Yuqori haroratda boradigan jarayonlar reja: Ishlab chiqarishda yuqori haroratdan foydalanish. Hozirgi zamon sanoat pechlari

YUQORI HARORATDA BORADIGAN JARAYONLAR
Reja:
1. Ishlab chiqarishda yuqori haroratdan foydalanish.
2. Hozirgi zamon sanoat pechlari.
3. Kimyoviy texnologiyad yuqori haroratli jarayonlarning ahamiyati.


Maqsad: Yuqori haroratli jarayonlar va ularning mahsulotlar ishlab chiqarishdagi ahamiyati haqida tushuntirish.

Yuqori harorat – moddalar xossalarining sifat o`zgarishlari sodir bo`ladigan xarakteristik haroratdan yuqori bo`lgan haroratlar hisoblanadi. Xarakteristik haroratga molekulalar dissotsiatsiyasi (10³ K), atomlar ionizatsiyasi (10⁴ K), termoyadro reaksiyasi (10⁷ K) va boshqa parchalanish boshlanadigan haroratlar kiradi.

Ishlab chiqarishning turli tarmoqlarida (ayniqsa, kimyo, metallurgiya, mashinasozlik, bosim ostida ishlash, payvandlash va qurilish materiallari ishlab chiqarishda) yuqori haroratdan muhim texnologik jarayonlarni samarali o`tkazishda keng foydalaniladi, chunki jarayonlarning harorat rejimlarini boshqarish jarayon tezligini oshirishdagi (ba`zan jarayonning sodir bo`lishi uchun zaruriy shart) universal vositadir.
Harorat ortishi bilan odatda, jarayonlar tezligi ortadi. Buni kimyoviy jarayonlarda yaqqol ko`rish mumkin. Masalan, NO ni havodan sintez qilishda sistemaning muvozanatga kelishi uchun zarur bo`lgan vaqt: 1230ºC haroratda 30 soat, 1630ºC haroratda 124 soat, 2030ºC haroratda 0,22 soat, 2630ºC haroratda 3,4x10<sup>-5</sup> soat.
Yoki neft mahsulotlarini krekinglab bensin olishda, benzin chiqishini (hosil bo`lish miqdorini) 30% ga yetkazish uchun zarur bo`lgan vaqt quyidagiga teng:
tºC 400 425 450 475 500
min 720 120 20 3 0,5
Misollardan ko`rinib turibdiki, haroratni 1000ºC ga oshirish bilan jarayon 1440 marta tezlashadi.
Sanoatda yuqori haroratda juda ko`p endodermik jarayonlarning termik dissotsiatsiyasi va molekulalarning parchalanishi, metal oksidlar va boshqa birikmalardan metallarni qaytarish, sun`iy materiallar sintezi o`tkaziladi, karbid, shisha va shu kabilar olinadi.
Molekulalarning parchalanishi va dissotsialanish reaksiyalari ko`pchilik ishlab chiqarishda qo`llaniladi. Bularga, masalan, soda, giltuproq, sement va boshqa kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarish kalsiy karbonatning dissotsialanishi (200ºC gacha) kiradi. Qurilish materiallari giltuproq, gips va alyumosilikatlar ishlab chiqarishda degidratatsiya jarayoni (ko`mirni kokslash, gaz va suyuq neft mahsulotlarini krekinglash, organic birikmalarni degidratatsiyalash jarayonlarida) uglevodorod molekulalarining parchalanishi (1100ºC gacha) kiradi. Xuddi shuningdek, metal oksidlarni qaytarib metal olishda, xususan, cho`yan (1800ºC gacha), po`lat, ko`pgina rangli metallar va kalsiy karbid (2000ºC gacha) ishlab chiqarishda yuqori haroratdan foydalaniladi.
Ko`pincha jarayon xarakteri, ishlov berilayotgan materiallarning tabiati, qo`llanilayotgan jihozlarning termik ko`rsatkichlari yuqori haroratdan foydalanishni cheklab qo`yadi (bu cheklashlar haqida keyinroq gapiriladi), bunday hollarda jarayon tezligini oshirish uchun haroratni optimal darajagacha ko`tarish bilan birga jarayonni jadallashtiruvchi boshqa faktorlar – bosim, katalizator va shu kabilardan foydalaniladi.
Turli jarayonlar uchun optimal harorat noldan past yoki 1000ºC dan yuqori bo`lishi mumkin. Bir jarayonning o`zida uning o`tish sharoitiga qarab, optimal harorat bir necha yuz gradusgacha o`zgarishi mumkin. Masalan, SO₂ SO₃ ga qadar oksidlanishida gomogen gaz muhitida 1000ºC ga yaqin haroratda jarayon sezilarli darajada boradi. Xuddi shu jarayonning optimal haroratsi temir oksid katalizatorlari ishtirokida 800…650ºC da, vanadiy katalizatorida 600…400ºC da, platinali katalizatorda esa jarayon 350ºC da boradi.
