17)

откуда

ε = ϕК – ϕА,

(6.18)

Короткозамкнутая электрохимическая система из двух электродов в одном и том же электролитеназывается химическим гальваническим элементом типа Вольта. Элемент Вольтасостоит из медного и цинкового электродов в растворе серной кислоты. Схема его записывается в виде

phoenix-pharma.ru

Электролиз раствора хлорида натрия

Электролиз раствора NaCl – наиболее простой и экономичный метод одновременного получения трех важнейших химических продуктов – хлора, водорода и гидроксида натрия с использованием дешевого и доступного природного сырья. Это самое крупномасштабное электрохимическое производство. Суммарная реакция в электролизере может быть выражена уравнением

Хлор применяют в больших масштабах как сырье для производства хлорорганических растворителей и пластмасс, синтетических каучуков, химических волокон, ядохимикатов. В металлургии хлор применяется для хлорирующего обжига руд, в текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности – для очистки и отбеливания целлюлозы, бумажной массы и тканей. Большие количества хлора идут на очистку и стерилизацию сточных вод и питьевой воды.

Гидроксид натрия используется в производстве многих химических продуктов, прежде всего в промышленном органическом синтезе, в целлюлозно-бумажном производстве, в производстве искусственных волокон, в металлургии (производство алюминия), в нефтехимической промышленности и др.

О значении водорода как топлива будущего и химическом реагенте говорилось раньше.

Электролиз раствора NaCl осуществляется двумя методами, различными по характеру электродных процессов и по аппаратурному оформлению:

1. электролиз с твердым катодом и фильтрующей диафрагмой;

2. электролиз без диафрагмы с жидким ртутным катодом.

Газообразные продукты – хлор и водород при любом способе отличаются высокой чистотой. При электролизе с ртутным катодом и третий продукт – раствор гидроксида натрия имеет высокую концентрацию NaOH и является химически чистым. Благодаря чистоте получаемых продуктов, простому и компактному аппаратурному оформлению, а также одностадийности процесс электролиза раствора NaCl является единственным в мире способом производства хлора и основным способом получения гидроксида натрия.

Электролиз раствора NaCl с твердым катодом и фильтрующей диафрагмой

При реализации этого процесса на катоде в соответствии с значениями электродных потенциалов протекают следующие процессы:

Материалами для катода служит сталь, на которой водород выделяется с относительно невысоким перенапряжением (0,3 В). В реальных условиях электролиза (концентрированный раствор NaCl, содержащий NaOH, температура 90°С) фактический потенциал выделения водорода составляет около – 0,845 В. Снижение потенциала до 0,3 – 0,4 В можно достичь применением пористых графитовых катодов, для упрочнения и гидрофобизации пропитанных политетрафторэтиленом и активированных солями меди или серебра.

Накапливающиеся в катодном пространстве гидроксид-ионы образуют нейтральные молекулы гидроксида натрия

На аноде выделяется хлор:

Материалом анода служит оксидно-рутениевая система (композиция из оксидов рутения и титана, нанесенных на титановую основу), обладающая прочностью и химической инертность по отношению к кислороду являющемуся побочным продуктом, образующемся на аноде:

Кроме того, в объеме электролита анодного пространства в результате гидролиза хлора идут побочные химические реакции:

Образующийся в результате этой последовательной реакции гипохлорит анион претерпевает анодное окисление

Побочные реакции снижают выход по току основных продуктов и повышают расходные коэффициенты по энергии. Поэтому условия электролиза и концентрация электролитов должны обеспечивать минимальное протекание побочных реакций и достижение максимального выхода по току целевых продуктов. Для этого электролиз реализуют в электролизерах непрерывного действия с вертикальными фильтрующими диафрагмами при противотоке движения электролита и OH –ионов. Схема электролизера представлена на рис. 1.

Корпус ванны в этой конструкции разделен на катодное и анодное пространства пористой диафрагмой из асбеста, модифицированного полимерными веществами. Диафрагма плотно прилегает к перфорированному стеклянному катоду. В современных электролизерах катоды имеют гребенчатую разветвленную форму с целью развития поверхности. В анодном пространстве расположен оксидно-рутениевый анод. Очищенный рассол подают в анодное пространство и вследствие гидростатического давления он фильтруется через диафрагму и катод в катодное пространство. Из катодного пространства непрерывно отводят водород и раствор гидроксида натрия, а из анодного – хлор. В образующемся хлор-газе содержится 95 – 96% Cl2. Хлор-газ охлаждают до 20°С (при этом конденсируется вода) и дополнительно сушат промывкой концентрированной серной кислотой. Катодный продукт – раствор гидроксида натрия содержит 120 – 140 г/л NaOH и 170 – 180 г/л неразложившегося NaCl. Раствор выпаривают, при этом NaCl переходит в твердую фазу, т.к. его растворимость резко снижается с увеличением концентрации NaOH. После выпарки и плавки щелоков получают безводны гидроксид натрия, содержащий 92 – 95% NaOH и 2 – 4% NaCl.

Благодаря противотоку электролита и ионов OH -, последние практически не попадают в анодное пространство и побочные реакции (5), (7) – (9), за которые они ответственны, предельно минимизированы.

Электролиз раствора хлорида натрия с ртутным катодом

На ртутном катоде электродные реакции (1) и (2) идут с большим перенапряжением – потенциал разряда составляет 1,7 – 1,8 В. Натрий выделяется на ртутном катоде с большим эффектом деполяризации и потенциал разряда Na + на ртути много ниже стандартного и равен 1,23 В. Явление деполяризации ртутного катода обеспечивается тем, что разряд ионов натрия происходит с образованием химического соединения – амальгамы натрия

которая непрерывно отводится с поверхности анода, растворяясь в избытке ртути. На перфорированном графитовом (или оксидно-рутениевом) аноде выделяется хлор

Амальгаму натрия, содержащую 0,1 – 0,3% Na выводят из электролизера и разлагают нагретой водой в отдельном реакторе-разлагателе. В разлагателе идет электрохимическая реакция, соответствующая процессу в короткозамкнутом гальваническом элементе NaHg n [NaOH] С в котором амальгама служит катодом

Схема электролизера с ртутным катодом представлена на рисунке 2.

Глубоко очищенный концентрированный раствор NaCl подают в наклонный удлиненный электролизер, по дну которого самотеком, противотоком рассолу, движется ртуть, служащая катодом. Над ртутью расположен горизонтальный оксидно-рутениевый (или перфорированный графитовый) анод, погруженный в рассол. Анодная жидкость, содержащая непрореагировавший NaCl, выводится из электролизера совместно с хлор-газом, от которого отделяется в сепараторах и продувочных колоннах (на схеме не показаны). Хлор подают на осушку, а обесхлоренный рассол после очистки от ртути и примесей насыщается каменной солью и возвращается в электролизер. Амальгама натрия из электролизера перетекает в наклонный реактор-разлагатель, где движется противотоком дистиллированной воде, подаваемой в количестве, обеспечивающем получение 45%-ого раствора NaOH. На дне разлагателя размещены гребенчатые графитовые плиты, образующие с амальгамой короткозамкнутый гальванический элемент NaHg n [NaOH] С. Отводимый гидроксид натрия отделяют в сепараторах от водорода и передают потребителям. Ртуть, вытекающую из разлагателя, ртутным насосом перекачивают в электролизер.

Поскольку на стадии электролиза щелочь не образуется, то в процессе с ртутным катодом исключены побочные реакции (5), (7) – (9) и процесс характеризуется высоким выходом по току и энергии.

Однако, метод электролиза с ртутным катодом требует особо тщательной очистки исходного циркулирующего рассола, так как примеси магния, железа, кальция и других металлов снижают перенапряжение водорода на ртутном катоде, что может привести к нарушению катодного процесса и взрывам.

Электролиз с ртутным катодом дает высококонцентрированные, химически чистые растворы гидроксида натрия, которые необходимы для целого ряда потребителей, прежде всего в производстве искусственных волокон, при синтезе и подготовки ионообменных материалов и др. Но использование ртути вредно для здоровья людей. Для получения химически чистых растворов NaOH начали применять электролиз раствора NaCl с ионообменной (катионообменной) мембраной, разделяющей катодное и анодное пространства. Этот метод более сложен по аппаратурному оформлению и эксплуатации аппаратуры, но значительно безопаснее, чем ртутный. Мембранный метод электролиза, так же как и диафрагменный, может считаться малоотходным технологическим процессом.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 2

Химическая переработка нефти. Общая характеристика нефтехимического комплекса. Первичная перегонка нефти. Каталитический реформинг углеводородов. Производство высших олефинов пиролизом углеводородов.

Промышленный органический синтез

Во вводных лекциях отмечалось, что современные производства органических веществ базируются в основном на ископаемом органическом сырье – угле, нефти, природном газе.

Нефть как источник сырья промышленного органического синтеза занимает доминирующее положение в сырьевом балансе этой отрасли. Поэтому некоторые процессы ее переработки будут предметом нашего рассмотрения.

Нефть различных месторождений заметно отличается по фракционному составу – содержанию легких, средних и тяжелых фракций. Большинство нефтей содержит 15-20% бензиновых фракций, выкипающих до 180°С, и 45-55% фракций, перегоняющихся до 300-350°С.

Основные химические элементы, входящие в сосав нефти – углерод (82-87%), водород (11-14%), сера (0,1-7%), азот (0,001-1,8%), кислород (0,5-1%).

Общее количество алканов в нефтях достигает 30-50%, циклоалканов – от 25 до 75%. Арены содержатся, как правило, в меньшем количестве по сравнению с алканами и циклоалканами (10-20%).

Соотношения между группами углеводородов придает нефтям различные свойства и оказывают влияние на выбор метода переработки нефти и номенклатуру получаемых продуктов.

Нефть является основным источником сырья для нефтеперерабатывающих заводов при получении моторных топлив, масел и мазута. Нефть и продукты ее переработки служат также сырьем для синтеза многочисленных органических продуктов, полимерных материалов, пластмасс, синтетических каучуков и волокон, спиртов, растворителей и др.

В перспективе большая часть нефтепродуктов-энергоносителей может быть замещена альтернативными энергоносителями, в то время как замена нефтяного сырья в качестве источника получения ценных органических продуктов – проблематична и маловероятна. Более того, доля нефти, используемой в нефтехимических производствах, в ближайшие годы в мире возрастет до 8% и по прогнозам в 2020 г. достигнет 20-25%. В связи с этим происходит интеграция нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и формирование нефтехимических комплексов.

Комбинирование нефтепереработки (первичная переработка, каталитический крекинг, реформинг) с нефтехимическими процессами (пиролиз, синтез мономеров, производство пластмасс и др.) значительно расширяет возможность выбора оптимальных схем глубокой переработки нефти, повышает гибкость производственных систем для получения моторных топлив или нефтехимического сырья, способствует увеличению их рентабельности. В настоящее время имеется большое число процессов и их комбинаций, которые потенциально могут обеспечить глубокую переработку нефти вплоть до 100%. Выбор структуры нефтехимического комплекса зависит от регионального и общего спроса на нефтепродукты, природы нефти, ее состава и природоохранных факторов.

Первичная переработка нефти.

Существуют первичная и вторичная переработки нефти. Первичными являются процессы разделения нефти на фракции перегонкой, вторичные процессы – это деструктивная (химическая) переработка нефти и очистка нефтепродуктов.

Перегонка нефти – первый технологический процесс переработки нефти. Это процесс разделения взаиморастворимых жидкостей на фракции, которые отличаются по температурам кипения.

При однократном испарении и последующей конденсации паров получают две фракции: легкую, в которой содержатся больше низкокипящих компонентов, и тяжелую, в которой содержится меньше низкокипящих компонентов, чем в исходном сырье. При этом достичь требуемого разделения компонентов нефти и получить конечные продукты, кипящие в заданных температурных интервалах с помощью перегонки нельзя. В связи с этим после однократного испарения нефтяные пары подвергают ректификации.

Ректификация – массообменный процесс разделения жидкостей, различающихся по температурам кипения, за счет противоточного многократного конденсирования паров и жидкости. Теплоту, необходимую для проведения процесса получают в трубчатых печах, оборудованных горелками. В зависимости от свойств перерабатываемой нефти ректификацию осуществляют либо на атмосферных трубчатых (АТ) установках, либо на установках сочетающих атмосферную и вакуумную перегонку – атмосферно-вакуумных трубчатых (АВТ) установках.

Нефть, как показано на рисунке 1 подается на перегонку через теплообменник, где она нагревается до 170-175°С теплотой продуктов перегонки и поступает в трубчатую печь (1). Нагревая до 350°С нефть подается в испарительную часть колонны (2), работающей под атмосферным давлением. Здесь происходит так называемое однократное испарение нефти. При впуске в испаритель нефть, нагретая в трубчатой печи, мгновенно испаряется вследствие резкого снижения давления; при этом расходуется часть тепла. Пары низкомолекулярных фракций устремляются вверх навстречу стекающей вниз жидкости – флегме, при соприкосновении с которой они охлаждаются и частично конденсируются. Жидкость при этом нагревается, и из нее испаряются более летучие фракции, т.е.

жидкость обогащается высококипящими углеводородами, а пары – легколетучими. По высоте колонны отбираются дистилляты различного состава в строго определенных интервалах температур. Так, при 300-350°С конденсируется и отбирается соляровое масло, при 200-300°С керосин, при 160-200°С – лигроиновая фракция. Из верхней части колонны выводятся пары бензина, которые охлаждаются и конденсируются в теплообменниках (3) и (4). Часть жидкого бензина подают на орошение колонны (2). В ее нижней части собирается мазут, который подвергают дальнейшей перегонке для получения из него смазочных масел во второй ректификационной колонке (6), работающей по вакуумом. При перегонке мазута вакуум используется с целью предотвращения расщепления углеводородов под воздействием высоких температур. Предварительно мазут направляют во вторую трубчатую печь (5), где он нагревается до 400-420°С. Образующиеся пары поступают в ректификационную колонну (6), в которой поддерживается остаточное давление 5,3-8,0 кПа. Стекающая вниз по колонне жидкость продувается острым водяным паром для облегчения условий испарения легких компонентов и снижения температуры в нижней части колонны. Ассортимент продуктов вакуумной перегонки мазута зависит от варианта переработки – масляной или топливной. По масляной схеме получают несколько фракций – легкий, средний и тяжелый масляные дистилляты; по топливной схеме получают одну фракцию, называемую вакуумным газойлем, используемым как сырье каталитического крекинга или гидрокрекинга. Дистилляты, получаемые по первой схеме, подвергают специальной очистке и затем смешивают в различных соотношениях для получения тех или иных сортов масел. Из нижней части колонны выводят остаток перегонки нефти. Гудрон используется как сырье для термического крекинга, коксования, производства битума и высоковязких масел.

