Жалпы химиялық технологиядан 2 аралық бақылау сұрақтары мен жауаптары
2,18,20
Каучук және резеңке өндірісі.
Қазақстандағы өндіріс: Кентау-резина өнімдер ТОО "Эластополимет"
Қарағанды қаласында орналасқан РТИ зауыты- резеңке техникалық материалдар мен эластомерлердің толық спектрін қамтитын Қазақстандағы жалғыз компания. сондай-ақ каучуктардан, резеңкеден, эластомерлерден және пластиктерден тапсырыс берушілердің сызбалары бойынша бұйымдар өндіреді: тығыздағыш төсемдер, тістегеріштер, қысқыш роликтер, тұғырлар, бекіткіштер, жалғағыш төлкелер, муфталар және т. б. Жатады.
Резинаны алудың негізгі шикізаты шикі каучук болып табылады. Өз бетінен каучук ештеңеге қолданылмайды. Каучук жоғары молекулалық қосылыстарға жатады. Сыртқы күштің əсерінен оңай деформацияланып одан кейін бұрынғы қалпына тез келеді. Бұл жағдайды былай түсіндіруге болады: каучуктың макромолекуласы бүктелген күйде болады да, түскен күшті алғаннан кейін қайтадан бүктеледі.
Резинаны дайындау үшін табиғи жəне синтетикалық каучуктерді қолданады. Табиғи каучук Бразилияда өсетін «Гевея» деп аталатын өсімдіктің сүтті шырынынан алады. Анализ каучуктың көміртек пен сутектен тұратындығын, яғни көмірсутегі класына жататынын көрсетеді.
Каучук молекулаларының құрылысы сызықтық болады, бірақ олар түзу, созылмай, түйіншек тəрізді оралып, бірнеше рет иіліп жатады. Табиғи каучук химиялық құрылысы бойынша цис-формадағы ұзын тізбек болып табылады.
Табиғи каучук бензинде, бензолда, күкіртті көміртекте жəне т.б. ериді. Табиғи каучук негізінен резина алуға, жəне де оның ең көп мөлшері автомобил шинін дайындауға, тек 1%-ы ғана аяқ киім өндірісі мен желім жасауға қолданылады.
Гуттаперча- химиялық құрамы дәл табиғи каучуктікіндей жоғары молекулалы қосылыс.Филиппин аралдарында, Малай архипелагы аралдарында өсетін «Гуттаперча» өсімдігінің сүтті шырынынан алынады. Табиғи каучуктан айырмашылығы – химиялық құрылысы бойынша транс-формадағы қысқа тізбек болып табылады.
Синтетикалық каучук (СК). Қолдануына байланысты СК жалпылай міндет атқаратын жəне арнайы міндет атқаратын болып бөлінеді. Жалпы мақсаттағы каучуктарға өнімнің кең ауқымын жаппай өндіруге жарамды жеткілікті жоғары техникалық қасиеттер (беріктік, икемділік және т.б.) кешені бар каучуктар жатады. Арнайы мақсаттағы каучуктарға өнімге арнайы талаптардың орындалуын қамтамасыз ететін бір немесе бірнеше қасиеттері бар каучуктер және көбінесе төтенше жағдайларда жұмыс қабілеттілігімен ерекшеленіде. Жалпылай міндет атқаратындарына: бутадиен (СКБ), бутадиен-стирол каучугі (СКС); арнайы міндет атқаратын каучуктерге – бутадиен-нитриль (СКН), хлопренді (найрит), бутилкаучук, тиоколовый, сиоиконовый (СКТ) жəне т.б. жатады.
Изопренді каучук-СКИ беріктілігі мен желімдеу қабілеті жоғары, 1000 С-ға дейін қыздырғанда қасиетін сақтайды. Барлық қасиеттері табиғи каучукқа жақын болғандықтан, резина дайындауға табиғи каучуктың орнына жұмсалынады. СКИ-3-тен алынған резиналар майда, бензинде жəне басқа органикалық еріткіштерде ісінеді, ауа оттегімен тотығады, аязға төзімді жəне газды өткізбейді.
Май, озон, атмосфера əсеріне тұрақты. Сондықтан хлорпрен каучугі жоғарыда айтылған заттарға керекті резина жасауға қолданылады.
Синтетикалық бутадиен-стирол каучуктарын (СКС) бутадиен (CH2=CH-CH=CH2) мен стиролды (C6 H5 –CH=CH2) сополимерлеу арқылы алады. Сызбанұсқасы:
1. Бутадиен 1-ші жинағыштан, стирол 2-ші жинағыштан араластырғышқа келіп түседі.
2. Эмульгатор дайындауға арналған аппаратта сулы ерітінді (антрий олеаты, канифольное мыло) дайындалады.
3. Осы қоспа + аралыстырғыштағы бутадиен-стирол қоспасы полимеризаторға келіп түседі. Полимеризатор 3-11 тізбектелген батареядан тұрады, 3 араластырғышы (лопаткасы) бар. Мұндағы температура 5-50°С болады. Полимеризаторда полимеризация процесі жүреді. Мұнда сумен ысытылады, сумен суытылады.
4. Полимеризаторда пайда болған латекс пен реакцияға түспеген мономерлердің (бутадиен мен стирол) дроссель арқылы жинағышқа түседі. Жинағышта вакуум-насос арқылы реакцияға түспеген мономерлерлің қоспасынан латекс бөлініп алынады. Мономерлер қоспасы компрессор арқылы конденсацияланады.
5. Латекс құрамындағы мономерлерден толық тазалау үшін, латекс буландырғыш колоннаға келіп түседі. Мұнда су буымен үрлеу арқылы тазаланады.
6. Конденсацияланған бутадиен мен стирол рецикл арқылы цикл басына жіберіледі.
Латекс буландырғыш колоннадан соң, коагуляцияланады. Коагуляция элекролиттерді қосу арқылы жүреді (NaCl немесе CH3COOH). Пайда болған гель секілді өнімді сумен жуып; сусыздандырып болған соң, ленталау (таспалау) машинасына жіберіледі. Валик тәрізді құрылғының ортасынан өткіземіз. Латекс лента түрінде шығады, оны ыстық ауамен кептіріп, тальк ұнтағын сеуіп, рулонға орап, қапқа салып, дайын күйінде қоймаға жібереміз.
