В нашей стране имеется мощная минерально-сырьевая база, позволяющая практически полностью удовлетворять потребности народного хозяйства в минеральном сырье.
С точки зрения использования сырья характерными особенностями химического производства являются:
ü многовариантность сырьевой базы, включающей сырьевые ресурсы, добываемые из недр (фосфатное сырье, калийные соли, сера, природный газ, нефть, уголь), сельскохозяйственную продукцию, воздух, воду, продукты переработки природного сырья в химических производствах;
ü широкие возможности комплексного использования одних и тех же видов сырья для получения различных химических продуктов;
ü многообразие методов химической переработки, позволяющих получать из одного и того же сырья широкую гамму химических продуктов (например, из бензола могут быть получены каучук, полистирол, капролактам, ядохимикаты и другие продукты).
Так, для производства ацетилена могут быть использованы природный газ, газы нефтепереработки, попутные газы нефтедобычи, карбид кальция; для производства капролактама – бензол, фенол, анилин или толуол.
Большинство химических продуктов может быть получено несколькими путями. Например, контактный и башенный способы производства серной кислоты; этиловый спирт можно получить прямой и сернокислотной гидратацией этилена.
Химическая промышленность использует в качестве сырья продукты горнорудной, нефтяной, газовой, лесной и целлюлозно-бумажной промышленности, черной и цветной металлургии.
Развитие сырьевой базы химической промышленности происходит в направлении более полного, по возможности комплексного использования сырья с низким процентным содержанием основного вещества, утилизации отходов внутри самой химической промышленности и других отраслей, а также вовлечение в химическую переработку все большей массы разнообразного природного сырья, каким являются нефть, газы, уголь, сланцы, древеснорастительное сырье, а также сырьевые ресурсы Мирового океана.
Сырьем для синтеза большой группы продуктов являются оксид углерода и метанол. В настоящее время метанол уже широко используется для промышленного производства уксусной и муравьиной кислот, формальдегида и термореактивных пластмасс на его основе, простых и сложных эфиров, хлорметанов и метиламинов.
Варьирование сырьевых ресурсов позволяет выбирать надежную сырьевую базу для развития химической промышленности в зависимости от наличия месторождений полезных ископаемых и технико-экономических показателей их использования.
В производстве химических продуктов различают исходные вещества (сырье), промежуточные продукты (полупродукты) и готовые продукты.
Полупродукты химической переработки исходного сырья, в свою очередь, служат сырьем для получения других веществ. В практике, полупродукт может быть готовым продуктом для предприятия, изготавливающего его, и сырьем для предприятия, потребляющего этот полупродукт
Крупнотоннажные химические производства основываются по существу на ограниченном числе видов сырья, но используемых в больших количествах (сера и ее соединения, апатиты и фосфориты, природный газ, нефть и уголь, известняк, поваренная соль, вода, воздух и т.д.).
Путем переработки серы, серного колчедана, известняка, поваренной соли, фосфатов, полиминеральных руд и газового сырья (природного, попутного и коксового газов), а также азота воздуха получают серную, азотную, фосфорную кислоты и синтетический аммиак, используемые в свою очередь для выработки азотных, фосфорных, калийных и комплексных удобрений, производят каустическую и кальцинированную соду, минеральные соли. Природный газ служит сырьем для получения продуктов тяжелого органического синтеза, удобрений, пластических масс, синтетических каучуков, химических волокон, фармацевтических препаратов и др.
Нефть является ценнейшим сырьем для получения различных горюче-смазочных материалов, синтетических волокон, каучуков, пластических масс, моющих средств и многих других продуктов.
Сырье химической промышленности классифицируют по различным признакам:
ü по происхождению (минеральное, растительное, животное);
ü по запасам (невозобновляемое – руды, минералы, горючие ископаемые и возобновляемые – вода, воздух, растительное сырье, животное сырье);
ü по химическому составу (неорганическое – руды, минералы и органическое – нефть, уголь, природный газ);
ü по агрегатному состоянию (твердое – руды, минералы, уголь, сланцы, торф; жидкое – вода, нефть; газообразное – воздух, природный газ).
Кроме того, сырье можно подразделить на первичное (минеральное, растительное и животное, горючие ископаемые, вода и воздух) и вторичное (промышленные и потребительские отходы), а также на природное и искусственное (кокс, химические волокна, синтетический каучук, синтетические красители, смолы и т д.).
В свою очередь минеральное сырье включает рудное (металлическое), нерудное и горючее (органическое).
Сырье, применяемое в химико-технологических процессах должно удовлетворять ряду требований, в частности обеспечивать:
ü минимальное число стадий переработки в конечный продукт;
ü минимальные энергетические и материальные затраты на подготовку сырья к химическому превращению и в целом на осуществление процесса;
ü минимальное рассеяние исходной энергии;
ü возможно более низкий уровень температуры, давления, расхода энергии на изменение агрегатного состояния реагирующих веществ;
ü максимальную концентрацию целевого продукта в реакционной смеси.
Существенным источником химического сырья являются вторичные материальные ресурсы. К ним относятся отходы производства, отходы потребления и побочные продукты.
Отходами производства называют остатки сырья, материалов и полупродуктов, образующихся в процессе производства продукции, которые частично или полностью утратили свои качества и не соответствуют стандартам. В зависимости от свойств и состава выделяют три основные группы отходов предприятий химической и нефтеперерабатывающей промышленности близкие:
- к исходному сырью:
- к целевым продуктам;
- к сырью других производств или отраслей.
Особую группу составляют безвредные или обезвреженные в результате тех или иных процессов отходы, направляемые непосредственно в окружающую среду, их можно выбрасывать в атмосферу, закапывать, либо затоплять в морях и океанах.
Отходами потребления называют различные бывшие в употреблении изделия и вещества, восстановление которых экономически нецелесообразно, например, полностью изношенные, выбывшие из строя машины, изделия производственного назначения из стекла, резины и пластмасс, отработанные реактивы, катализаторы и т.п. (отходы промышленного потребления) или пришедшие в негодность изделия домашнего обихода и личного потребления (отходы бытового потребления).
Побочные продукты образуются в процессе переработки сырья наряду с основными продуктами производства, но не являются целью производственного процесса. Однако побочные продукты могут быть использованы в качестве готовой продукции. Те побочные продукты, которые получаются при добыче или обогащении основного сырья, принято называть попутными продуктами (например, попутный газ). Побочные и попутные продукты данного процесса, как правило, являются целевыми продуктами для другого производства.
Вторичные материальные ресурсы полностью или частично заменяют первичное сырье и материалы в производстве необходимой народному хозяйству продукции. Химическая промышленность, таким образом, выступает не только как потребитель природных ресурсов, но и как отрасль, сберегающая природное сырье.