Каталитический риформинг углеводородов.

Каталитический риформинг углеводородов относят к одному из вторичных способов переработки нефти. Основные цели каталитического риформинг углеводородов в нефтехимическом комплексе следующие:

1. превращение низкокачественных бензиновых фракций в катализат - высокооктановые компоненты бензина;

2. превращение бензиновых фракций в катализат из которого выделяют ароматические углеводороды – бензол, толуол, этилбензол, изомеры ксилола.

Каталитический риформинг проводят в среде водорода при высоких темпера (480-530°С), сравнительно низких давлениях (2-4 МПа), с применением специальных катализаторов. В процессе образуется избыточное количество водорода, которое выводится в виде водородсодержащего газа (до 80% Н2) и используется для процессов гидрирования.

Каталитический риформинг – сложный химический процесс, в котором протекают реакции, приводящие к образованию ароматических углеводородов:

Дегидрирование шестичленных нафтенов

Дегидроциклизация (ароматизация) алканов

Если исходный алкен содержит менее шести атомов углерода в основной цепи, то ароматизации предшествует изомеризация алкена с удлинением основной цепи

Изомеризации подвержены также алкиларены

Основные реакции каталитического риформинга – дегидрирование нафтенов и дегидроциклизация алканов, высоко эндотермичны. Так теплота дегирирования метилциклогексана в толуол при рабочей температуре 530°С составляет 217 кДж/моль, а дегидрирование Н – гептана в толуол – 254 кДж/моль. Основные реакции ароматизации в процессе риформинга сопровождается изомеризацией и гидрокрекингом углеводородов. Теплота изомеризации невелика, а гидрокрекинг протекает с выделением тепла, которое частично компенсирует эндотермический эффект основных реакций риформинга. Другой важный побочный процесс – дегидроконденсация, приводящая к образованию углерода.

Температура процесса является фактором его ускорения. Однако с ростом температуры прогрессируют процессы коксообразования на поверхности катализатора, что приводит к его дезактивации. Поэтому оптимальная температура должна сочетать достаточную скорость процесса со стабильностью работы катализатора. Такими являются температуры от 480 до 530°С.

Давление – фактор смещения равновесия ароматизации в левую сторону, однако рост давления препятствует коксообразованию. Кроме того, повышение давления приводит к росту энергетических затрат на компримирование. Учет всех этих факторов обусловливает выбор оптимального давления 2-4 МПаю

Соотношение Н2 : углеводородное сырье. Увеличение избытка водорода препятствует образованию ароматических соединений. В то же время этот избыток способствует снижению скорости коксообразования на поверхности катализатора, поскольку способствует насыщению непредельных углеводородов, образующихся в побочных реакциях крекинга. Увеличение соотношения Н2 : углеводородное сырье достигается путем увеличения кратности циркуляции реакционного потока, что приводит к росту энергетических затрат. Оптимальное мольное соотношение Н2 : углеводородное сырье, учитывающее противоборство указанных факторов составляет от 6:1 до 10:1.

Время контакта. За время контакта принимают то минимальное время, при котором достигается практически полное превращение исходной фракции в продукты риформинга. Это время составляет обычно 1 секунду.

Катализаторы. В промышленности для риформинга применяют платиновые или полиметаллические катализаторы, содержащие кроме платины другие металлы: рений, иридий, кадмий, свинец, палладий. И в том и в другом случае катализаторы наносятся на пористые носители – оксид алюминия, промотированный фтором или хлором; алюмосиликат, цеолит, и др. В качестве промоторов, увеличивающих активность, селективность и термическую стабильность, предложены также разные элементы, иттрий и церий.

Наиболее широкое распространение получил алюмоплатиновый катализатор, а сам процесс риформинга на этом катализаторе известен под названием платформинга. Содержание платины в катализаторе составляет 0,3-0,65%.

Катализаторы платформинга могут стабильно работать без регенерации от 6 месяцев до 1 года, но проявляют высокую чувствительность к сернистым и азотистым соединениям, примесям свинца и мышьяка. Нежелательной примесью является влага, вступающая во взаимодействие с хлором катализатора. Образующийся при этом хлороводород вызывает сильную коррозию оборудования. Для продления срока службы катализатора сырье платформинга подвергают гидроочистке и сушке. Регенерация дезактивированного катализатора осуществляется медленным выжиганием кокса. Технологическая схема платформинга представлена на рисунке 2.

Исходную нефтяную фракцию подогревают в теплообменнике (5), смешивают с водородом и нагревают в трубчатой печи (6) до температуры, необходимой для очистки от серы. Гидроочистка проводится в реакторе (4) на катлизаторе, стойком к соединениям серы. Горячие газы по выходе из аппарата (4) отдают свое тепло исходной нефтяной фракции в теплообменнике (5) и охлаждаются водой (и частично конденсируются) в холодильнике (2). В сепараторе (1) конденсат отделяют от Н2 и h3S и насосом 3 подают на стадию риформинга. Перед теплообменником (10) сырье смешивается с циркулирующим водородом, а затем подогревается в теплообменнике (10) и трубчатой печи (6). Платформинг осуществляется в реакторах (7), (8) и (9) адиабатического типа. Ввиду высокой эндотермичности процесса приходится подогревать реакционную массу из аппаратов (7) и (8) в печи (6). В последнем реакторе (9) платформинг завершается. Тепло горячих газов используют в теплообменнике (10) для подогрева смеси, идущей на риформинг, а затем охлаждают газы в холодильнике (11). Полученный конденсат отделяют от водорода в сепараторе (13) и направляют на стабилизацию. Водород (с примесью низших алканов) из сепаратора (13) разделяют на три потока. Один циркуляционным компрессором (12) подают на смешение с очищенной нефтяной фракцией, направляемой на риформинг, другой смешивают с исходной фракцией и подают на гидроочистку, а остальное выводят.

Стабилизация жидкого продукта риформинга заключается в отгонке низших углеводородов (C4h20, C3H8 и отчасти C2H6), растворившихся в нем при повышенном давлении. Конденсат из сепаратора (13) подогревается в теплообменнике (17) и поступает в стабилизационную колонну (14). В ней отгоняются низшие углеводороды, их пары конденсируются в конденсаторе (15) и конденсат стекает в емкость (16). Часть его подают на верхнюю тарелку в виде флегмы, а остальное количество отводят с установки в виде сжиженного газа. Стабилизированный продукт из куба колонны (14) отдает тепло конденсату в теплообменнике (17) и направляется на дальнейшую переработку для выделения индивидуальных ароматических углеводородов из жидких продуктов риформинга.

Этилбензол С6Н5С2Н5 в промышленности используют в ос­новном как сырье для синтеза стирола. Большую часть этилбензола получают алкилированием бензола этиленом и значительно меньшее его количество выделяют сверхчеткой ректификацией из продуктов риформинга прямогонного бензина.

Реакция алкилирования может протекать как в газовой, так и в жидкой фазах. В настоящее время наиболее широко распространен жидкофазный процесс с хлористым алюминием в качестве катализа­тора. Последний подготавливают отдельно растворением хлористого алюминия в бензоле при добавлении хлористого водорода или хлори­стого этила (промоторы); образуется катализаторный комплекс, кото­рый периодически вводят в реактор алкилирования, где он взаимодей­ствует с этиленом:

Алкилирование осложнено побочными реакциями (крекинг, поли­меризация). В результате одной из них происходит образование полиалкилированных ароматических углеводородов, что приводит к содер­жанию в продуктах реакции смеси моно-, ди-, три-, тетра- и, более тя­желых этилбензолов. Выбирая оптимальное соотношение бензола и этилена в исходном сырьевом потоке, можно получить максимальный выход моноэтилбензола, однако совсем исключить образование полиэтилбензолов нельзя.

Реакция алкилирования обратима, поэтому полиалкилбензолы под влиянием хлористого алюминия реагируют с бензолом, образуя этилбензол:

С6Н5(С2Н4)2 + С6Н6 ↔ 2С6Н5∙С2Н5

Реакция переалкилирования способствует фактически полному превращению этилена и бензола, поступающим в реактор, в этилбензол. Равновесные количества алкилбензолов в зависимости от мольно­го соотношения бензола и этилена представлены в табл.

Таблица 1. Термодинамический равновесный состав реакционной массы в процессе алкилирования бензола этиленом

Мольное соотношение С2Н4:С6Н6 Содержание в алкилате, % (мас.)
бензола этилбензола диэтилбензола триэтилбензола тетраэтилбензола
0,2:1 75,6 22,9 1,48 0,02 -
0,4:1 56,0 38,8 5,8 0,20 -
0,6:1 40,6 46,8 11,7 0,72 0,02
0,8:1 28,6 50,1 19,8 1,77 0,09
1,0:1 19,6 49,3 27,1 3,57 0,25

На процессы алкилирования и переалкилирования оказывают вли­яние следующие главные факторы: концентрация катализатора (хло­ристый алюминий) и промотора (НС1), температура, время: контакта, мольное соотношение этилена и бензола, давление.

Технологические схемы действующих производств не имеют прин­ципиальных различий; одна из них показана на рис. В ней можно выделить реакционный узел (аппараты 1, 2) и системы выделения про­дукта ректификацией (колонны 7), подготовки свежего (6) и нейтрали­зации отработанного (3) катализатора, очистки хвостовых газов (4, 5).

Процесс алкилирования бензола этиленом проводится в полом ре­акторе колонного типа в режиме барбатажа.

Рис 1. Схема процесса алкилирования бензола этиленом:

1 - реактор алкилирования; 2 - отстойник; 3 - узел промывки алкилата; 4 - узел кон­денсации и абсорбции бензола из хвостовых газов; 5- нейтрализатор хвостовых газов;

6- реактор приготовления катализатора; 7 - ректификационные колонны; потоки: Б - бензол; Б(р) - рециркулирующий бензол; Эт — этилен; ЭБ — этилбензол; ДЭБ — диэтил-бензол на абсорбцию и приготовление катализатора; К - катализатор; Кк - катализаторный комплекс (рецикл); Отх — отходы нейтрализации катализаторного комплекса

Одновременно с алкилированием осуществляется и реакция переалкилирования полиэтилбензолов. В реактор вводятся потоки бензола, полиэтилбензолов, свежего и рециркулирующего катализаторного комплекса и газообразно­го олефина. Отвод теплоты реакции осуществляют за счет отвода ис­паряющегося бензола с последующей его конденсацией и рециркуляцией. Температура процесса составляет 80-130°С, и ее поддерживают регулированием давления в реакторе (0,1-0,6 МПа), от которого зави­сит температура испарения.

Катализаторный комплекс в реакционной смеси растворен частич­но, и поэтому присутствует также в виде отдельной фазы. В ней обра­зуются более сложные комплексы, не активные в реакции алкилирования. При недостаточно интенсивном перемешивании смесь» состо­ящая из фазы комплекса и реагентов, может расслаиваться в реакторе (комплекс почти вдвое тяжелее алкилата), что отрицательно сказыва­ется на эффективности процесса — ухудшается растворение активной части комплекса в реакционной смеси, большая часть активного ком­плекса переходит в неактивный вид, накапливаются полимерные об­разования. Поэтому барбатаж этилена как способ перемешивания должен быть организован таким образом, чтобы исключить застойные зоны в реакторе и обеспечить хорошее растворение ак­тивной части катализатора в реакционной смеси. Для этого был разра­ботан алкилатор, схема которого показана на рис а. В нем газ распределяется по сечению реактора через множество маленьких фор­сунок. Свежий бензол и катализатор вводят через отдельный штуцер в середину газового потока этилена, тем самым, обеспечивая быстрое диспергирование и интенсивный контакт реагентов. Рециркулирующие бензол и катализаторный комплекс вводят по касательной вдоль корпуса рис.б), что препятствует образованию застойных зон у днища реактора. Более чистый алкилат отбирается из верхней части реактора и отстаивается от катализаторного комплекса (2 на рис. 6.9), который затем возвращают в реакционную зону.

Рис. 2 Реактор алкилирования бензола этиленом:

а – общий вид; б – схема ввода рециркулирующего потока

Время контакта в реакторе при заданной температуре определяется скоростью наиболее медленного процесса - переалкилирования. При 130°С оно составляет около 60 мин. В этих условиях обеспечивается полная конверсия этилена и достигается равновесный состав реакци­онной смеси, который зависит от исходного соотношения реагентов. Обычно используют мольное соотношение этилен : бензол = 1 : (2÷3). При этом реакционная масса, выраженная в мас. %, имеет следующий состав: бензол - 45÷56; этилбензол - 36÷41; полиалкилбензолы - 8÷12. Расход бензола на тонну этилбензола составляет 0,8 т, этилена- 0,26 т, хлористого алюминия - 4÷6 кг. Съем этилбензола с единицы ре­акционного объема достигает 200 кг/м3ч).

Снижение активности катализаторного комплекса при его рецирку­ляции происходит ввиду накопления в нем тяжелых углеводородов и смол. Это не только снижает выход этилбензола, но и повышает расход катализатора А1С13. В результате с установки приходится выводить боль­шое количество катализаторного комплекса, который разлагают водой:

А1С13 + 3Н2О = А1(ОН)3 + ЗНС1.