Кремний органикалық (силикон) каучуктер – тұйық силоксандарды немесе сызықтық силоксандарды поликанденсациялау арқылы алынады.
Силикон каучуктары аязға, ыстыққа төзімді жəне жоғары қысымда жұмыс істейтін резиналар алуға қолданылады. Силикон каучуктарынан алынған резиналар 600-7000 С-та ыдырайды, бірақ олар бірнеше секунд 3000° С-қа төзеді.
Резина бұйымдарын дайындау. Қолдануына байланысты резиналар мынадай топқа бөлінеді.
1. -50+150° С температурада қолданылатын, жалпы міндет атқаратын резианалар (шиналар, аяқ киім, ремендер, амортизатор жəне т.б.).
2. 1500 С жоғары температурада қолданылатын температураға тұрақты резиналар (машина, ұшақ бөлшектері, электрқозғалтқыштар жəне т.б.).
3. Аязға тұрақты резиналар.
4. Озон, оттегі, қышқыл, сілті тұздар жəне т.б. химиялық реагенттерге тұрақты резиналар. 5. Бензин, керосин, мұнай, майға тұрақты резиналар.
6. Жылу изоляциялық материалдарға қолданатын газ толықтырғыш резиналар.
7. Рентген аппараттарының бөлшектерін дайындауға қолданатын радиацияға тұрақты резиналар.
8. Кабелдерді изоляциялауға жəнет.б. қолданылатындиэлектрикалық резиналар.
Резина бұйымдарын өндіру: шикі резинаны дайындау, формалау, вулкандау сияқты үш негізгі сатыдан тұрады.
Шикі резинаның қоспасын дайындауға:
1) каучук пен ингредиент дайындау. Ингредиент резина қоспасының құрамына кіретін əртүрлі органикалық жəне минералдық заттар.
2) Компоненттерді өзара араластыру.
3) Алынған қоспаларды дайындау жəне формалау сияқты мынандай операциялар кіреді. Резина бұйымдарын əрі қарай қолдану жағдайына байланысты əртүрлі мөлшерде резина қоспасының құрамына бірнеше ингредиент компоненттері кіреді.
Резина бұйымдарын дайындаудың ең соңғы сатысы вулкандау болып табылады. Вулкандау кезінде бұйымның формасы бекиді. Вулкандау үрдісі кезінде каучуктың сызықтық құрылымды макромолекуласы, вулкандаушы қоспаның (күкірт жəне органикалық асқын тотығы) қатысуымен, өзара көлденең байланыстармен байланысып кеңістіктік құрылым түзеді.
Вулканизатордың мөлшеріне байланысты жұмсақ жəне қатты эбонит резина алуға болады. Вулкандағаннан кейін шикі резинадан жасалған бұйым өзінің пластикалық қасиетін толық жойып, иілгіш солқылдақ, мықты жəне химиялық реагенттерге тұрақты болады. Вулкандау үрдісі 125-1800 С температурада арнаулы аппаратта (қыздыратын қазан, пресс, автоклав пресс) 0,3-0,5 МПа қысымда, қаныққан бу атмосферасында, ыстық ауада жəне т.б. жағдайда жүреді.
Гендік инженерия. Адам инсулинін өндіру.
Гендік инженерия - геномды жасанды түрде кайта кұру - организмнің геномына баска түрдің гендерін енгізуге мүмкіндік береді . Осы әдіспен , мысалы , ішек таяқшасының генотипіне адам генін енгізе отырып инсулин гормонын алады .
2) әр түрлі орғанизмнен алынған ДНҚ фрагменттерін бір-бірімен жалғастыру (ДНҚ рекомбинантгарын алу);
3) бөтен генді жаңа клеткага векторлық ДНҚ аркылы жеткізу және олардың қызмет жасауын қамтамасыз ету;
4) клеткаларға гендерді немесе генетикалық жүйелерді енгізу және бөтен белокты синтездеу;
5) бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап бөліп алу жолдарын ашу.
Гендік инженерия әдістерін жетілдіру денсаулық сақтау мен ауылшаруашылығы үшін қажетті гормондар, ферменттер және антибиотиктерді т.б. қажетті заттарды синтездейтін микро-организмдердің жаңа штаммдарын алуға мүмкіндік туғызады.
Денсаулық саласында тұқым қуалайтын ауруларды емдеу үшін ген инженериясының үлкен маңызы бар. Қазіргі кезде ауру адамдардан зат алмасудың 1000 нан аса түрлі тұқым қуалайтын өзгерістері анықталған
Инсулин бұл екі пептидтік тізбектен тұратын пептидті гормон :
А тізбегі 21 амин қышқылынын қалдықтарынан тұрады .
В тізбегі 30 амин қышқылының қалдықтарынан тұрады . Бұл екі тізбек инсулин ақуызының кеңістіктік құрылымын қамтамасыз ететін бисульфидті S - S байланыстарымен байланысады
Гендік инжененерияда инсулинді алу 1 килограмм инсулин алу үшін 35 мың бас шошқа кажет ( 2018 жылы инсулинге жылдық қажеттілік 1 тонна препарат екенін ескерсек ??? ) . Ал , осындай молшерде инсулинді 25 кубтык ферментерда рекомбинантты Escherichia coli микроорганизмін қолдана отырып биосинтез жолымен аркылы алуға болады.
АПАЙ КӨРСЕТКЕН ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ӘДІС
Инсулин синтезіне жауап беретін ДНҚ бөлігін (ген) таңдаймыз.
Плазмиданы бөліп аламыз (2 ТІЗБЕГІ БАР ДНҚ бөліктері).
Плазмиданы алып тастап, генді тігеміз
Бөлінген плазмида өз құрамында адам гені болады.
Біз оны Бактерияға енгіземіз.
Бактериялар көбейіп, инсулин шығарады.
Біз инсулинді бөліп, тазартамыз.
Рекомбинантты инсулиннің артықшылықтары мен кемшіліктері
«+»:
Адам инсулиніне ұқсас → аллергиялық реакциялар жоқ.