Ba`zi jarayonlar, masalan, spool, sement, cho`yan, po`lat va shu kabi mahsulotlar ishlab chiqarish faqatgina yuqori haroratda olib boriladi. Yuqori temperature geterogen sistemalarni gomogenga o`tkazishdagi asosiy yo`ldir. Odatda, gomogen sistemalarda jarayonlar tez sodir bo`ladi, u jarayonlarni boshqarish geterogen sistemalardan ancha oson. Shuning uchun texnikada yuqori harorat ko`pincha qattiq reagentlarni suyuqliklarda eritish yoki ularni suyuqlantirish uchun qo`llaniladi.
Yuqori harorat asosiy reaksiya tezligini oshirish bilan birga qo`shimcha reaksiya tezligiga ham ta`sir ko`rsatib, mahsulot chiqishini kamaytiradi. Bu hol ko`pincha murakkab reaksiyalarning ketishida, ayniqsa organik birikmalar ishlab chiqarishda seziladi. Masalan, uglevodorodlarni aromatizatsiyalashda haroratning ortishi asosiy reaksiya – degidrotsiklizatsiya bilan bir qatorda qo`shimcha reaksiyalar tezligini ham orttiradi. Shu sababli aromatizatsiya vaqtida optimal temperature doirasi juda kam bo`ladi. Masalan, kerosinni piroliz qilishning optimal haroratsi 670-720ºC bo`lib, bunda aromatik uglevodorodlarning hosil bo`lish miqdori maksimal qiymatga ega.
Sintez gaz asosida yuqori spirtlarni katalitik sintez qilishda optimal temperature chegarasi 10…20ºC ni tashkil etadi xolos. Masalan, 160ºC dan past haroratda asosiy reaksiya tezligi juda kichik, lekin 180ºC da esa qo`shimcha reaksiya tezligi juda sezilarli tezlashadi. Xuddi shunday hol uglevodorodlarni krekinglash jarayonida ham sodir bo`ladi.
Ba`zan haroratning ortishi reaksiyaga kirishuvchi komponentlarva hosil bo`lgan mahsulotlarning shu haroratda beqarorligini chegaralab qo`yadi. Chunki, bunda ularning tarkibi va xossalari o`zgaradi va hatto ular to`la parchalanib ketishi mumkin. Masalan, suvli eritmalarni yoki metal eritmalarni elektroliz qilish vaqtida haroratning kerakli darajadan ortib ketishi natijasida elektrolitdan ba`zi komponentlarning parlanib ketishi hisobiga jarayonning normal borishi buziladi.
Qattiq va gazsimon reagentlar ishtirokida borayotgan jarayonda, masalan, donador materiallar havo oqimida kuydirilayotganda haroratning ortishi natijasida suyuq faza hosil bo`ladi va texnologik jarayon normal bormaydi. Masalan, kolchedanni kuydirish vaqtida haroratning ortishi oltingugurtning quyish tezligini oshiradi, lekin temperature 900ºC dan ortishi bilan donachalar yumshab bir-biriga yopishib qoladi va katta bo`laklar hosil bo`ladi, natijada reaksion sirtlar kamayib, kislorod diffuziyasining kamayishi oqibatida jarayonning tezligi keskin kamayadi.
Amalda yuqori va o`ta yuqori haroratlardan foydalanishning mumkin emasligiga yana bir sabab shu haroratga va turli kimyoviy reagentlar ta`siriga chidamli bo`lmagan konstruksion materiallarni tanlashning qiyinligidir. Plastmassalar 60…300ºC haroratda yumshab, o`z mustahkamligini yo`qotadi, uglerodli po`latlar, 400ºC dan yuqori haroratda deformatsiyalanadi. Kimyo sanoatida qo`llaniladigan temirning nikel, xrom, molibden, kobalt, titan va boshqa o`tga chidamli metallar bilan maxsus qotishmalari faqat 800…900ºC haroratgacha chidamlidir.
Metallurgiyada, shisha pishirishda, sement, karbid va shunga o`xshash mahsulotlar ishlab chiqarishda metallmas o`tga chidamli materiallar ishlatiladi. Ko`p tarqalgan va apparat pechlarining olovdonlari ichiga teriladigan o`tga chidamli materiallar (shamot, dinas va boshqalar) ni 400…1600ºC dan yuqori haroratda ishlatib bo`lmaydi.
O`tga chidamli materiallarning erigan metal va shlaklar ta`sirida zanglashi ulardan foydalanishni chegaralab qo`yadi. Asosli muhitda 2000ºC haroratda magnezitli o`tga chidamli materiallar ishlatiladiladi. Grafitli materiallar esa (qaytaruvchi muhitda) 3000ºC haroratda qo`llaniladi. 1600…2000ºC dan yuqori haroratda turli agressiv muhitlar ta`siriga chidamli konstruksion materiallarning yo`qligi ko`p yuqori haroratda boradigan endodermik jarayonlarni amalgam oshirishga yo`l qo`ymaydi.