Образующийся при этом углеводородный слой смешивают с кис­лым алкилатом, а водный слой выводят из системы.

Такая обработка продуктов реакции приводит к образованию боль­шого количества сточных вод (10-12 м3 на 1 т этилбензола). Кроме то­го, выделяющийся в процессе разложения катализаторного комплекса хлористый водород вызывает коррозию аппаратуры и трубопроводов и приводит к необходимости использовать дорогостоящие сплавы.

Очистка сточных вод включает ряд последовательных операций. Сначала из воды выводят органические примеси, затем добавляют изве­стковое молоко и полиакриламид. Скоагулировавший осадок обезвожи­вают на фильтр-прессах и отправляют на утилизацию. Осветленную во­ду выводят на установку биохимической очистки или передают на вос­полнение потерь воды в другие производства (производство стирола).

Разделение алкилата осуществляют на трехколонном ректифика­ционном агрегате. Порядок отгонки компонентов проводится по по­рядку повышения их температур кипения: в первой ко­лонне отгоняют непрореагировавший бензол, во второй — этилбензол, в третьей - отделяют полиалкилбензолы от смолы.

Разработан процесс гомогенного высокотемпературного (выше 420 К) алкилирования бензола этиленом. Характерной особенностью этого процесса является очень малый расход катализатора, который исполь­зуется однократно и затем выводится из системы. В виду этого в данном процессе понижена коррозионность реакционных сред, поэтому аппараты изготовлены из углеродистой стали, покрытой торкретбетоном.

Диэтилбензол С6Н4(С2Н5)2 получают; диспропорционированием этилбензола:

В результате реакции образуется не только показанный м-диэтилбензол, а равновесная смесь изомеров о-, м- и п-диэтилбензолов в со­отношении при 400К 0,28 : 0,51 :0,21 соответственно. Равновесное превращение диэтилбензола равно 0,37. .Образуются также полиалкилбензолы.

Схема синтеза включает две основные стадии, сосредоточенные в реакционном узле и системе разделения (рис. ). Катализаторный комплекс аналогичен комплексу для алкилирования бензола и обладает теми же недостатками — расслоение с реакци­онной средой, дезактивация алкилбензолами. Длительное нахождение комплекса в реакторе и недостаточно интенсивное перемешивание ухудшают процесс и качество продукта. С другой стороны, необходи­мое время пребывания реакционной смеси в реакторе смешения со­ставляет более 50 мин, а применение рецикла в системе из-за непре­рывного испарения бензола еще больше увеличивает это время. Все это приводит к повышенному образованию полиалкилбензолов.

Равновесие же может быть достигнуто практически за 8-12 мин (в зависимости от концентрации катализатора и температуры). Это мож­но реализовать в режиме идеального вытеснения в реакторе в виде тру­бы. Поскольку течение в нем довольно медленное (около 1 см/с при длине реактора 12—15 м), поток легко расслаивается — образуются па­ровая фаза и две жидкие. Специальные вставки-смесители, образую­щие так называемый статический смеситель, предотвращают расслаи­вание, и в реакторе движется хорошо перемешанный парожидкостной поток. Тем самым предотвращается образование заметных количеств полиалкилбензолов, и выход диэтилбензола увеличивается на 6-7%. Для уменьшения дезактивации катализаторного комплекса кубовая жидкость с содержанием полиалкилбензолов не выше 12-14% из пер­вой колонны системы разделения возвращается в реактор.

Рис. 3. Схема синтеза диэтилбензола диспропорционированием этилбензола:

1- реактор приготовления катализатора; 2 - трубчатый реактор; 3- отстойник; 4 -узел отмывки катализата; 5- ректификационные колонны; 6 - колонна выделения и осуш­ки бензола; потоки: ЭБ(р) - рециркулирующий этилбензол; ПАБ - полиалкилбензолы (остальные обозначения потоков те же, что и на рис. )

Хорошо рассчитанная бензольная ректификационная колонна с некоторыми усовершенствованиями позволяет получить еще один ценный продукт — бензол высокой чистоты.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 3

Метанол – бесцветная жидкость (tкип = 65°С) с запахом, подобным запаху этанола. Смешивается в любых соотношениях с водой и многими органическими жидкостями. Он горюч, дает с воздухом взрывоопасные смеси (6,0-34,7%) и представляет большую опасность в связи с высокой токсичностью. Является сырьем для получения формальдегида и полимеров на его основе, используется для получения сложных эфиров (метилметакрилат, диметилфталат, диметилсульфат) и применяется как метилирующий агент (синтез метиламинов), используется как растворитель, компонент моторных топлив и экстрагент.

Теоретические основы процесса.

Реакция получения метанола

экзотермична и обратима.

В качестве катализаторов используют оксидные цинк-хромовые (ZnO Cr2O3), медь-хромовые (CuO Cr2O3) и цинк-медь-хромовые катализаторы. Механизм образования метанола представляют схемой

Побочными реакциями, осложняющими процессы, являются реакции образования диметилового эфира

высших спиртов

метана

и диоксида углерода

Обоснование выбора параметров процесса.

Температура является фактором увеличения производительности процесса, однако с ее ростом равновесие основной реакции смещается в нежелательную левую сторону. Это обусловливает экстремальный характер зависимости производительности от температуры. Кроме того, с ростом температуры возрастает удельный вес реакций метанообразования. Это особенно нежелательно, т.к. накопление метана в реакционном потоке в результате многократной рециркуляции приводит к снижению производительности процесса из-за разбавления реагентов и смещения равновесия в левую сторону. Учет всех приведенных факторов обусловливает необходимость выбора оптимальной температуры, сочетающей высокую производительность процесса с благоприятными условиями для равновесия и минимальным образованием побочных продуктов. На практике при использовании активных катализаторов на основе CuO Cr2O3 и ZnO CuO Cr2O3 с добавками промоторов работают в диапазоне температур 250 - 300°С.

Давление является фактором смещения равновесия в сторону целевого продукта и фактором увеличения производительности процесса. Однако с ростом давления увеличиваются энергозатраты на компримирование. Поэтому используются оптимальные давления, сочетающие высокую производительность процесса при относительно невысоких энергозатратах. При использовании указанных катализаторов диапазон оптимальных давлений составляет 5-10 МПа. Следует при этом учитывать, что давление является фактором, взаимозаменяемым с температурой. Так, увеличение температуры и вызываемое этим смещение равновесия в сторону реагентов требует одновременно и повышение давления.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 4

Производства фенола. Кумольный способ получения фенола и ацетона. Сравнительная характеристика методов получения фенола. Теоретические основы процесса, выбор параметров и реакционных узлов. Технологическая схема процесса.

Фенол С6Н5ОН представляет собой кристаллическое вещество (tпл=420С, tкип=181,40С) В свежеперегнанном виде он бесцветен,. Но при хранении приобретает глубокий оранжевый или красный цвет.

Основные направления его применения – производство фенолоальдегидных полимеров, синтетических волокон капрон и нейлон, эпоксидных полимеров и поликарбонатов. Его используют также в качестве промежуточного продукта в производстве красителей, лекарственных и взрывчатых веществ, гербицидов. Алкилированием фенола получают антиокислительные присадки и промежуточные продукты для синтеза неионогенных ПАВ.

Наиболее прогрессивным способом получения фенола является кумольный, основанный на реализации следующих стадий:

1. Окисление изопропилбензола (кумола) в гидропероксид

2. Разложение получаемого гидропероксида на фенол и ацетон

Суммируя уравнения (1) и (2) получаем результирующее уравнение процесса

Можно видеть, что в правой части суммарного уравнения (3) фигурируют только фенол и ацетон, которые являются ценными товарными продуктами. С другой стороны, в этом процессе требуется дешёвое и доступное сырьё (изопропилбензол и воздух). Это и делает кумольный способ получения наиболее экономичным среди всех известных способов получения фенола.

Рассмотрим основные закономерности протекания стадий окисления и разложения гидропероксида изопропилбензола.

Окисление изопропилбензола (кумола)

Окисление изопропилбензола представляет собой типичный свободно-радикальный процесс с вырожденным разветвлением цепей. В отсутствие каких-либо посторонних инициирующих агентов зарождение цепей осуществляется посредством бимолекулярного взаимодействия молекул кислорода и изопропилбензола

Эта реакция характеризуется высоким энергетическим барьером и протекает крайне медленно. Низкая скорость инициирования не может обеспечить концентрацию свободных радикалов на уровне, вызывающем заметное протекание цепного процесса.

Поскольку гидропероксид изопропилбензола легко распадается по слабой кислород-кислородной связи

его накопление в ходе процесса приводит к лавинообразному увеличению скорости генерирования свободных радикалов, а значит, и скорости окисления изопропилбензола. Такой характер процесса обусловливает наличие некоторого индукционного периода реакции, который можно определить как время, в течение которого в системе накапливается количество гидропероксида, обеспечивающее заметное протекание цепного процесса. В связи с этим естественным способом сокращения индукционного периода является добавление в исходный изопропилбензол некоторое количество гидропероксида или окисленной реакционной массы.

Индукционный период процесса может быть значительно больше по причине присутствия в реакционной массе ингибиторов свободно-радикального окисления таких как серосодержащие органические соединения, фенолы и др. В этом случае индукционный период определяется как время, в течение которого в системе разрушается ингибитор J-H за счёт его взаимодействия с радикалами цепи

R× + J-H ® RH + J×

Образующиеся при этом радикалы J× малоактивны и не способны дальше продолжать цепь. В связи с отмеченной причиной увеличения индукционного периода важной технологической задачей является очистка исходного сырья от веществ, являющихся ингибиторами или способных при окислении давать ингибиторы.

Обычные катализаторы жидкофазного окисления (соли марганца, кобальта и др.) в данном случае нельзя использовать в качестве инициирующих агентов, так как они вызываеют заметное разложение гидропероксида в побочный продукт – диметилфенилкарбинол.

Процесс окисления изопропилбензола в гидропероксид осложняется образованием побочных продуктов: ацетофенона и диметилфенилкарбинола. Механизм основной и побочных реакций может быть представлен следующей схемой

В соответствии с представленной схемой дифференциальная селективность процесса по гидропероксиду выразится уравнением

(4)

В условиях стационарности

однако поскольку удельный вес ацетофенона в этом процессе невелик, членом r2 в последнем равенстве можно пренебречь

Тогда соотношение концентраций выразится уравнением

Подставляя последнее выражение в уравнение (4), имеем окончательно

Анализ этого уравнения показывает, что селективность реакции падает с понижением парциального давления кислорода и ростом глубины превращения (что соответствует накоплению гидропероксида и уменьшению концентрации углеводорода). В соответствии с более низкими энергиями активации реакции развития цепей основного процесса по сравнения с побочными Е4>E1 и E2>E3 селективность процесса растёт с понижением температуры, однако при этом понижается его скорость. Это обусловливает необходимость выбора оптимальной температуры. На практике процесс проводят при температурах 105-120°С. Если процесс осуществляется в каскаде реакторов, то температуру процесса ступенчато понижают при переходе от одного реактора к другому. Такое решение позволяет при сохранении скорости процесса (за счёт увеличения концентрации гидропероксида) увеличить селективность процесса.

Увеличение давления приводит к росту скорости и селективности процесса. В то же время давление ограничивается сверху в связи с более жёсткими условиями работы оборудования, увеличением расходов на компримирование, расширением пределов взрываемости паро-газовой смеси над реакционной массой. На практике работают с давлением 0,3-0,5 МПа.

Время реакции определяется значением оптимальной конверсии. Увеличение конверсии (соответствующие накоплению ROOH и исчерпыванию RH) приводит в соответствии с уравнением (5) к снижению селективности.

Снижение конверсии, выгодное с точки зрения селективности, приводит к возрастанию доли непрореагировавшего изопропилбензола, что требует дополнительных затрат на его рециркуляцию. Оптимальная конверсия, представляющая компромисс между требованиями высокой селективности и экономичного рецикла, составляет обычно 25-30%. Таким значениям конверсии соответствует продолжительность реакции порядка нескольких часов.

В силу высокой реакционной способности изопропилбензола процесс при определенных условиях может протекать в диффузионной области. В этом случае низкие концентрации кислорода в реакционной массе, в соответствии с уравнением (5) обусловливают понижение селективности процесса. Поэтому важной технологической задачей при реализации процесса является создание эффективного гидродинамического режима.

Эта задача решается созданием режима циркуляции реакционной массы, проведением процесса в высокоэффективных массообменных аппаратах.

Присутствие кислых примесей в реакционной массе вызывает нежелательный процесс разложения гидропероксида с образованием фенола, который является ингибитором процесса свободно-радикального окисления:

С целью нейтрализации образующихся в ходе процесса кислых примесей, например, по реакции:

процесс окисления изопрпилбензола часто ведут в присутствии щелочных агентов. В качестве последних используют BaCO3, CaCO3, Na2CO3, NaHCO2 и др.

Разложение гидропероксида на фенол и ацетон.

Разложение гидропероксида изопропилбензола катализируется протонными кислотами. Реакция протекает по ионному механизму:

Образующийся катион перегруппировывается с миграцией енольной группы к кислородному атому и последующими превращениями, в результате которых получается фенол и ацетон:

Побочные продукты окисления, содержащиеся в качестве примесей в гидропероксиде, также способны вступать в различные реакции под действием кислотных катализаторов. Так, диметилфенилкарбинол дегидратируется с образованием a-метилстирола, а также выступает в качестве алкилирующего агента по отношению к фенолу. Кроме того, a-метилстирол димеризуется:

Получаются также небольшое количество смол более сложного строения. При повышении концентрации кислоты и температуры становятся возможными кислотно-каталитические превращения ацетофенона и ацетона, например, по типу альдолной конденсации с последующим отщеплением воды:

Скорость основной реакции описывается уравнением:

Реакция протекает очень быстро. В присутствии 0,05-0,1 % (масс.) h3SO4 при 50-600С достигается практически полное превращение за 2-3 мин.