Жануарлардың инсулинімен салыстырғанда үнемді (1 кг инсулинді E. coli көмегімен 25 текше ферментерде алуға болады немесе 35 мың бас ауылшаруашылық жануарлары қажет.
«-»:
Микробтық липо - және глико-протеиндердің қоспасы пирогендік қасиеттерге ие болғандықтан, бөлу мен тазалауды мұқият бақылау қажет. "Пирогендік заттар" атауы олардың "жылу", "от", яғни лихорадкалық күйін тудыратын қасиетін көрсетеді.
Тарихи тұрғыдан, терапевтік мақсаттар үшін инсулин алудың алғашқы әдісі-бұл гормонның аналогтарын табиғи көздерден (ірі қара мен шошқаның ұйқы безі аралдары) шығару. Өткен ғасырдың 20-жылдарында бұқа мен шошқа инсулиндері (құрылымы мен амин қышқылдарының реттілігі бойынша адам инсулиніне ең жақын) адам ағзасында адам инсулинімен салыстырылатын белсенділікті көрсететіні анықталды. Осыдан кейін ұзақ уақыт бойы I типті қант диабетімен ауыратын науқастарды емдеу үшін бұқа немесе шошқа инсулиндері қолданылды. Алайда, біраз уақыттан кейін кейбір жағдайларда адам ағзасында бұқа мен шошқа инсулиніне антиденелер жинала бастайды, осылайша олардың әсерін жоққа шығарады.
Екінші жағынан, инсулинді алудың бұл әдісінің артықшылықтарының бірі-шикізаттың қол жетімділігі (бұқа мен шошқа инсулинін көп мөлшерде оңай алуға болады), бұл адам инсулинін алудың бірінші әдісін жасауда шешуші рөл атқарды. Бұл әдіс полисинтетикалық деген атау алды.
Адам инсулинін алудың бұл әдісімен шошқа инсулині шикізат ретінде пайдаланылды. Тазартылған шошқа инсулинінен с-терминалды октапептид в-тізбегі бөлініп, содан кейін адам инсулинінің с-терминалды октапептиді синтезделді. Содан кейін ол химиялық жолмен бекітіліп, қорғаныс топтары алынып, алынған инсулин тазартылды. Инсулин алудың осы әдісін сынау кезінде алынған гормонның адам инсулиніне толық сәйкестігі көрсетілді. Бұл әдістің басты кемшілігі - алынған инсулиннің жоғары құны (тіпті қазір октапептидтің химиялық синтезі қымбат, әсіресе өнеркәсіптік масштабта).
Қазіргі уақытта адам инсулині негізінен екі жолмен алынады: шошқа инсулинін синтетикалық-ферментативті әдіспен және гендік-инженерлік әдіспен өзгерту .
Бірінші жағдайда, бұл әдіс шошқа инсулинінің адам инсулинінен Ala30Thr тізбегіндегі с-соңында бір алмастырумен ерекшеленетіндігіне негізделген. Аланинді треонинмен ауыстыру ферментпен катализделген аланинді бөлу арқылы жүзеге асырылады және оның орнына реакция қоспасында көп мөлшерде болатын карбоксил тобымен қорғалған треонин қалдықтарын қосады. Қорғаныш о-трет-бутил тобы бөлінгеннен кейін адам инсулині алынады.
Инсулин рекомбинантты ДНҚ технологиясын қолдана отырып, коммерциялық мақсатта алынған алғашқы ақуыз болды. Адамның гендік-инженерлік инсулинін алудың екі негізгі әдісі бар. Бірінші жағдайда екі тізбекті бөлек (әр түрлі өндіруші штамдар) алу, содан кейін молекуланы (дисульфидті көпірлерді қалыптастыру) және изоформаларды бөлу жүзеге асырылады. Екіншісінде-гормонның белсенді түріне дейін трипсинмен және карбоксипептидазамен ферментативті ыдыраумен прекурсор (проинсулин) түрінде алу. Қазіргі уақытта дисульфидті көпірлердің дұрыс жабылуын қамтамасыз ететін прекурсор түрінде инсулин алу ең қолайлы болып табылады (тізбектерді бөлек алу жағдайында денатурация, изоформаларды бөлу және ренатурация тізбектері жүзеге асырылады). [9]
Екі тәсілде де бастапқы компоненттерді (А - және В-тізбектер немесе проинсулин) жеке де, гибридті ақуыздардың құрамында да алуға болады. А және В тізбегінен немесе проинсулиннен басқа гибридті ақуыздардың құрамында болуы мүмкін:
1) тасымалдаушы ақуыз-гибридті ақуызды жасушаның периплазмалық кеңістігіне немесе культуралық ортаға тасымалдауды қамтамасыз етеді;
2) аффиндік компонент-гибридті ақуыздың бөлінуін айтарлықтай жеңілдетеді.
Сонымен қатар, осы екі компонент бір уақытта гибридті ақуыздың құрамында болуы мүмкін. Сонымен қатар, гибридті ақуыздарды құру кезінде мақсатты өнімнің шығымдылығын едәуір арттыруға мүмкіндік беретін көп өлшемділік принципін қолдануға болады (яғни, гибридті ақуызда мақсатты полипептидтің бірнеше көшірмесі бар). [10]
ИНТЕРНЕТ
1. Адам инсулинінің А және В тізбектерін синтездеу арқылы гендік-инженерлік әдіс
1. Адам инсулинінің А және В тізбектерін кодтайтын гендердің химиялық синтезі.
2. Синтетикалық гендерді плазмид көмегімен E. coli құрылымына енгізу.
3. Инсулин ақуызының екі тізбегін өндіру.
4. Метионин қалдықтарын бромицинмен кесу.
5. А және В тізбектерін s-сульфонат түзілуі арқылы дисульфидті көпірлермен біріктіру
Шығуы 50% құрайды.
Әдістің кемшілігі: гендерді химиялық синтездеу қажеттілігі, көптеген дайындық операциялары, жоғары шығындар.
2. Проинсулин арқылы гендік-инженерлік әдіс
Табиғи процесті келтіретін әдіс және мына сатыларды қамтиды:
E. coli немесе S. serevisiae Бір тізбекті проинсулин геніне кіріспе.
Проинсулин алынған геннің өрнегі.
Проинсулинді инсулинге ауыстыру үшін трипсинмен немесе карбоксипептидазамен кейіннен тотығатын ақуыздың бөлінуі.
Бұл әдіс технологиялық процесті жеңілдетеді, өндіріс шығындарын азайтады.
Осы технология бойынша алынған адам инсулиндері "Гумулин" деп аталады.
3. Гендік-инженерлік және ферментативті әдістердің комбинациясы
Әдіс Қамтиды:
Рднқ технологиясы бойынша E. coli-де шошқа инсулинін алу.
Шошқа инсулинінің адам инсулиніне ферментативті айналуы.
Осы технологиямен шикізат базасына (мал шикізатына) тәуелділік алынып тасталады.
4. Гибридомды жасушаларды өсіру
АҚШ пен Жапонияда жасалған бұл әдіспен адам инсулині инсулин шығаратын гибридомды жасушаларды үлкен көлемде өсіру кезінде ферментативті сұйықтықтан алынады.
Ұйқы безінің қатерлі ісігін жұқтырған хомяктардан Лангерганс аралдарының жасушалары бөлініп, олар адам инсулинін шығаратын жасушалармен біріктірілгеннен кейін алынған гибридті жасушалар сарысусыз ортада өсіріледі.
Қазақстанда өз инсулині шығарылады. Инсулин гларгин қант диабетін емдеуге арналған және "Санофи"компаниясының заманауи препаратының биологиялық аналогы болып табылады. Технологияның доноры ресейлік "Герофарм" биотехнологиялық ұйымы болды, ол субстанция синтезінен бастап дайын өнімге дейінгі толық циклді өндіріс кәсіпорны болып табылады. Бұл ресейлік биотехнологиялық компания-инсулин өндіру саласындағы жетекші компания және осы технологияларды жаңадан жасап шығарған, қажетті молекуланы тапқан, препараттың тиімділігі мен қауіпсіздігін растайтын клиникалық зерттеулер жүргізген Қазақстандағы жалғыз компания. Зауыт Қарағанды қаласында орналасады.
Метанол синтезінің физика-химиялық негіздері.
Метил спирті- көптеген өнімдерді алуға қолданылатын өте қажетті қосылыс. Метанол бояулар лактар, формальдегид, ангидрид, метиламин, диметильсульфат, метилацетат және т.б.алуда қолданылады. Метил спирті таза күйінде еріткіш ретінде және мотор отынына қоспа ретінде қолданылады. Молекулатық массасы -32.Қайнау температурасы-65,5 C , тығыздығы p=793 кг/m3.Метанол буының ауамен қоспасының жарылу шегі-5,5-36,5%.
1933 жылға дейін метил спиртін ағашты құрғақ айдау әдісімен өндірген. Сол себепті метанол ағаш спирті деп аталады. Метил спиртін синтездеудің физикалыық–химиялық негізі және технологиясы аммиакты синтездеу әдісіне ұқсас.
Метанол синтезінің әдістері
Метил спитін синтездеудің бірнеше әдістері бар
1.Ағашты құрғақ айдау әдісі .Бұл әдіс 1933 жылға дейін қолданылып келген әдіс,1м3 ағаштан 3-6 кг спирт өндірілген.
2.Синтез -газдан өндіру әдісі.Қазіргі кезде өндірілетін метанолдың 90% осы әдіспен алынады.Синтез -газ генератор газдарын немесе табиғи газдарды конверсиялау әдістерімен өндіріледі.
3.Төменгі қысымда мырыш мыс алюминий катализаторы қатысында синтез газдан өндіру.
Синтез газды алу әдістері:
1. Метанды су буында конверсиялау:
Никель катализаторы қатысында жүреді, бұл кезде синтез газ және 3 моль сутегі түзіледі.
2. Шелл газификация процессі: Ауыр мазутты парциалды тотықтыру:
Алкан+0,5оттегі --- синтез газ жане п+1 сутегі алынады.
Метил спиртін синтез газдан синтездеу
Метил спиртін өндіруге қажетті синтез -газ (CO+H2) қоспасы 1:4-тен 1:8 ге дейінгі қатынаста алынады. Метанол түзілу реакциясы қайтымды және экзотермиялық.
CO + 2H2 - CH3OH + 111 кДж
Процесс роцесс 300 және 350`c температурада 5,0-4,0 MПа қысымда жүреді.Егер қысым оптималды қысымнан төмен,ал температура жоғары болсабонда қосымша реакциялардың жүруі ықтимал.
CO + H2 CH2O + 8.4 кДж (1)
CO + 3H2 CH4 + H2O + 209 кДж (2)
2CO + 2H2 CH4 + CO2 + 252 кДж (3)
2CO CO2 + C (4)
2CH3-OH CH3- O- CH3 + H2O (5)
CH3-OH+ nCO+2nH2 CH3(CH2)n OH + nH2O (6)
249 CH3-OH+ H2 CH4 + H2O (7)
Метил спиртін синтез-газдан синтездеудің техналогиялық сызбанұсқасы.
1 – компрессор; 2 – араластырғыш; 3 – сүзгіш; 4 – жылу алмастырғыш құбыра; 5 –синтез калонасы ; 6 – мұздатқыш ; 7 – сеператор; 8 – спиртті жинағыш
; 9 – циркулациялық компрессор
1. Тазартылған бастапқы газ қоспасы компрессор арқылы сығамыз.
2. Сығып алған соң, циркуляциялық араластырғышта араластырамыз.
3. Майлы заттардан сүзгіштен өткізіп тазалаймыз.
4. Тазартып болғаннан кейін, жылу алмастырғыш құбырға жібереміз. Температураны 300-350 градус температураға дейін жоғарылатамыз.
5. Температурасы жоғарылаған соң, синтез колоннасына әкелеміз. Синтез колоннасында метанол синтезі жүреді. Катализатор ретінде мырыш+хром қоспасы 2/1 қатынасында болады. Реакцияда пайда болған жылуды +110 к дж жылуды, жылу алмастырғышқа апарамыз, кейін оны циклде қайта пайдаланыла аламыз.