Ввиду высокой скорости процесса при его промышленной реализации необходимо, чтобы ее значение не достигало предела, при котором невозможно снять тепловыделения, чтобы сделать процессы съема тепла контролируемыми, реакцию ведут в разбавителях, в качестве которых выступают продукты реакции и ацетон.

Рис. 1. Реакционные узлы для кислотного разложения гидропероксидов:

а – проточно-циркуляционная установка;

б – установка с от­водом тепла за счет испаре­ния ацетона.

Один из методов проведения реакции состарив применении проточно-циркуляционной установки (pис. 1а), когда выде­ляющееся тепло снимают в трубчатом реакторе за счет охлаж­дения его водой. Реакционную смесь по выходе из реактора частично отводят на дальнейшую переработку, но основное ко­личество направляют на рециркуляцию: добавляют кислоту-катализатор и в насосе смешивают с исходным гидроперокси-дом. При такой системе время контакта лимитируется теплоотводом и является завышенным. Кроме того, рециркуляция смеси ведет к повышенному выходу побочных веществ. Так, на 1 т фенола получается 100—150 кг отходов, в том числе 15-20 кг a-метилстирола, 40—50 кг димера и смол, 5—10 кг ацетофенона, 30 кг кумилфенола и т. д. Хотя окиси мезитила образуется не­много, но она существенно затрудняет очистку фенола.

Другой способ кислотного разложения гидропероксидов (рис. 1б) состоит в проведении реакции в растворе ацетона и отводе тепла за счет его испарения. Ацетон конденсируют в обратном холодильнике и возвращают в реактор, который можно секционировать поперечными перегородками. Это наряду с уменьшением концентрации фенола в растворе и времени контакта снижает выход побочных веществ.

Технологическая схема получения фенола и ацетона кумольным способом.

Рис. 2. Технологическая схема кумольного метода получения фенола и ацетона:

1 – реакционная колонна; 2 – холодильник; З – промыватель-сепаратор; 4 – теплооб­менник; 5 – сборник; 6, 8-11 – ректификационные колонны; 7 – узел кислотного раз­ложения гидропероксида; 12 – сепаратор; 13 – дефлегматоры; 14 – кипятильники; 15 – дроссельный вентиль; 16 – насос.

Производство фенола и ацетона кумольным методом включает стадии получения изопропилбензола, синтез гидро­пероксида изопропилбензола и его кислотного разложения в фенол и ацетон.

Технологическая схема двух последних стадий изображена на рис. 2. Окисление проводится в тарельчатой реакционной колонне (19) снабженной холодильниками: при их помощи под­держивают температуру жидкости от 120°С на верхней тарелке до 105°С в кубе. Воздух, предварительно очищенный от загряз­нений и механических примесей и подогретый, подают в ниж­нюю часть колонны под давлением »0,4 МПа. Свежий и обо­ротный изопропилбензол (ИПБ), к которому добавлен гидропероксид (ГП), инициирующий начальную стадию окисления, из сборника (5) подают в теплообменник (4), а оттуда на верхнюю тарелку реактора. Воздух движется противотоком к жидкости, барботируя через нее на тарелках колонны. При этом он увле­кает с собой пары изопропилбензола и летучих побочных про­дуктов (муравьиная кислота, формальдегид), которые конден­сируются в холодильнике (2). Оставшийся воздух выводят в ат­мосферу, а конденсат отмывают от муравьиной кислоты водным раствором щелочи в промывателе-сепараторе (3). Углеводород­ный слой сливают в сборник (5), а водный слой рециркулируют на промывку, сбрасывая в конечном счете в канализацию.

Оксидат из нижней части колонны (7) содержит до 30 % гид­ропероксида. Он отдает свое тепло изопропилбензолу в тепло­обменнике (4), дросселируется до остаточного давления »4 кПа и поступает на вакуум-ректификацию для концентрирования гидропероксида. Отгонку изопропилбензола ведут в насадочной ректификационной колонне (6) непрерывного действия, снабжен­ной конденсатором-дефлегматором. Применение вакуума обус­ловлено термической нестабильностью гидропероксида. Часть конденсированного изопропилбензола возвращают из конденса­тора-дефлегматора на орошение колонны (6), а остальное коли­чество выводят в сепаратор (3), промывают щелочью, и снова направляют на окисление. Кубовая жидкость из колонны (6) со­держит 70-75 % гидропероксида, а также побочные продукты окисления и остатки изопропилбензола. Путем дополнительной вакуум-ректификации (на схеме не изображена) при остаточ­ном давлении »665 Па повышают концентрацию гидроперок­сида до 88-92%. Следующую стадию (кислотное разложение гидропероксида) осуществляют в узле (7) одним из двух опи­санных выше методов.

Заключительная стадия состоит в ректификации, которую ведут в разной последовательности. Чаще всего вначале при обычном давлении в колонне (8) отгоняют ацетон, затем при пониженном давлении отделяют в колонне (9) смесь высококипящих веществ (фенольная смола), остающуюся в кубе, от более летучих продуктов, включая фенол. От этой фракции в колонне (10) отгоняют a-метилстирол и остатки изопропилбензола (углеводородная фракция) и в колонне (11) – фенол, оставляй в кубе дополнительное количество фенольной смолы.

На некоторых установках углеводородную фракцию гидри­руют и возвращают на окисление. Это предотвращает ингибирующее действие a-метилстирола и позволяет вообще не кон­центрировать гидропероксид перед разложением или проводить только его «укрепление». Предложен ряд методов утилизации фенольной смолы, в том числе пиролиз с получением дополни­тельного количества фенола.

Биохимические производства основаны на получении продуктов при помощи живых организмов. Основным «производителем» продукции являются микроорганизмы (бактерии, дрожжи) и продукты их жизнедеятельности микробиологический синтез происходит в клетках микроорганизмов или вне их под действием выделяемых микроорганизмами ферментов – катализаторов. Именно микробиологический синтез определяет особенности процессов биотехнологии, в которых переработке подвергаются не отдельные химические вещества, а популяции живых микроорганизмов, имеющих свои, только им присущие особенности. Здесь используются достижения, методы и средства научных дисциплин биологического цикла (микробиология, цитология, энзимология, биохимия). Особое внимание в биотехнологических производствах уделяется интенсификации процесса наращивания биомассы, отвечающей определенным требованиям по составу и свойствам и чувствительной к условиям своего развития (составу питательной среды – субстрату, кислороду, температуре, давлению, рН и др. кинематика биохимических процессов также специфична – микроорганизмы могут «задыхаться» от недостатка кислорода, жиреть от избытка питания и терять от этого свою активность, не развиваться в тесноте, отравляться продуктами обмена (метаболизма). Специфичен биохимический процесс и по фазовой структуре, схема которой показана на рис. И из которой хорошо видна возможность создания локальных условий тесноты и отравления, кислородного голодания и ожирения. Биотехнологические процессы привлекательны тем, что протекают с высокой степенью специфичности при температурах и давлениях, близких к нормальным, и не требуют больших энергетических затрат.

Капли углеводородов

Клетки

Клеточные

агломераты

Воздушные

Агломераты

Пузыри воздуха

Агломераты клеток,

пузырей и углеводородов

По виду продуктов биохимические производства можно разделить на несколько групп.

1. Производство продуктов, содержащих жизнеспособные микроорганизмы: биопрепараты, повышающие плодородность почвы, за­кваски для получения кисломолочных продуктов и силосования кормов, биологические средства защиты растений.

2. Производство биопрепаратов, в состав которых входит инактивированная биомасса клеток и продуктов ее переработки: кормовые дрожжи, белково-витаминные концентраты и т.д.

3. Производство очищенных продуктов жизнедеятельности орга­низмов: витамины, гормоны, ферменты, антибиотики, аминокислоты и др.

Также биохимические процессы используются для производства продуктов химической технологии, для очистки сточных вод; для из­влечения металлов из руд в металлургии и иных целей в других отрас­лях промышленности.

По содержанию биохимические процессы резко отличаются от хи­мических, но по использованию и организации технологических про­цессов аналогичны процессам химической технологии.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 5

Производство уксусной кислоты

В химической промышленности техническая уксусная кис­лота производится окислением ацетальдегида. Пищевую же уксусную кислоту получают окислением этилового спирта под действием фермен­та алкогольоксидаза, вырабатываемого уксусно-кислыми бактериями:

С2Н5ОН + О2 = СН3СООН + Н2О

Процесс протекает с выделением теплоты в аэробных условиях (с подачей воздуха для жизнедеятельности микроорганизмов) при тем­пературе 301—308 К в кислой среде (рН = 3). Сырьем служит очищен­ный разбавленный спирт (примеси угнетают уксусно-кислые бактерии). Реакция (брожение) осуществляется непрерывно или периоди­чески в реакторе — ферментере. Технологическая схема производства приведена на рис.

уксус

Технологическая схема производства уксусной кислоты из спирта

1 – емкость для приготовления питательной среды; 2 – компрессор; 3- фильтр бактерицидный; 4 – ферментеры; 5 – пастеризатор; 6 – фильтр-пресс; 7 – емкость для купажирования; 8 – сборник готового продукта.

Непрерывный процесс проводят в каскаде ферментеров 4, каждый из которых отвечает за определенную стадию процесса — быстрое раз­множение культуры бактерий и наращивание биомассы, активное окисление спирта, замедление роста биомассы с накоплением продук­та (автоингибирование), истощение популяции бактерий и их гибель. В соответствие со стадиями процесса в каждом ферментаторе поддер­живаются заданные условия культивирования (концентрации спирта и кислоты, температура, степень аэрации). Подаваемый в ферментеры воздух проходит бактерицидный фильтр 3 для сохранения чистоты бактериальной культуры. Из последнего ферментера выводится сырой уксус, содержащий около 9 СН3СООН и поступает на тепловую об­работку в аппарат 5 на пастеризацию. При температуре 358-363К про­исходит инактивация бактериальной массы и коагуляция коллоидных частиц. После фильтра 6 в емкости 7 уксус доводят (купажируют) до нужной концентрации и направляют в сборник готового продукта 8. Выход уксусной кислоты достигает до 90 кг на 100 л безводного спирта.

Как видно, технологическая схема данного микробиологического синтеза включает ряд типовых аппаратов химической технологии — реакторы, фильтры, смеситель, теплообменник. Но из-за специфич­ности процесса система реакторов для его обеспечения выбирается с учетом рабочего цикла сопряженного процесса - жизнедеятельности бактерий.

7.6.5.2. Производство пищевых белков

В отличие от сложных белков, белки одноклеточных орга­низмов (БОО) используются как пищевая добавка. Обогащением бел­ковыми добавками на основе БОО улучшают качество растительного белка. Эти добавки повышают содержание витаминов, микроэлемен­тов, а главное — аминокислот, несинтезируемых многими растениями. Производство пищевых белков измеряется миллионами тонн в год и постоянно растет. Микробиологический синтез белка, продукт кото­рого представляет собой инактивированную массу клеток, — основной промышленный способ его получения. Его принципиальная схема включает:

  • подготовку культуры микроорганизма (продуцента), например, оп­ределенного вида дрожжей — одноклеточного гриба, размножаю­щегося почкованием;
  • приготовление питательной среды (субстрата), включающего вещества сырья, подвергающегося превращению под действием фер­ментов, и минеральные соли, регулирующие, жизнедеятельность клеток;
  • культивирование (выращивание) продуцента, в ходе которого увеличивается его биомасса (эта стадия обычно называется ферментацией);
  • отделение биомассы; отработанная культурная жидкость направля­ется на очистку; тепловая обработка готовой биомассы, ее сушка и очистка; в ходе этих
  • операций происходит инактивация массы и ее подготовка в виде товарной продукции.

Охлаждение

Аэрация

Аппаратурное оформление процесса включает характерное для хи­мической технологии оборудование: сепараторы, сушилки, фильтры, выпарные аппараты и др. Здесь обратим внимание только на ферментер, обеспечивающий собственно производство продукта - биомассы. Кроме того, ферментер также должен обеспечить «комфортные» усло­вия жизнедеятельности микроорганизмов — их физиолого-биохимическую активность. Среда, в которой происходит ферментация, состоит из отдельных фаз и образований. Необходимо обеспечить однород­ность среды по всему объему реактора, иначе локальные неоднородности, застойные зоны существенно изменят ход размножения клеток микроорганизма. Было предложено много разных вариантов конструкций ферментеров (рис. ). В колонном ферментере однород­ность среды обеспечивается барбатажем воздуха (рис.), а также специальными вставками, встроенными диффузором с турбиной или механическими смесителями. В ферментере, показанном на рис. 6.61, б, перемешивание жидкости осуществляется высоким эрлифтом — барбатаж воздуха вызывает циркуляцию жидкости. Циркуляция может быть обеспечена также принудительно с помощью встроенного пере­мешивающего устройства. В этих конструкциях необходимо исключить образование застойных зон в углах аппарата (см. разд. и рис. 4.48). В ферментере горизонтального типа (рис. ) поток принудительно циркулирует по объему аппарата, похожего на тороид. Однако скорость движения потока должна быть достаточной, чтобы предотвратить расслаивание жидкости (см. разд. и рис. ).

Рис. 1. Схемы ферментеров:

а - колонного (1 - реакционная зона, 2- пеногаситель, 3- охлаждающая рубашка, 4- распределитель воздуха);

б- циркуляционного (1- реакторная колонна, 2- зона сепарации, 3- циркуляционная труба, 4 - теплообменник, 5 - барбатер);

в - горизонтального (1- винтовое перемешивающее устройство, 2 - горизонтальный реактор, 3 - сепарационная емкость, 4 - теплообменник);

А - питание; Б - газ на аэрацию; В - дрожжевая суспензия; Г - отработанный газ.

В представленных ферментерах обеспечивается интенсивное пере­мешивание жидкости, и процесс описывается моделью идеального смешения. Соответственно, методы химической технологии (расчет и конструирование химических реакторов и других аппаратов, принци­пы синтеза ХТС, балансовые расчеты и т.д.) используются и при создании биохимических производств, но, конечно, с учетом специфики протекающих процессов. В заключении отметим, что на выбор схемы и аппаратурного решения в малотоннажных производствах (витаминов, специальных биопрепаратов) наиболее сильно будет сказываться «рецептурная» составляющая процессов (например, условия подачи компонентов, стерильность условий и др.).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 6

ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Деятельность человека приводит к образованию большого числа отходов. Они образуются как в сфере производства, так и в сфе­ре потребления, загрязняя окружающую среду. Основные направле­ния предохранения окружающей среды от негативного воздействия отходов или уменьшения такого воздействия следующие:

• собственно уменьшение отходов (способы более полного исполь­зования сырья и уменьшения отходов в химических производствах рассматривались в других разделах);

• получение из отходов полезных продуктов с возвратом последних в сферу производства или потребления;

• очистка отходящих потоков от примесей для уменьшения нагрузки на окружающую среду;

• обезвреживание токсичных отходов для предотвращения катастро­фических последствий;

• захоронение отходов, т.е. их локализация в определенных местах без контакта с окружающей средой.

Общая схема образования и переработки отходов в производстве приведена на рис.

      Товарный продукт      
          Свежая вода  
Сырье   Производство Вспомогательные материалы  
               
      Отходы      
  твердые       газообразные  
      жидкие      
Свежая вода Очистка и транспор-тирование   неводные Сточные воды   Очистка и охлаждение Свежая вода
               
Шлам Сточные воды         Сточные воды Газовые выбросы
      Переработка Сжигание      
               
      Товарный продукт Отходящие газы      
               
        Очистка   Вода  
               
      Газовые выбросы     Сточные воды  

Большое разнообразие отходов по составу образующих веществ обуславливает первостепенное значение методов химической техно­логии в их обработке. Ввиду большого многообразия отходов предло­жить обобщенную схему их утилизации и обезвреживания не пред­ставляется возможным, поэтому рассмотрим некоторые из них. В ос­нову выбора положены методы обработки отходов из разных источни­ков их образования.

Твердые отходы могут содержать самые разнообразные по природе компоненты — металлы, неорганические и органические ве­щества, поэтому сначала их сепарируют. Фракции с веществами органической природы подвергают, как правило, термической переработке. Рассмотрим следующий пример.

Утилизация пластмасс и эластомеров. Отходы пластических масс и эластомеров образуются в отраслях, связанных с их синтезом и переработкой. В эту же группу отходов также попадают бытовые изделия из полимерных материалов при окончании их срока эксплуатации.

Длительное время захоронение в почву и сжигание были наиболее распространенными способами уничтожения отходов пластмасс и эластомеров. Теплота, выделяющаяся при их сжигании, использовалась для генерирования водяного пара. Однако термическое разложе­ние приводит к образованию сажи, выделению токсичных газов и, как следствие, повторному загрязнению воздушного бассейна.

К основным способам утилизации отходов пластических масс от­носятся: термическое разложение путем пиролиза; деполимеризация с получением исходных низкомолекулярных продуктов (мономеров, олигомеров); вторичная переработка.

Пиролиз полимеров осуществляется при температурах 1100 -1400К без доступа воздуха и позволяет получить высококалорийное топливо, сырье и полупродукты, используемые в различных технологических процессах, а также мономеры для синтеза полимеров. При пиролизе отходов полиэтилена образуются следующие полезные продукты (в %): этилен — 25, метан — 16, бензол — 12, пропилен — 10.

Установка термического пиролиза включает дробилку, шнековый питатель, печь пиролиза, скруббер для промывки пирогаза, холодиль­ник, ректификационную колонку разделения углеводородов и камеру сжигания отходящих газов. В случае переработки поливинилхлорида предусматривается скруббер для поглощения НС1. Печь пиролиза от­ходов представляет обогреваемую вертикальную цилиндрическую ка­меру, в которой измельченные пластмассовые отходы перемещаются под действием силы тяжести вниз, а продукты пиролиза, выходящие через верх печи, направляются на переработку.

Процессу деполимеризации с получением мономеров подвергают только те виды пластмасс, которые распадаются при сравнительно низких температурах (570-710 К). К таким полимерам относятся по­листирол и его сополимеры, полиакрилаты. Пиролиз полистирола со­провождается получением 50-70% исходного стирола; при термичес­ком разложении полиметилметакрилата выход газообразного метилметакрилата достигает 91—96%.

Наиболее эффективный способом утилизации отходов полимер­ных материалов является их вторичная (а в некоторых случаях много­кратная) переработка. Освоены процессы переработки вышедшей из употребления полиэтиленовой пленки в трубы для сельского хозяйст­ва и изделия менее ответственного назначения, а также во вторичную пленку, технологический процесс получения которой начинается с гранулирования использованной пленки, и смешивании полученных гранул с первичным полиэтиленом.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 7

Основную массу жидких отходов составляют сточные воды .

Применение конкретного метода очистки сточной вода зависит, прежде всего, от характера примесей. Наиболее часто употребляемые приемы очистки сточных вод можно объединить в такие группы:

1. для суспензионных и эмульгированных примесей — отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование (для грубодисперстных частиц); коагуляция, флотация, электрические методы осаждения (для мелкодисперсных и коллоидных частиц);

2. для очистки от неорганических соединений — дистилляция, яо-нообмен, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы;

3. для очистки от органических соединений — экстракция, абсорб­ция, флотация, ионообмен, реагентные методы (регенерационные);

биохимическое окисление, жидкофазное окисление, парофазное окисление, озонирование, хлорирование, электрохимическое окисле­ние (деструктивные методы);

4. для очистки от газов и паров — отдувка, нагрев, реагентные ме­тоды;

5. для уничтожения вредных веществ — термическое разложение.

Очистку сточных вод от соединений фосфора и азота осуществля­йте помощью специальных методов. Например, удаление соединений фосфора проводят при помощи сульфатов алюминия и железа, а осво­бождение стоков от соединений азота — аммиака, нитритов и нитратов — методами абсорбции и ионообмена.

Эффективность различных методов очистки сточных вод показана в табл.

Приведенные методы в большинстве случаев относятся к типовым процессам химической технологии (или их сочетанию), поэтому уде­лим внимание особенностям биохимического и химического окисле­ния примесей в сточных водах.

Метод биологической очистки сточных вод основан на использова­нии способности гетеротрофных микроорганизмов питаться разнообразными органическими соединениями, подвергая последние биохи­мическим превращениям. Использование свойств адаптации бактерий активного ила позволяет успешно решать вопросы биологической очи­стки стоков воды химических производств, содержащих сложные орга­нические соединения неприродного происхождения.

Контактируя с органическими веществами микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфатионы и др. Другая часть вещества идет на образование их биомассы. Разрушение органических соединений называют биохимическим окис­лением, оно происходит избирательно, поэтому некоторые соединения разрушаются легко, другие — медленно или совсем не окисляются.

Методы биохимической очистки сточных вод делятся на аэробные и анаэробные. Первые методы основаны на использовании аэробных групп микроорганизмов, для жизнедеятельности которых требуется постоянный приток кислорода и температура 293—313 К. При измене­нии кислородного и температурного режимов состав и число микро­организмов меняется, а соответственно меняется и эффективность очистки стоков. В случае анаэробной очистки микроорганизмы куль­тивируются в активном иле или биопленке, где биохимические про­цессы протекают без доступа кислорода. Этот метод используют глав­ным образом для обезвреживания осадков.

С точки зрения организации безотходного производства биохими­ческая очистка не может считаться универсальной, так как поступающие со сточными водами ценные органические вещества не извлека­ются из них, а перерабатываются в избыточный ил, также требующий обезвреживания. Однако пока это единственный метод, который обеспечивает очистку сточных вод до показателей, позволяющих ис­пользовать их в оборотных системах охлаждения.

Сооружения биологической очистки могут иметь различные техно­логические схемы, которые выбирают в зависимости от характеристик поступающих в них сточных вод. Наиболее часто используется схема, указанная на рис. Сточные воды первоначально поступают в усреднительные емкости 1, а затем в смесительную камеру 3. Сюда же поступают хозяйственно-бытовые сточные воды из накопителя 2, а также условно-чистая вода. Накопитель хозяйственно-бытовых сточ­ных вод играет роль усреднителя, поскольку эти воды имеют перемен­ный характер загрязнения. Смешанный сток поступает в аэротенк 4, куда подается воздух. Иловая смесь из аэротенка направляется во вто­ричный отстойник 5, где очищенная вода отделяется от активного ила и направляется в водоем или на подпитку водооборотных систем (по­сле соответствующей доочистки). Активный ил из вторичных отстой­ников возвращается в аэротенк в виде возвратного ила, а частично в виде избыточного ила направляется на обработку.

Термоокислительные методы обезвреживания сточных вод. В термо­окислительных методах обезвреживания органические примеси в сточных водах окисляются кислородом воздуха при повышенной тем­пературе до безвредных продуктов (Н2О, СО2). Это пламенный («огне­вой») метод, жидкофазное окисление и парофазное каталитическое \ окисление.

Выбор метода обезвреживания зависит от объема сточных вод, их теплотворной способности, экономичности процесса и требований к очищенным стокам. По теплотворной способности загрязненные сто­ки делятся на сточные воды, способные гореть самостоятельно за счет содержащихся в них органических веществ и воды, термоокислительное обезвреживание которых возможно только с вводом топлива (при теплотворной способности стоков ниже 8400 кДж/кг).

Огневой метод обезвреживания сточных вод является универсальным и обладает высокой степенью очистки (98-99,9%). В этом методе сточная вода вводится в распыленном состоянии в высокотемператур­ные продукты сгорания топлива (1200—1300К). Вода испаряется, а ор­ганические примеси сгорают, образуя продукты полного сгорания (СО2 Н2О). Минеральные примеси при этом образуют твердые или расплавленные частицы, которые выводятся из камеры печи

Недостатком метода является высокий расход топлива на испарение воды и перегрев пара до 1200-1300 К. В связи с этим сетевой ме­тод рекомендуется использовать в следующих случаях:

1. при большом количестве сточных вод, содержащих высокоток­сичные органические примеси, обезвреживание которых другими ме­тодами невозможно или экономически невыгодно;

2. при наличии горючих вторичных энергоресурсов, которые могут быть использованы вместо топлива.

Схема установки огневого обезврежива­ния сточных вод состоит циклонный реактор 2, парогенератор (котел-утилизатор) 3 и струйный аппарат 4. Из реактора продукты сго­рания поступают в камеру охлаждения парогенератора. Наличие эжек­тора позволяет исключить дымосос. Циркуляционный насос 5 исполь­зуется для подачи раствора минеральных веществ из емкости 6 в реак­тор 2 и в струйный аппарат 4. Пройдя каплеотделитель 7, очищенные газы поступают в дымовую трубу 8 и из нее — в атмосферу. На некото­рых установках для утилизации теплоты используют водогрейные кот­лы, водоаммиачные абсорбционные холодильные машины и циклоны для сухой очистки газа.

В процессе обезвреживания сточных вод, содержащих органичес­кие соединения серы, хлора, нитросоединения, образуются SО2, SО3, Р2О5, НС1, Сl2, (NО)х. Эти вещества могут взаимодействовать с обра­зованием новых более токсичных соединений, что необходимо иметь в виду при удалении отходящих газов в окружающую среду.

Метод жидкофазного окисления основан на окислении органичес­ких веществ, растворенных в сточной воде, кислородом воздуха при температурах 370-620 К и давлении 2-28 МПа. Повышение давления ускоряет процесс и глубину окисления вследствие увеличения раство­римости в воде кислорода. Жидкофазное окисление осуществляется как на катализаторах, так и без них.

Воздух

Схема установки огневого обезвреживания сточных вод:

1 – нагнетательный насос; 2 – циклонный реактор; 3- парогенератор (котел-утилизатор); 4 – струйный аппарат; 5 – циркуляционный насос; 6 – емкость; 7 – каплеотделитель; 8 – дымовая труба.

В качестве катализаторов используются металлы (Рt, Рd, Сu, Zn, Мn), нанесенные на оксид алюминия или активированный уголь.

В методе парофазного каталитического окисления используется ге­терогенное каталитическое окисление кислородом воздуха летучих ор­ганических соединений, находящихся в сточных водах. Процесс окис­ления интенсивно протекает в присутствии меднохромовых, медноцинковых, медномарганцевых катализаторов. При высокой температуре (350-400°С) большинство органических веществ подвергается полному окислению (98,5-99,9%). В данном процессе могут быть ис­пользованы конструкции реакторов, характерные для гетерогенно-каталитических процессов.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 8

Очистка выбрасываемых в атмосферу газов от органических примесей может быть достигнута их сжиганием при высоких темпера­турах (1200-1300 К), однако такой способ требует больших затрат пер­вичного топлива, что особенно нерентабельно при обезвреживании газов с малым содержанием вредных веществ. В связи с этим получи­ла применение каталитическая очистка, осуществляемая при более низкой температуре (до 600-700 К). Рассмотрим примеры примене­ния такого метода для различных газовых выбросов.

Каталитическая очистка от органических веществоснована на катали­тическом окислении или восстановлении примесей. Активные компо­ненты катализаторов, используемых для очистки отходящих газов, мож­но разделить на три группы: благородные металлы; сплавы, оксидные системы. Они должны окислять более 90% (об.) СО и углеводородов в широком интервале температур (250-800°С) в присутствии воды (~15%) и не должны отравляться соединениями серы. Наиболее распро­странены платиновые катализаторы вследствие способности ускорять самые различные реакции превращения органических соединений в окислительных и восстановительных средах (окисление, гидрирование и т.д.). Для обезвреживания газов используются и более дешевые ката­лизаторы на основе оксидов неплатиновых металлов (Ni, Сu, Сr, Мn).