6. Мұздатқышқа жіберіп, суытып аламыз, конденсатқа айналдырып аламыз. Конденсат- газдың немесе будың конденсациясы нәтижесінде түзілетін сұйықтық. Конденсация — заттың газ қалпынан сұйыққа айналуы немесе қатаюы. Конденсация белгілі бір шектеулі температурадан төмен жағдайда ғана болуы мүмкін.
7. Сеператорға апарып, спирт пен суды бөліп аламыз. Бұдан спиртті ректификациялық колоннаға жібереміз. Ректификациялық колоннада қайнау температурасына байланысты су мен спиртті бөліп аламыз.
Төменгі қысымда метанолды синтездеудің технологиялық сызбанұсқасы:
Метанолды конверсиялау арқылы алу үшін құрамында H2 -67%, CO22%, CO2 бар синтез-газ қолданылған. Күкірт қосылыстарынан тазартылған синтез газ (1) компрессорда 5-9 МПа дейін қысылып, (3) мұздатқышта салқындап, конденсирленген суды бөлу үшін (4) бөлгішке түседі. Синтез-газ бөлгіштен өтіп циркуляциялық газбен (қысымы 2 МПа) араласып, адсорберге барады. Бұл жерде газ темір пентакарбинолдан тазаланып, екіге бөлінеді. Газдың бір бөлігін (8) жылуалмастырғышта жылытып, (6) реактордың жоғары жағынан кіргізеді, ал екінші бөлігін температураны реттеу үшін катализаторлардың арасынан енгізеді. Реактордан өткен қоспа 3000С температурада тағы да екіге бөлінеді. Бір бөлігі (8) жылуалмастырғыштан өтіп синтез газды жылытады, ал екінші бөлігі жоғары қысымды бу өндіретін (9) утилизаторқазан арқылы өтеді. Бұдан соң екі бөлінген газ қосылып, (7) мұздатқышта салқындап жоғары қысымды (10) бөлгішке барады. Бұл жерде спирт конденсаты циркуляциялық газдан бөлінеді. Циркуляциялық газ (2) компрессорда 2 МПа-ға дейін қысылып қайтадан циклдің басына қайтарылып, синтезге түседі. (11) дрюсселде шикі-метанолдың қысымы атмосфералыққа дейін түсіп, (12) жинағыш арқылы ректификацияға барады. Конденсат негізінен шикі-метанол (13) ректификациялық колоннаға барып, оның жоғары жағынан (5) реакция бойынша диметилэфирі бөлінеді де, төменгі жағынан кубтық сұйық (14) колоннаға барады. Бұдан жоғары жағынан метанол, төменгі жағынан (І) реакция бойынша түзілетін жоғары спирт бөлінеді. Бұл сызба-нұсаның артықшылығы таза метанол алынып жəне жанама реакцияларда бөлінетін өнімдерді де бөліп алады. Метанолдың жалпы шығымы – 95%, тазалығы – 99,95%.
Қазақстандағы өндіріс: Қ азақстанның батысында олар мұнай-химия зауытына орын таба алмайды. Әзірлеушілердің қателігіне байланысты химия зауытының жобасы бір аймақтан екінші аймаққа ауыстырылады, бұл мәселені шешіп қана қоймай, басқа мұнай-химия жобасын да жеңе алады. ... Бұл сингапурлық westgasoil компаниясының метанол мен олефин өндіру жөніндегі жобасы болды. Жоба бойынша инвестиция көлемі 1 млрд 800 млн АҚШ долларын құрайды. Зауыттың қуаттылығы – жылына 300 мың тонна метанол және 600 мың тонна олефин.
Медицинада ЖМҚ қолдану.
Жоғары молекулалық қосылыстар – полимерлер өзара байланысқан
молекулалары жүздеген жəне мыңдаған атомдардан тұратын органикалық қосылыстардың ерекше класы. Мұндай молекулаларды макромолекула деп атайды. Полимердің макромолекулаларының ұзындығы бірдей емес, осыдан бұл қосылыстар молекулалық массалары əртүрлі макромолекулалардың қоспасы болып табылады. Мұндай қосылыстардың молекулалық массаларын орташа молекулалық массамен сипаттайды, ал олардың біркелкі еместігін молекулалық масса бойынша полидиспрестілік деп атайды. Жоғары молекулалы қосылыстардың маркомолекуласының өлшемі полимерлену дəрежесіне(n), яғни макромолекулада өзара химиялық байланыспен қосылған
маномерлердің элементарлы тізбектің санына тəуелді. Полимердің молекулалық массасы (М) полимерлену дəрежесіне байланысты
болғандықтан: M=nm арақатынасымен өрнектеледі: Мұндағы, m – элементарлы тізбектің молекулалық массасы.
ЖМҚ қасиеттері:өте қиын ериді,полимер молекулаларының мөлшері неғұрлым көп болса, балқу температурасы соғұрлым жоғары болады. Көп жағдайларда полимерлердің еруі өте баяу жүреді және көбінесе ісіну пайда болады, оның барысында еріткіш молекулалары еритін полимердің массасына енеді. Алынған ерітінділер, төмен төмен концентрацияда да, жоғары тұтқырлыққа ие.
ЖМҚ медицинада қолданылуы:
Акрил полимерлерінен медицинада полиметил-метакрилат (плексигласс немесе плексигласс)-эндоскоптардың оптикалық жүйелері, медициналық құрылғылардың құрылымдық элементтері, көзілдірік және байланыс линзалары, қан құюға арналған жүйелерге тамшылар, протездер, консервілеуге арналған ыдыстар, жасанды жақтар, тістер мен пломбалар ең көп қолданылды.
Жоғары молекулалық қосылыстар ерітінділері фармацевтикалық тәжірибеде кеңінен қолданылады. Олар дәрі ретінде де (поливинилпирролидон ерітіндісі, крахмал пастасы, желатин ерітіндісі және гидролизаты), сонымен қатар қосымша заттар - Қоюландырғыштар, пленка түзгіштер, пролонгаторлар ретінде қолданылады.
Еріткішке жақындығына байланысты ЖМҚ (полимерлер):
* шынайы ерітінділер;
* коллоидты ерітінділер түзуге қабілетті.
Зақымдалған адамның тіндері мен мүшелерінінің орнына, буындар, жасанды тамырлар және басқа да өнімдер жоғары молекулалық қосылыстардан жасалады. Сонымен қатар, хирургиялық жіптер полиамидтерден, ал жасанды жүрек камералары полиуретандардан жасалады.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІС: Атырауда полимерлік өнім шығаратын алғашқы қазақстандық зауыт – Polymer Production салынды. Бұл әзірге арнайы экономикалық аймақ (АЭА) аумағындағы жалғыз жұмыс істеп тұрған кәсіпорын. Зауыт 14 айда салынып, іске қосылды және қазір өндірістік қуаттылықтың 50% - на дейін іске асыруда.
Зауыт жобасы инвесторларға 91,2 млн. доллар тұрады, олардың бір бөлігін "Сбербанк"АҚ ЕБ қарыздық қаржыландыру құрайды". Полимер Продакшн " ЖШС "Біріккен химиялық компания "ЖШС еншілес ұйымы болып табылатын" Самұрық-Қазына "ұлттық әл-ауқат қоры"АҚ компаниялар тобына кіреді. Болжамды өтелу мерзімі – 10-12 жыл.
Антибиотиктер өндірісі.
Антибиотиктер- микроорганизмдердің өсуін, көбеюін тежейтін немесе тоқтататын микробтар, өсімдіктер мен жануарлар клеткасынан алынатын органикалық зат.
Антибиотиктер төменгі молекуларлы қосылыс оның құрамына көміртегі-оттегі және сутегінен басқа азот (1 немесе 2 амин тобы түрінде) және 1 немесе 2 карбоксильді топтар енеді. Антибиотиктер микробтар мен кейбір қатерлі ісікке әсер етіп, олардың дамуын тежейді немесе жойып жібереді.
Антибиотиктердің пайда болуы микробтар дүниесінде кездесетін бір-біріне қарама-қарсылық әрекетіне негізделген.
Антибиотиктер туралы ғылымның негізін қалап, алғаш көгерткіш саңырауқұлақтан пенициллин алған (1929) ағылшын ғалымы А.Флеминг болды.
Антибиотиктердің бірнеше жүздеген түрі бар, бірақ олардың бәрі бірдей медицинада қолданыла бермейді. Антибиотиктер шығу тегі, хим. құрамы, микробтарға әсер ету механизмі т.б. қасиеттері бойынша жіктеледі.
Антибиотиктерді әсер ету механизміне байланысты 4 топқа бөледі.
Антибиотиктерді микроорганизмдерге әсерінің түріне байланысты екі топқа бөледі.
1.Бактерицидтік- микроорганизмдердің өлуіне әкеледі, әсерінің ерекшелігі болмайды, микробтардың барлық түрлеріне әсер етеді: бетта-лактамды антибиотиктер, аминогликозидтер.
2.Бактеристатикалық- микроорганизмдердің ұрпақтануын тежейді, бір белгілі микроорганизмнің түріне ғана әсері бағытталған: тетракциклиндер, левомициндер.
Антибиотиктердің алудың әдістері. Антибиотиктерді алудың бірнеше әдістері бар:
Антибиотиктер зең саңырауқұлақтарынан, актиномицеттерден, эубактериялардан жіне басқа микроорганизмдерден өндіріледі.
Антибиотиктер биосинтезі.
Антибиотиктерді микробиологиялық синтез әдісімен өндірудің сатылары:
антибиотиктер өндірісі-екі есе, 2,3 мың тоннаға дейін.
Қазақстанда жоғары әлемдік стандарттарға сәйкес келетін антибиотиктердің өзіндік өндірісі бар: бірнеше жылдан бері Шымкентте Santo зауытында цефтриаксонның генерикалық препараты шығарылады. Мұндай дәрі – дәрмектерді ішкі нарықта өндірудің болуы-бұл сапа мен қауіпсіздік мәселесі.
Антибиотиктердің өнеркәсіптік алудың негізгі кезеңдері
1.Антибиотиктердің биосинтез кезеңдері (түзілуі).Бұл антибиотикалық зат алудың күрделі процесінің негізгі биологиялық кезеңі.Осы кезеңдегі басты міндет өндірушінің дамуы мен антибиотиктің максималды мүмкін биосинтезі үшін оңтайлы жағдайлар жасау.
2.Қоректік сұйықтықты, микроорганизмнің жасушаларын алдын алуөңдеу кезеңдері және сүзу.Кезеңнің тиімділігі көбіне антибиотик өндірушінің өсіруге арналған ортаның құрамымен, оның өсу сипатымен, биологиялық белсенді заттың негізгі қор жиналу орнымен анықталады.
3.Антибиотиктерпді оқшаулау және тазарту кезеңі.Бұл кезеңде антибиотиктердің қасиеттеріне ,оның химиялық құрамына және антибиотик заттың негізгі жинақталатын орнына байланысты оқшаулау мен тазартудың әр түрлі әдістері қолданылады.Негізгі әдістер экстракция ,тұндыру,буландыру кептіру жатады.
4.Дайын өнімді алу кезеңдері,дәрілік формаларды,орауыштарды дайындау.Бұл кезеңнің ерекшелігі соңғы өнімге қалатын өте жоғары сапа талаптарымен анықталады.Инъекцияға арналған антибиотиктер шыққан жағдайда ,препараттар стирельді болуы керек.
Антибиотктер биосинтезінің принципиалды сызба нұсқасы
Микробиологиялық синтез дақылдандыру ортасын дайындаумен басталады.Субстарант микроорганизмдерді жақсы өсіру керек,арзан және тиімді болуы керек.Қоректік ортаны алдымен биорекаторларда ылғалды бумен қысым қолданып стерилизациялайды.Сол мезгілдеғ егілетін материал да дайындалады,продуцент штамның таза дақыл колбада және тәжірбие өндірістік ферменттерде біртіндеп көбейтіледі.
Келесі кезең 7-10 тәлік бойы аэробты.ферментерда жүреді.Ферментация кезінде температура,PH қадағаланып отырады,дақылдық орта тұрақты араластырып отырады,көбікті басу үшін химиялық және механикалық тәсілдер қолданылады.Антибиотиктерді бөліп алу тазалау барысында экстракция,иондық алмасу,тұнбалау т.б. әдістер қолданылады.