Очистка — дорогостоящий процесс в плане затрат на оборудование и энергию, огромная часть которой расходуется на прокачку газов че­рез систему. Так как зернистый слой катализатора обладает большим гидравлическим сопротивлением, в последнее время получили распространение катализаторы сотовой формы. Их сопротивление на порядок ниже, чем зернистого слоя, и, кроме того, в них лучше перерабатывать запыленный газ — в прямых каналах меньше задерживается пыль.

Наиболее часто применяется следующая принципиальная схема каталитической очистки

Принципиальные схемы каталитической очистки газов с рукуперативным теплообменником (а) и дополнительным подогревом

Очищаемые газы, пройдя от­бойники и циклоны для отделения конденсата и взвешенных частиц, захваченных газовым потоком, нагреваются в рекуперативном тепло­обменнике 2 до температуры реакции и направляют в реактор 7. Очи­щенные газы охлаждаются в теплообменнике 7 и выбрасывают в атмо­сферу. Автотермическое проведение процесса возможно при содержа­нии горючих примесей 5-10 г/м3 (адиабатический разогрев таких сме­сей ∆Тад =150÷300 град). При меньшем содержании окисляемых примесей разогрев в реакторе будет Небольшой, что приведет к уменьше­нию разности температур (движущей силы) в теплообменнике, равной ∆Тад т.е. к возрастанию капитальных затрат на увеличение поверхнос­ти теплообменника. Дополнительный подвод теплоты, осуществляе­мый, например, сжиганием топлива, что позволяет сэкономить на теплообменнике.

Абсорбционно-каталитическая очистка. Абсорбция остается эффек­тивным способом извлечения малых количеств примесей, но нако­пившиеся на сорбенте примеси тоже надо удалять. Обычно адсорбент заменяют на новый, а отработанный становится отходом, состоящим из накопленной примеси и собственно сорбента, и его тоже приходит­ся утилизировать. Абсорбционно-каталитический метод позволяет из­бежать дополнительных отходов.

Загрязненный газ пропускают через абсорбционный аппарат. По­сле завершения цикла абсорбции поглощенную примесь десорбируют, для чего насыщенный сорбент продувают нагретым воздухом. Выходя­щий газ направляют в реактор каталитической очистки. Если примесь имеет органическую природу, происходит ее глубокое окисление. Очи­стка небольшого Объема газа, Содержащего большое количество при­меси, — процесс более эффективный, нежели удаление малых коли­честв примеси из большого объема загрязненного газа, т.е. из первона­чальной смеси.

Технологическая схема подобного процесса для очистки отходяще­го газа от оксидов азота приведена на рисунке:

Отходящие газы

Горячий воздух

Схема адсорбционно-каталитической очистки газа от оксидов азота:

1 – абсорбер; 2 - реактор; 3 – подогреватель; 4 – смеситель; 5 – дымовая труба

Абсорбер 7 загружен цеолитом, на котором хорошо сорбируются оксиды азота при темпера­туре 295 К и давлении 0,1 МПа. После цикла адсорбции производится переключение адсорбера на режим прогрева и регенерации, который проводится обратной продувкой слоя цеолита воздухом при температу­ре 495К и давлении 0,1 МПа. Разогрев адсорбера осуществляется цир­кулирующим горячим воздухом. Газы регенерации через подогреватель 3 температурой 570К направляются в реактор 2. В смесителе 4 к газу добавляется подогретый аммиак, и на катализаторе оксиды азота вос­станавливаются до азота. После каталитической очистки газ, содержа­щий не более 0,005% оксидов азота, выбрасывается в атмосферу.

Приведенные примеры показывают применение методов химичес­кой технологии для очистки и обезвреживания отходов разного проис­хождения.

Библиографический список.

Основная

1. Бесков В.С. Общая химическая технология. – М.: ИКЦ “Академкнига”, 2005.

2. Игнатенков В.И., Бесков Б.С. Примеры и задачи по общей химической технологии. – М.: ИКЦ “Академкнига”, 2005.

3. Кондауров, Б.П. Общая химическая технология : учебное пособие для вузов / Б.П.Кондауров,В.И.Александров,А.В.Артемов .— М. : Академия, 2005 .— 336с.

Дополнительная

1. Ксензенко В.И. Общая химическая технология и основы промыщленной экологии. - М.:Колос С, 2003. – 328с.

2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Альянс, 2005. – 753с.

3. Кутепов, А.М. Общая химическая технология : учебник для вузов / А.М.Кутепов,Т.И.Бондарева,М.Г.Беренгартен .— 2-е изд., испр. и доп. — М. : Высш. шк., 1990 .

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 9

Мощным средством повышения производительности сернокислотных производств является увеличение концентрации диоксида серы. Высококонцентрированные газы, содержащие до 80% SO2 уже начали получать в производствах цветных металлов из их сульфидных руд с применением технического кислорода.

Получение высококонцентрированного сернистого газа позволяет создать энерготехнологические циклические производства серной кислоты из серы и колчедана. Диоксид серы полученный с применением технического кислорода окисляют на 90% в контактном аппарате с «кипящем слоем» катализатора. При абсорбции SO3 получают высококонцентрированный олеум и моногидрат. Газ после абсорбции возвращают на контактирование. В реакторе общая степень превращения составляет 99,995%. Для отвода накапливающегося в результате многократного рецикла азота часть газа после абсорбции пропускают через малогабаритную сернокислотную установку, из которой азот выбрасывается в атмосферу. Интенсивность работы циклической системы, работающей под давлением около 1 МПа, с применением кислорода в десятки раз превышает интенсивность обычных систем. Потери серы с отходящими газами и соответственно выбросы SO2 и SO3 в окружающую среду также снижены в десятки раз.

Схемы предусматривают генерирование водяного пара (4 Мпа) за счет тепла газов обжига, который может быть использован как в самой установке для компенсации затрат энергии на работу компрессоров и насосов, так и в других цехах завода. Тепло сернистых газов после прохождения очередного каталитического слоя можно использовать для предварительного подогрева реагентов на входе в контактный аппарат. Тепло сорбции используется для бытовых нужд.

Важнейшими направлениями развития производства серной кислоты являются:

1. Увеличение мощности аппаратуры при одновременной комплексной автоматизации производства.

2. Интенсификация процессов путем применения реакторов «кипящего слоя» (как на стадии обжига, так и при контактном окислении SO2), более активных катализаторов, повышенных давлений и использование технического кислорода в процессе окисления.

3. Разработка энерготехнологических схем с максимальным использованием теплоты экзотермических реакций, в том числе циклических систем под давлением.

4. Увеличение степеней превращения на всех стадиях производства для снижения расходных коэффициентов по сырью и материалам и снижение вредных выбросов.

5. Утилизация вредных выбросов из отходящих газов, а также твердых отходов (огарок). Например, нежелательные вредные примеси h3S и SO2 из разных потоков можно объединить и подвергнуть концентрированию с целью перевода их в элементарную серу. Твердый огарок, содержащий оксид железа можно использовать в качестве сорбента для улавливания газов и очистки сточных вод.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 10

Электрохимическая промышленность, базирующаяся на электрохимических процессах – одна из крупнейших отраслей народного хозяйства. Она включает электролиз водных растворов, расплавленных сред и производство химических источников тока (аккумуляторы, гальванические элементы, топливные элементы и т.д.).

Основные направления применения электрохимических производств

При электролизе водных растворов и расплавленных сред могут быть получены самые разнообразные химические продукты. Электролизом водных растворов натрия и калия получают такие многотоннажные химические продукты, как водород, хлор, гидроксиды натрия и калия. Методом электролиза водных растворов осуществляют энергохимический синтез многих неорганических и органических веществ – гипохлоритов, хлоратов, перхлоратов, хлорной кислоты, перманганатов, диоксида марганца, а также адипонитрила, антидетонаторов, например, тетраэтилсвинца, гидрохинона, фторпроизводных ряда органических соединений и др. На электролизе водных растворов основаны гидроэлектрометаллургия и гальванотехника. Гидроэлектрометалургия – это извлечение металлов из водных растворов их солей путем электролиза. Электролиз обычно служит завершающей стадией ряда металлургических процессов. Электрохимическими методами получают и рафинируют медь, цинк, кадмий, марганец, хром, свинец, олово, благородные металлы.

Гальванотехника применяется в металлообрабатывающей промышленности для нанесения на металлические изделия покрытий из металлов или сплавов. Эти покрытия наносят с целью защиты металла от коррозии, повышения твердости и сопротивления механическому износу, с декоративной целью, а также для изготовления точных металлических копий с различных предметов (гальванопластика). С развитием новых отраслей техники (атомная энергетика, ракетостроение, радиоэлектроника и др.) перед гальванотехникой становится более сложные задачи, например, высокая стойкость покрытий в экстремальных условиях, определенные магнитные характеристики, высокая жаростойкость, сверхпроводимость, равномерность свойств покрытия на сложно-профилированной поверхности и др.

Электролиз расплавленных сред используют в металлургии для производства и рафинирования металлов, которые не могут быть получены электролизом водных растворов – целого ряда легких, тугоплавких, благородных и редких металлов, а также сплавов.

В настоящее время такие материалы как алюминий, магний, натрий, литий, калий, титан и многие другие получают только электролизом расплавленных сред. Электролиз расплавов используют также для получения фтора и бора.

Важнейшая область электрохимии – получение и эксплуатация химических источников тока. Химические источники тока подразделяются на первичные и вторичные.

К первичным относятся источникам энергии, которые могут быть использованы лишь однократно. К ним относятся батареи и гальванические элементы. Вторичные источники тока – аккумуляторы, работоспособность которых восстанавливается пропусканием электрического тока (в направлении, противоположном тому, в котором ток протекал при разрядке). В топливных элементах «топливо», т.е. восстановитель и окислитель непрерывно и раздельно подводятся к электродам, в результате чего химическая энергия преобразуется в электрическую.

Масштабы применения химических источников тока весьма велики. Все самолеты и автомобили с двигателями внутреннего сгорания снабжены аккумуляторами, приводящими в действие двигатель. Различные электронные устройства, например, транзисторные приемники, часы работают за счет малогабаритных батарей. Большие перспективы имеет электрохимическая энергия, т.е. применение электрохимических топливных элементов в энергоустановках – автотранспорте, электростанциях и т.д.

Электрохимические методы все более широко внедряются в технику очистки сточных вод, в частности для опреснения сильно минерализированных вод электролизом с регенерацией индивидуальных солей, кислот и щелочей.

Электрохимические методы развиваются в промышленности опережающими темпами по сравнению с химическими в связи с их очевидными преимуществами. В электрохимических процессах аппаратура во многих случаях проще и компактнее по сравнению с альтернативными химическими процессами, электрохимические методы получения ряда продуктов характеризуются меньшим числом производственных стадий и операций, более дешевым сырьем и большей глубиной его превращения, одновременным образованием (причем в раздельном виде) ценных продуктов. Эти преимущества часто обусловливают более низкую себестоимость получаемой продукции. Одно из главных достоинств электрохимических методов – чистота получаемых продуктов. Основной недостаток электрохимических процессов – высокая энергоемкость, поэтому энергетические затраты составляют главную статью себестоимости продуктов. Поэтому для электрохимических производств особенно важно снижение энергопотребления путем совершенствования технологии, а также рационального, экономичного использования электроэнергии.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

studopedia.ru

Схема растворения хлорида натрия - Лечение гипертонии

Многие годы безуспешно боретесь с ГИПЕРТОНИЕЙ?

Глава Института: «Вы будете поражены, насколько просто можно вылечить гипертонию принимая каждый день...

Читать далее »

Инъекции «Гепарин» позволяют остановить образование сгустков крови внутри сосудов. В каждом миллилитре раствора находится 5000 МЕ антикоагулянта, который относится к среднемолекулярным и предназначен для разведения в физрастворе. Препарат выпускается в ампулах по 5 мл, вводится внутривенно и подкожно. Рассмотрим более подробно, в каких случаях назначение уколов «Гепарин» целесообразно и жизненно необходимо.

Основные свойства

Антикоагулянт непосредственно влияет на активность фактора антитромбина-2, потому используется инъекционно в нескольких ситуациях:

НАШИ ЧИТАТЕЛИ РЕКОМЕНДУЮТ!

Для лечения гипертонии наши читатели успешно используют ReCardio. Видя, такую популярность этого средства мы решили предложить его и вашему вниманию. Подробнее здесь…

  • профилактика и терапия тромбоза глубоких вен, легочной эмболии;
  • устранение тромбов в коронарных артериях при нестабильной стенокардии;
  • растворение сгустков крови, которые блокируют периферические артерии, например, при окклюзии;
  • предотвращение дальнейшего тромбообразования после сердечного приступа;
  • профилактика тромбоза во время гемодиализа при почечной недостаточности или во время операции по сердечно-легочному шунтированию.

Образование тромбов — процесс, позволяющий остановить кровотечение, которое произошло при повреждении тканей. Процесс свертывания сложен и начинается с агрегации тромбоцитов, выделяющих химические вещества для начала тромбообразования. Вещество под названием тромбин вырабатывает белок фибрин, который связывает тромбоциты. Данные процессы являются частью самовосстановления организма.

«Гепарин» направлен на инактивацию тромбина в процессе свертывания. Он останавливает образование фибрина, потому прекращается формирование сгустков крови. Препарат используется для лечения тромбов, которые относятся к патологическим и угрожающим здоровью образованиям внутри кровеносных сосудов.

«Гепарин» в живот вводится в целях предупреждения тромбоза. Он связывается с антитромбином-3, который подавляет активацию тромбина и фактора свертывания Х. Вещество препятствует преобразованию протромбина в тромбин, подавляет его, мешает образовываться фибрину, влияет на снижение агрегации тромбоцитов.

Результатом инъекции становятся увеличение кровотока  в почках, повышенное сопротивление мозговых сосудов, активация липопротеинлипазы и уменьшение риска атеросклероза. Лекарство влияет на гормональную систему, снижая выработку альдостерона, связывает адреналин, меняет гормональные ответы яичников, увеличивает активность гормонов паращитовидной железы.