1.Биомассаның жеткілікті мөлшерін жинақтау микроорганизмдердің өсуіне арналған ортада өсірілген.Бұл кезең ол тез ағып кетуі керек.Ал орта қоректік және арзан болуы керек.
2.Антибиотиктің белсенді синтезі .Бұл кезеңде ашыту өнімді ортада жүзеге асырылады.Атибиотиктер қайталама метаболитткрі болғандықтан ,олардың биосинтезі өсу фазасында емес,сатционарлық фазада жүреді.Көбею мен белсенді өсуді тежейтін кез-келеген механизмдер антибиотиктердің пайда болу процесін белсендіреді.
Этил спиртін алудың өнеркәсіптік әдістері.
Этил спирті (этанол) -78,3 C-та қайнайды. Ауамен (30% С2Н5ОН бу күйінде) араласқанда қопарылғыш қоспаға айналады. Суда жақсы ериді жəне онымен 95,6 % этил спирті азеотропты қоспа түзеді. Азеотропты қоспа-бұл екі немесе одан да көп сұйықтықтың бөлінбейтін қоспасы. Азеотроп сұйықтықтарының әрқайсысы тұрақты атмосфералық қысым кезінде бу мен конденсатты өзі сияқты құрайды.
Этил спиртінің қолданылуы: Этанол тамақ, медицина жəне каучук өндірісінде кеңінен қолданылады, сонымен қатар ракетаның сұйық отынының, антифриздің т.б. компоненттерінің бірі. Этанол, əсіресе, органикалық синтезде өте көп мөлшерде еріткіш ретінде жəне жартылай шикізат ретінде, мысалы, күрделі эфирлерді, хлороформды, ацетальдегидті, сірке қышқылын бутадиенді жəне басқа өнімдерді өндіруде пайдаланылады. ҚР Фармакопеяда 95-90-70 проценттік спирт қолданылады. 70 проценттік түрі дезинфекция құралдарында пайдалыналады, өйткені теріге тез сінеді. 95 проценттік түрі экстрагент ретінде
Этил спиртін алу әдістері:
1. этил спиртін ағашты гидролиздеу арқылы жəне тамақтық шикізаттан алу. Оған мысал ретінде крахмалдың спиртті ашуы жатқызылады. Крахмал-мальтоза (дисахарид)-глюкоза(мономер)- анаэробты ашу- спирт. Бахус спирт зауытында осылайша алкоголь алынады.
2. Тікелей гидраттау арқылы. Жалпы алғанда қанықпаған көмірсутектерді гидраттағанда бір атомды спирттер түзіледі. CnH2n +H2O - CnH2n+1OH
В. В. Марковников ережесі бойныша: гидраттау үрдісінде сутек атомы ең көп гидрогендеген, ал гидроксил ең аз гидрогенденген көміртек атомына қосылады. Сондықтан этиленнен басқа олефиндер екінші ретті немесе үшінші ретті спирттер түзіледі,
Этилен гидратацияланғанда бір атомды этил спиртін алуға болады:
CH2 = CH2 + H2O - CH3-CH2OH + Q .
Тікелей гидраттау – катализатор қатысымен этиленмен судың тура қосылуына негізделген. Этиленді тікелей гидраттау үрдісі 280-300 С температурада, 7-8 МПа қысымда жүреді. Катализатор ретінде ортофосфор қышқылы сіңірілген кизельгур, силикогель, алюмосиликат қолданылады. Ле-Шателье принципі бойынша спирттің шығымы қысымның артуымен, температураның төмендеуімен артады.
Оптималды параметрлер: H2O:С2Н4 = 0,6:1; газ-бу қоспасының көлемдік жылдамдығы 1800-2500 сағ-1. Бір циклдегі этиленнің конверсиялану дəрежесі 4-5%-дан аспайды. Сондықтан үдерісіт циклді технологиялық сызбанұсқамен жүргізеді. Реакцияға түспеген этиленді циклге қайта жіберіледі.
Технологиялық сызбанұсқасы:
Этилен циркуляция газы (реакцияға түспеген этилен) жəне бумен араласып, (1) жылу алмастырғышқа келіп, одан соң құбыр пешінде (2) 280 С-ға дейін қыздырылып, контакт аппаратына (3) келеді. Контакт аппаратында катализатордан сүзіліп өтіп, бу күйіндегі этил спиртін түзеді. 0,6:1 5 проценттік этанол түзіледі.Катализатор ретінде ортофосфор қышқылы сіңірілген алюмосиликат болады. Жанама өнім ретінде- этилен, су болады. Контакт аппаратынан (3) шыққан бу-газ қоспасы (1) экзотермиялық реакция болғандықтан, жылу алмастырғышқа жіберіліп салқындайды. Коденсацияланған су жəне спирт (4) жинақтағышта газдан бөлінген шикі-спирт (5% CH3 -CH2 OH) тазартуға жіберіледі. Реакцияға түспеген этилен тоңазытқыштан (5) өтіп, этанолды этиленнен толық бөліп алу үшін (6) қондырмалы колоннада сумен жуылады, жуынды шикі-спиртке қосылып, тазартуға жіберіледі. Реакцияға түспеген этилен жаңа келген этиленмен қосылып, шайып аламыз. Шайғаннан кейін, ректификаторлы колоннаға жібереміз. Қайнау температурасы бойынша спирт пен суды бөліп аламыз. 96 процентке дейін спирт ала аламыз. 96 проценттен жоғары спирт азеотропты қоспаға айналып кетеді.
3
3. Этиленді жанама гидраттау арқылы (этиленді күкірт қышқылының қатысуымен гидраттау). А. М. Бутлеров ашқан күкірт қышқылының қатысуымен гидраттау əдісі төрт сатыдан тұрады:
1. Этилен күкірт қышқылына адсорбцияланып күкірт қышқылды эфирдің түзілуі:
Диэтилсульфат пен этилсульфат түзіледі.