Потому применяется «Гепарин» раствор для инъекций не только в качестве антикоагулянта. При ишемической болезни сердца медикамент сочетается с ацетилсалициловой кислотой для предотвращения острых тромбозов, инфарктов и их рецидивов, смертности после приступов.

Большие дозы помогают при тромбоэмболиях и тромбозе вен, а малые — назначаются для профилактики данных состояний после хирургических процедур. Скорость действия средства после принятия зависит от способа введения:

  • внутривенно — мгновенно;
  • подкожно — спустя 20 – 60 минут.

Длительность действия составляет от 4 до 5 часов при внутривенном вливании, если вводить «Гепарин» подкожно, то практически 8 часов. Существует ингаляционный способ вдыхания лекарства, позволяющий сохранить воздействие на несколько недель. Введенный препарат надолго снижает риск тромбообразования. Эффективность «Гепарина» может снизиться при изначально пониженном уровне антитромбина-3.

Сгусток крови, который образовался внутри кровеносного сосуда, называется тромбом. Его опасность заключается в потенциально возможном откреплении и путешествии по кровотоку в форме эмбола. Сгусток способен попасть в кровеносный сосуд с небольшим руслом и заблокировать кровоснабжение жизненно важных органов, таких как сердце, мозг или легкие. Данное нарушение называется тромбоэмболией.

Особенности дозировки

Инъекции «Гепарина» назначаются струйные или прерывистые. Предварительно обязателен анализ на свертывание крови, определение тромбинового и тромбопластинового времени, подсчет тромбоцитов.

Колоть «Гепарин» нужно только по показаниям врача в разведенном виде с разбавлением в растворе хлорида натрия 0,9%.

Схема введения препарата взрослым при острых тромбозах:

  • внутривенно 10000 – 15000 МЕ первоначально;
  • каждые 4 – 6 часов по 5000 – 10000 МЕ.

Постоянно контролируется свертываемость, тромбиновое и активированное частичное тромбопластиновое время. При правильном подборе дозировки период свертывания замедляется больше, чем в 2,5 – 3 раза, а тромбопластиновое – в 2 раза.

Схема применения медикамента для профилактических целей:

  • уколы «Гепарина» в живот подкожно по 5000 МЕ с интервалом в 6 – 8 часов;
  • на первой фазе тромбогеморрагического синдрома вводится по 2500 – 5000 МЕ в сутки с регулярным контролем показателей свертываемости.

Важно снизить дозировку за 1 – 2 дня до отмены препарата.

Уколы в живот уступают по сравнению с эффективностью непрерывных внутривенных вливаний (поскольку нужно поддерживать стабильное подавление коагуляции), и не провоцируют кровотечения. О том, как колоть препарат в каждом конкретном случае, знает лечащий врач.

При обеспечении искусственного кровообращения во время хирургических вмешательств требуется дозировка 140 – 400 МЕ/кг или рассчитывается по 1500 – 2000 МЕ на каждые 500 мл крови. Вначале процедуры гемодиализа вводится 10000 МЕ, потом еще дополнительно 30000 – 50000 МЕ. Женщинам и пожилым людям дозировки корректируются. Детям до 3 лет нежелательно использовать антикоагулянты, а до 6 лет —  суточная дозировка составляет 600 МЕ/кг, в возрасте от 6 до 15 лет – 500 МЕ/кг при постоянном контроле свертываемости крови.

Некоторые люди имеют повышенную склонность к образованию тромбов, что происходит на фоне нарушения кровотока:

  1. Ишемическая болезнь сердца, атеросклероз на стенках коронарных артерий создают основу для агрегации тромбоцитов и начала процесса тромбообразования.
  2. Миграция тромба и уменьшение притока крови к сердцу вызывают боль в груди и сердечный приступ.
  3. Замедление кровотока в голени и венах малого таза также может привести к тромбозу глубоких вен. Тромбы могут достигать легкого, вызывая легочную эмболию.
  4. Постельный режим на протяжении длительного периода на фоне хронических заболеваний и после операций повышает риск тромбоза. Вероятность увеличивается на фоне беременности, ожирения и некоторых заболеваний крови.

Правила проведения инъекций

Раствор «Гепарина» вводят внутривенно или подкожно для лечебных и профилактических целей. Доза и длительность терапии препаратом зависят от размера и месторасположения сгустка крови, а также от риска образования тромбов.

Во время лечения тромбоза инъекциями «Гепарина» нужно отслеживать параметры свертываемости крови, для чего проверяют несколько показателей. В зависимости от их значения лечение корректируется, назначается минимальная дозировка, чтобы снизить риск кровотечений.

При введении лекарственного средства более пяти дней нужно регулярно отслеживать уровень тромбоцитов в крови, чтобы избежать тромбоцитопении. Ее наступление является сигналом для назначения альтернативной терапии.

При длительных инъекциях «Гепарина» важно количество калия в крови, поскольку активное вещество медикамента повышает уровень микроэлемента и провоцирует гиперкалиемию. Риски данного состояния возрастают на фоне сахарного диабета, болезней почек и приема некоторых препаратов.

Инъекции «Гепарина» вводятся с особой осторожностью пожилым пациентам при снижении функции печени и почек, гиперкалиемии и метаболическом ацидозе (повышении кислотности крови), а также при гиперчувствительности к низкомолекулярным фракциям лекарства.

Введение «Гепарина» противопоказано в нескольких случаях:

  1. Низкое число тромбоцитов в крови на фоне заболеваний или предыдущего лечения «Гепарином».
  2. Активное кровотечение или нарушение свертываемости крови (гемофилия).
  3. Пептическая язва, цирроз печени.
  4. Тяжелая форма гипертонии.
  5. Бактериальная инфекция сердечных клапанов и оболочки сердца (бактериальный эндокардит).
  6. Недавно перенесенное кровотечение в головном мозге или геморрагический инсульт, травмы или операции на головном, спинном мозге или глазах.
  7. Перед процедурами эпидуральной анестезии или люмбальной пункции.
  8. Тяжелые патологии печени.

Список противопоказаний для применения препарата включает время менструации, апластические анемии, диабетическую ретинопатию, хронические и острые лейкозы. Нельзя применять лекарство в терапии недоношенных детей. При аллергии на «Гепарин» запрещено проводить инъекции, а при появлении реакций нужно прекратить использование средства.

Уколы «Гепарина» часто используются для предотвращения тромбоза у беременных женщин, которые подвержены высокому риску. Вещество не проникает через плаценту, не вызывает врожденные дефекты. Однако некоторые многодозовые флаконы содержат бензиловый спирт, и именно такой формы препарата следует избегать беременным. Длительное использование уколов «Гепарина» может привести к ослаблению костей будущей материи, повысить риск кровотечений во время беременности или после родов.

Возможные побочные эффекты

Лекарственные средства влияют на каждого человека по-разному. Список возможных осложнений на фоне приема «Гепарина» составляют:

  • кровотечение;
  • высокий уровень калия в крови;
  • снижение количества тромбоцитов;
  • разрушение клеток кожи;
  • остеопороз (при длительном использовании);
  • выпадение волос (алопеция) после долгого применения;
  • тромбы в сосудах спинного мозга при спинномозговой или эпидуральной анестезии или люмбальной пункции.

При поллинозах «Гепарин» назначается после проведения тестов. Осторожно прописывают препарат диабетикам и гипертоникам, женщинам с внутриматочными спиралями, пожилым людям старше 60 лет. Активированное частичное тромбопластиновое время всегда является ориентиром при подборке дозы вещества.

Внутримышечные уколы «Гепарина» не производятся из-за возможности появления гематом. Инъекция становится запретом для других манипуляций и проведения биопсии. Препарат способен вызвать головокружение и тошноту, потому не следует садиться за руль автомобиля или управлять промышленными устройствами во время курса лечения.

Совместимость с другими лекарствами

Необходимо сообщить врачу, если одновременно с инъекциями «Гепарина» проходит прием «Аспирина», «Дипиридамола», «Клопидогрела», а также фибронолитиков, таких как «Стрептокиназа», «Алтеплаза». Инструкция по применению предупреждает о сочетании лекарства с другими средствами. Осторожно медикамент сочетается с «Декстраном», нестероидными противовоспалительными средствами («Ибупрофен», «Диклофенак») и другими пероральными антикоагулянтами («Варфарин»). Щелочные лекарства, такие как «Энаприлат», трициклические антидепрессанты при связывании с «Гепарином» снижают его эффективность.

Риск повышенного уровня калия в крови связан со следующими лекарственными средствами: ингибиторы АПФ («Эналаприл», «Каптоприл»), антагонисты рецепторов ангиотензина-2 («Лозартан», «Валсартан»), калийсберегающие диуретики, а также добавки калия и калийных солей. Антикоагулянтный эффект «Гепарина» уменьшается при вливании нитратных препаратов.

Мочегонные препараты: список и характеристика

Мочегонные препараты, или диуретики, — неоднородная по химическому составу группа лекарств. Все они вызывают временное увеличение выделения из организма воды и минеральных веществ (главным образом ионов натрия) через почки. Предлагаем вниманию читателя список мочегонных препаратов, наиболее часто используемых в современной медицине, их классификацию и характеристики.

Классификация

Диуретики классифицируются в зависимости от их «точки приложения» в нефроне. Нефрон в упрощенном виде состоит из клубочка, проксимального канальца, петли Генле и дистального канальца. В клубочке нефрона происходит выделение из крови воды и продуктов обмена веществ. В проксимальном канальце происходит обратное всасывание всего выделившегося из крови белка. По проксимальному канальцу образовавшаяся жидкость проходит в петлю Генле, где происходит реабсорбция воды и ионов, в частности, натрия. В дистальном канальце завершается обратное всасывание воды и электролитов, а также выделяются ионы водорода. Дистальные канальцы объединяются в собирательные трубочки, через которые образовавшаяся моча выводится в лоханки. В зависимости от места действия диуретиков различают следующие группы препаратов:

1. Действующие в клубочковых капиллярах (эуфиллин, сердечные гликозиды).

2. Действующие в проксимальном канальце:

  • ингибиторы карбоангидразы (диакарб);
  • осмотические диуретики (маннитол, мочевина).

3. Действующие в петле Генле:

  • на всем протяжении: петлевые диуретики (фуросемид);
  • в кортикальном сегменте: тиазидовые и тиазидоподобные (гипотиазид, индапамид).

4. Действующие в проксимальном канальце и восходящем отделе петли Генле: урикозурические (индакринон).

5. Действующие в дистальном канальце: калийсберегающие:

  • конкурентные антагонисты альдостерона (спиронолактон, верошпирон);
  • неконкурентные антагонисты альдостерона (триамтерен, амилорид).

6. Действующие в собирательных трубочках: акваретики (демеклоциклин).

Характеристика

Диуретики, действующие на уровне клубочка

Эуфиллин расширяет почечные сосуды и усиливает кровоток в тканях почек. В результате увеличивается клубочковая фильтрация и диурез. Эти средства применяются чаще всего для усиления эффективности других мочегонных препаратов.

Сердечные гликозиды также увеличивают фильтрацию в клубочках и тормозят обратное всасывание натрия в проксимальных каналах.

Ингибиторы карбоангидразы

Эти препараты замедляют выделение ионов водорода. Под их влиянием происходит значительное увеличение содержания ионов калия и бикарбонатов в моче.

Назначаются эти лекарства для лечения сердечной недостаточности, глаукомы, эпилепсии. Применяются они и при отравлениях салицилатами или барбитуратами, а также для предупреждения высотной болезни.

НАШИ ЧИТАТЕЛИ РЕКОМЕНДУЮТ!

Для лечения гипертонии наши читатели успешно используют ReCardio. Видя, такую популярность этого средства мы решили предложить его и вашему вниманию. Подробнее здесь…

Основной препарат этой группы – диакарб. Назначается он в форме таблеток, оказывает слабое мочегонное действие. Из побочных эффектов можно отметить сонливость, слабость, шум в ушах, мышечные боли, кожную сыпь. Средство вызывает гипокалиемию и метаболический ацидоз.

Диакарб противопоказан при тяжелой дыхательной и почечной недостаточности, сахарном диабете и циррозе печени.

Осмотические диуретики

Эти вещества из крови фильтруются в клубочках, не всасываясь обратно в кровь. В капсуле и канальцах они создают высокое осмотическое давление, «вытягивая» на себя воду и ионы натрия, препятствуя их обратному всасыванию.

Назначаются осмотические диуретики преимущественно для снижения внутричерепного давления и предупреждения отека мозга. Кроме того, они могут применяться в начальной стадии острой почечной недостаточности.

Основные препараты этой группы – маннит и мочевина. Они противопоказаны при выраженной сердечной, почечной и печеночной недостаточности, а также на фоне кровоизлияния в мозг.

Петлевые диуретики

Это наиболее эффективные мочегонные средства, обладающие выраженным натрийуретическим действием. Эффект наступает быстро, но длится недолго, в связи с чем необходим неоднократный прием в течение дня. Петлевые диуретики препятствуют реабсорбции натрия и усиливают клубочковую фильтрацию. Они назначаются при отеках, вызванных хронической сердечной, печеночной, почечной недостаточностью, нарушением функции желез внутренней секреции. Эти лекарства могут применяться для лечения гипертонической болезни и гипертонических кризов. Они показаны при отеке легких, мозга, острой почечной недостаточности, многих отравлениях.

Наиболее часто используются фуросемид, торасемид и этакриновая кислота.

Они могут вызывать выраженный дефицит ионов калия, магния, натрия и хлора, дегидратацию, снижение толерантности к углеводам. Под их действием повышается концентрация мочевой кислоты и липидов в крови. Этакриновая кислота обладает ототоксичностью.

Петлевые диуретики противопоказаны при тяжелом сахарном диабете, мочекислом диатезе, тяжелых поражениях печени и почек. Их нельзя применять во время лактации, а также при непереносимости сульфаниламидных препаратов.

Тиазидовые и тиазидоподобные диуретики

Эти препараты подавляют обратное всасывание натрия, усиливают выделение натрия и других ионов с мочой. Они не нарушают кислотно-щелочное равновесие. По сравнению с петлевыми диуретиками, тиазидовые начинают действовать позднее (через 2 часа после приема), но сохраняют эффективность в течение 12 – 36 часов. Они уменьшают клубочковую фильтрацию, а также снижают выделение кальция с мочой. Эти препараты не обладают рикошетным эффектом.

Эти лекарства показаны при любых отечных состояниях, артериальной гипертензии, несахарном диабете. Они не назначаются при значительной почечной недостаточности, тяжелом сахарном диабете, а также при подагре с поражением почек.

Чаще всего используются гидрохлортиазид и индапамид. Гидрохлортиазид применяется изолированно, а также входит в состав многих комбинированных средств для лечения артериальной гипертензии. Индапамид – современный антигипертензивный препарат, назначается один раз в сутки, обладает менее выраженным мочегонным эффектом, реже вызывает нарушения обмена углеводов.

Урикозурические диуретики

Чаще всего из этой группы применяется индакринон. По сравнению с фуросемидом, он сильнее активирует диурез. Применяется этот препарат при нефротическом синдроме, выраженной артериальной гипертензии. Не исключается его использование для лечения хронической сердечной недостаточности.

Калийсберегающие препараты

Эти препараты незначительно усиливают диурез и выделение натрия с мочой. Их отличительным признаком является способность задерживать калий, тем самым предотвращая развитие гипокалиемии.

Основной препарат из этой группы – спиронолактон (верошпирон). Он назначается для профилактики и лечения дефицита калия, возникающего при использовании других диуретиков. Спиронолактон можно комбинировать с любыми другими мочегонными препаратами. Он используется при гиперальдостеронизме и тяжелой артериальной гипертензии. Применение спиронолактона особенно оправдано при лечении хронической сердечной недостаточности.

Побочные эффекты включают сонливость, нарушения менструального цикла. Это средство обладает антиандрогенной активностью и способно вызывать увеличение молочных желез у мужчин (гинекомастию). Калийсберегающие диуретики противопоказаны при тяжелых болезнях почек, гиперкалиемии, мочекаменной болезни, а также во время беременности и лактации.

Акваретики

Лекарства этой группы усиливают выделение воды. Эти средства противодействуют антидиуретическому гормону. Они применяются при циррозе печени, застойной сердечной недостаточности, психогенной полидипсии. Основным представителем является демеклоциклин. Побочные эффекты включают фоточувствительность, лихорадку, изменение ногтей и эозинофилию. Медикамент может вызвать повреждение почечной ткани со снижением клубочковой фильтрации.

К группе акваретиков можно отнести соли лития и антагонисты вазопрессина.

Побочные эффекты

Мочегонные препараты выводят из организма воду и соли, меняя их баланс в организме. Они вызывают потерю ионов водорода, хлора, бикарбоната, приводя к нарушениям кислотно-щелочного баланса. Изменяется обмен веществ. Диуретики также могут вызывать поражения внутренних органов.

Нарушения водно-электролитного обмена

При передозировке тиазидовых и петлевых диуретиков может развиться внеклеточная дегидратация. Для ее коррекции необходимо отменить мочегонные средства, назначить воду и солевые растворы внутрь. Снижение содержания натрия в крови (гипонатриемия) развивается при использовании диуретиков и одновременном соблюдении диеты с ограничением поваренной соли. Клинически оно проявляется слабостью, сонливостью, апатией, снижением диуреза. Для лечения используют растворы хлорида натрия и соды.

Снижение концентрации в крови калия (гипокалиемия) сопровождается мышечной слабостью вплоть до параличей, тошнотой и рвотой, нарушениями ритма сердца. Это состояние встречается преимущественно при передозировке петлевых диуретиков. Для коррекции назначают диету с повышенным содержанием калия, препараты калия внутрь или внутривенно. Такое популярное средство, как панангин, не способно восстановить дефицит калия в связи с низким содержанием микроэлемента.

Повышенное содержание калия в крови (гиперкалиемия) наблюдается довольно редко, в основном при передозировке калийсберегающих средств. Проявляется она слабостью, парестезиями, замедлением пульса, развитием внутрисердечных блокад. Лечение заключается во введении хлорида натрия и отмене калийсберегающих медикаментов.

Сниженное содержание магния в крови (гипомагниемия) может быть осложнением терапии тиазидовыми, осмотическими и петлевыми диуретиками. Она сопровождается судорогами, тошнотой и рвотой, спазмом бронхов, нарушениями ритма сердца. Характерны изменения нервной системы: заторможенность, дезориентация, галлюцинации. Это состояние чаще возникает у пожилых людей, злоупотребляющих алкоголем. Лечится оно путем назначения панангина, калийсберегающих диуретиков, препаратов магния.

Пониженная концентрация кальция в крови (гипокальциемия) развивается при использовании петлевых диуретиков. Сопровождается она парестезиями рук, носа, судорогами, спазмом бронхов и пищевода. Для коррекции назначают диету, богатую кальцием, и препараты с содержанием этого микроэлемента.

Нарушение кислотно-щелочного равновесия

Метаболический алкалоз сопровождается «ощелачиванием» внутренней среды организма, возникает при передозировке тиазидовых и петлевых диуретиков. Сопровождается он неукротимой рвотой, судорогами, нарушением сознания. Для лечения используются аммония хлорид, натрия хлорид, кальция хлорид внутривенно.

Метаболичексий ацидоз – это «закисление» внутренней среды организма, развивается при приеме ингибиторов карбоангидразы, калийсберегающих средств, осмотических диуретиков. При значительном ацидозе возникает глубокое и шумное дыхание, рвота, заторможенность. Для лечения такого состояния отменяют диуретики, назначают бикарбонат натрия.

Обменные нарушения

Нарушение метаболизма белков связано с дефицитом калия, приводящим к нарушению азотистого баланса. Она развивается чаще всего у детей и пожилых людей при низком содержании белка в диете. Для коррекции этого состояния необходимо обогатить питание белками и назначить анаболические стероиды.

При использовании тиазидовых и петлевых диуретиков в крови повышается концентрация холестерина, бета-липопротеинов, триглицеридов. Поэтому при назначении мочегонных препаратов следует ограничить липиды в диете, а также, при необходимости, сочетать мочегонные с ингибиторами ангиотензинпревращающего фермента (ИАПФ).

Терапия тиазидовыми диуретиками может вызвать повышение концентрации глюкозы в крови (гипергликемию), особенно у больных с сахарным диабетом или ожирением. Для профилактики этого состояния рекомендуется ограничение в диете легкоусваиваемых углеводов (сахара), применении ИАПФ и препаратов калия.

У лиц с гипертонической болезнью и нарушенным пуриновым обменом вероятно повышение концентрации в крови мочевой кислоты (гиперурикемия). Особенно высока вероятность такого осложнения при лечении петлевыми и тиазидовыми диуретиками. Для лечения назначают диету с ограничением пуринов, аллопуринол, комбинируют мочегонные с ИАПФ.

В случае длительного применения больших доз мочегонных препаратов вероятно нарушение функции почек с развитием азотемии (повышения концентрации азотистых шлаков в крови). В этих случаях необходимо регулярно контролировать показатели азотемии.

Аллергические реакции

Непереносимость мочегонных препаратов встречается редко. Наиболее она характерна для тиазидовых и петлевых диуретиков, преимущественно у больных с аллергией на сульфаниламиды. Аллергическая реакция может проявляться кожной сыпью, васкулитом, фотосенсибилизацией, лихорадкой, нарушением деятельности печени и почек.

Терапия при аллергической реакции проводится по обычной схеме с применением антигистаминных препаратов и преднизолона.

Поражение органов и систем

Применение ингибиторов карбоангидразы может сопровождаться нарушением функции нервной системы. Появляются головная боль, бессонница, парестезии, сонливость.

При внутривенном введении этакриновой кислоты может наблюдаться токсическое поражение слухового аппарата.

Почти все группы мочегонных препаратов увеличивают риск развития мочекаменной болезни.

Могут появляться нарушения функции желудочно-кишечного тракта, проявляющиеся отсутствием аппетита, болью в животе, тошнотой и рвотой, запором или поносом. Тиазидовые и петлевые диуретики могут спровоцировать развитие острого холецистопанкреатита, внутрипеченочного холестаза.

Вероятны изменения системы кроветворения: нейтропения, агранулоцитоз, аутоиммунный внутрисосудистый гемолиз, гемолитическая анемия, лимфоаденопатия.

Спиронолактон способен вызвать гинекомастию у мужчин и нарушение менструального цикла у женщин. При назначении больших доз мочегонных происходит сгущение крови, в результате увеличивается риск тромбоэмболических осложнений.

Взаимодействие с другими препаратами

Диуретики часто используют совместно с другими лекарственными средствами. В результате эффективность этих лекарств меняется, могут возникнуть нежелательные эффекты.

Совместное применение тиазидовых диуретиков и сердечных гликозидов способствует повышению токсичности последних вследствие гипокалиемии. Одновременное использование их с хинидином увеличивает риск его токсичности. Комбинация тиазидовых препаратов с гипотензивными обладает повышенным гипотензивным действием. При одновременном назначении их с глюкокортикостероидами высока вероятность гипергликемии.

Фуросемид повышает ототоксичность аминогликозидов, усиливает риск развития гликозидной интоксикации. При комбинации петлевых диуретиков с нестероидными противовоспалительными средствами диуретический эффект ослабевает.

Спиронолактон способствует повышению концентрации сердечных гликозидов в крови, усиливает гипотензивное действие антигипертензивных препаратов. При одновременном назначении этого препарата и нестероидных противовоспалительных средств диуретическое влияние уменьшается. Урегит вызывает усиление токсичности аминогликозидов и цепорина.

Сочетание тиазидовых и петлевых диуретиков и ИАПФ приводит к усилению мочегонного эффекта.

Принципы рациональной терапии диуретиками

Диуретики необходимо использовать только при появлении отеков. При незначительном отечном синдроме можно применять мочегонные средства растительного происхождения (настой листьев березы, брусники, отвар хвоща полевого, мочегонный сбор), виноградный сок, яблоки и арбузы.

Лечение нужно начинать с небольших доз тиазидовых или тиазидоподобных диуретиков. При необходимости к терапии добавляют калийсберегающие препараты, а затем петлевые средства. С нарастанием тяжести отечного синдрома увеличивается число комбинируемых диуретиков и их дозировки.

Необходимо подобрать дозировку таким образом, чтобы диурез за сутки не превышал 2500 мл. Тиазидовые, тиазидоподобные и калийсберегающие препараты желательно принимать утром натощак. Суточную дозировку петлевых диуретиков обычно назначают в два приема, например, в 8 и в 14 часов. Спиронолактон можно принимать 1 или два раза в день, независимо от приема пищи и времени суток.

На первой стадии лечения мочегонные препараты следует принимать ежедневно. Лишь при стойком улучшении самочувствия, уменьшении одышки и отеков можно использовать их с перерывами, лишь несколько дней в неделю.

Терапию отеков на фоне хронической сердечной недостаточности нужно обязательно дополнять ИАПФ, что значительно улучшает эффект мочегонных средств.

Телеканал «Россия-1», передача «О самом главном» на тему «Мочегонные средства»

Watch this video on YouTube

analiz.lechenie-gipertoniya.ru

Хлорид натрия: свойства и все характеристики

Плавится и кипит без разложения. Умеренно растворяется в воде (не гидролизуется), растворимость не зависит от температуры, но сильно снижается в присутствии HCl, NaOH, хлоридов металла.

Рис. 1. Хлорид натрия. Внешний вид.

Основные характеристики хлорида натрия приведены в таблице ниже:

Молекулярная формула

NaCl

Молярная масса, г/моль

58,5

Плотность, г/см3

2,165

Температура плавления, oС

800,8

Температура кипения, oС

1465

Растворимость в воде (25oС), г/100 мл

35,9

Получение хлорида натрия

Хлорид натрия в виде минерала галита образует залежи каменной соли среди пластов горных и осадочных пород, поэтому необходимости его получения в промышленных или лабораторных масштабах нет. Однако, иногда он образуется в качестве побочного продукта, например, в таких реакциях, как:

— взаимодействие натрия с хлором

2Na + Cl2 = 2NaCl;

— реакция нейтрализации между соляной кислотой и гидроксидом натрия

HCl + NaOH = NaCl + h3O.

Химические свойства хлорида натрия

В водном растворе хлорид натрия диссоциирует на ионы:

NaCl↔Na+ + Cl—.

Хлорид натрия способен вступать в реакции обмена с кислотами (1) и другими солями (2, 3):

NaCl + h3SO4 (conc) = NaHSO4 + HCl↑ (pH = 7) (1);

NaCl + AgNO2 = NaNO2 + AgCl↓ (2);

NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl↓ (3).

В окислительно-восстановительных реакциях хлорид натрия проявляет свойства слабого восстановителя:

2NaCl + 4h3SO4 (conc) + PbO2 = Cl2↑ + Pb(HSO4)2 + 2NaHSO4 + 2h3O;

2NaCl + 2h3SO4 (conc) + MnO2 = Cl2↑ + MnSO4 + Na2SO4 + 2h3O.

При пропускании через насыщенный раствор хлорида натрия смесь газов, состоящую из аммиака и диоксида углерода можно получить гидрокарбонат натрия (выпадает в осадок):

NaCl + h3O + CO2 + Nh4 = NaHCO3↓ + Nh5Cl.

Расплав и раствор хлорида натрия подвергаются электролизу:

2NaCl + 2h3O = h3↑ + Cl2↑ + 2NaOH;

2NaCl = 2Na + Cl2↑.

Применение хлорида натрия

Хлорид натрия (поваренная соль) служит сырьем для получения хлора, соляной кислоты, едкого натра и карбоната натрия (соды), применяется в красильном деле, в мыловарении и во многих других производствах. Он служит также приправой к пище и применяется в качестве средства, предохраняющего пищевые продукты от порчи.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com


Смотрите также