CH2 = CH2 + HOSO2OH == CH3-CH2OSO2OH
C2H5OSO3H + C2H4 ====(C2H5O)2SO2
2. Эфир гидролизденіп, спирттің түзілуі. Орташа температурада реакция қайтымсыз, бірақ қыздырғанда тепе- теңдік солға ығысады. Үрдістің оптималды температурасы 70-80 С. Күкірт қышқылы бөлінеді. 1 және 2 моль этил спирті түзіледі. Гидролиз кезінде температура 100-110 С, қысым 1МПа шамасында болу керек. Гидролиз уақыты, шамамен, 30 минут. Бір тонна спирт алу үшін абсорбцияға 2 т күкірт қышқылын, содан соң, 4 тонна 50%-ды сұйытылған күкірт қышқылымен буландыру керек.
C2H5OSO3H + H2O == C2H5OH + H2SO4
(C2H5O)SO2 + 2H2O === 2C2H5OH + H2SО4
3. спиртті бөлу және ректификациялау. Ректификаттау, ректификация — көп компонентті сұйықтық қоспасын жекеленген компонеттерге бөлу процесі.
4. күкірт қышқылын концентрлеу.
Технологиялық сызбанұсқасы:
1. 20 тарелкасы бар, әр тарелка арасында су құбырлары орналасқан адсорбер колоннасынан астыңғы жағынан этан-этилен фракциясын(құрамында 65 проценттік этилен болады) енгіземіз, ал жоғары жағынан 98 проценттік концентрлі күкірт қышқылын енгіземіз.Реакция 80 градуста жүреді.
2. Эфирлер жылуалмастырғышқа барады. Реакция экзотермиялық болғандықтан, шыққан энергияны жылуалмастырғышта 110 градус температурада жылу ретінде пайдаланамыз. Реакция 1-2 мпа жүреді.
3. Гидролизер. Гидролизерде 2 саты жүреді. Эфирлер гидролизге ұшырап, 1 және 2 моль этил спирттері, күкірт қышқылы түзіледі.
4. Бу колоннасы. Жоғары жағынан 110 градуста бу күйінде этил спиртінің буы шығады. Ал төменгі жағынан Жұмсалған күкірт қыщқылы сұйық күйінде шығарылады. Себебі, күкірт қышқылының қайнау температурасы 337 градус.
5. Нейтралдау колоннасы. Мұнда қышқылдан құтылу үшін сумен жуып аламыз, сосын сілті қосып нейтралдаймыз. Тұз және су түзіледі. Асты жағынан тұзды бөліп аламыз, ал жоғары жағынан спирт буын сыртқа шығарып, суынан айырып, 95-96 проценттік спирт аламыз.
Спирт буын жоғары жағынан бөліп аламыз.
Ректификациялау колоннасына жіберіп, қайта циркуляцияға жібереміз. Ректификациялау колоннасында қайнау температурасына байланысты спирт пен суды бөліп аламыз.
Этиленді тікелей гидраттау əдісімен этанол алу жанама əдіске қарағанда едəуір үнемді келеді
Амин қышқылдарының өндірісі.
Аминқышқылдар (аминкарбондық қышқылдар, АМҚ) - молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар
Құрамында әртүрлі функционалды топтары болғандықтан, аминқышқылдары гетерофункционалды қосылыстарға жатады. Аминқышқылдары табиғатта көп таралған: ақуыздардың, пептидтердің және т.б. физиологиялық белсенді қосылыстардың құрамына кіреді және бос күйінде де кездеседі. Тіршілік үшін аса маңызды қосылыс ақуыз молекуласы аминқышқылдар қалдықтарынан құралатындықтан, олардың маңызы өте зор. Ақуыз биосинтезіне жиырма шақты а-аминқышқылдары қатысады. Олардың біразы алмаспайтын аминқышқылдары. Олар организмде синтезделмейді немесе өте аз мөлшерде синтезделеді, сондықтан олардың организмге қажеттілігі тек қана тағаммен қамтамасыз етіледі. Оларға:
1 —изолейцин;
2—лизин;
3—треонин;
4—триптофан;
5—валин;
6—фенилаланин ;
7—метионин;
8—лейцин.
Амин қышқылдарының алу әдістері:
1) құрамында белок бар табиғи шикізаттың гидролизі;
2) химиялық синтез;
3) микробиологиялық синтез;
4) микроорганизмдер немесе олардан бөлінген ферменттер көмегімен аминқышқылдарының ізашарларын биотрансформациялаумен (химиялық-микробиологиялық әдіс) қамтамасыз етіледі.
Көбінесе ақуыздың терең гидролизін қамтамасыз ететін тұз қышқылының 20% ерітіндісі қолданылады.
Ақуыз гидролизінің реакциясын тездету үшін иммобилизацияланған протеолитикалық ферменттер мен ион алмастырғыш шайырлар қолданылады.
Гидролизге арналған шикізат көздері ретінде:
ет өңдеу өнеркәсібінің қалдықтары
(мал шикізатын өңдеу қалдықтары, қан және т. б.)),
жұмыртқа ақтығы,
казеин сүті,
бидай дәні,
соя тағамдары және т. б.
Гидролизаттан жеке аминқышқылдарын оқшаулау үшін күрделі көп сатылы тазарту жүргізіледі, оның ішінде:
бөлу ортасын бейтараптандыру,
ионалмасқан хроматография,
аффиндік хроматография,
Амин қышқылдарын концентрациялау,
кейіннен өлшеп-ораумен ақ лиофилизациясы.
Алайда, ақуыздардың қышқыл гидролизі кезінде олардың кейбір құраушы аминқышқылдарының рацемизациясы және жойылуы орын алады. Қышқыл гидролизімен триптофан толығымен жойылады және цистеин, метионин және тирозин 10 — 30%-тей айтарлықтай жоғалады.
Гидролиз кезінде аминқышқылдарының жоғалуын азайтудың ең жақсы тәсілі-оны вакуумда немесе инертті газ атмосферасында жүргізу, сонымен қатар гидролиз үшін алынған қышқыл мөлшері мен ақуыз массасының жоғары арақатынасын сақтау қажет (200:1).
Бұл әдістің негізгі кемшіліктері:
Бөлу және тазарту процесінің күрделілігі,
Сонымен қатар, шикізаттың өзі тапшы және қымбат деп саналады, сондықтан аминқышқылдарының өзіндік құны жоғары.
Аминқышқылдарының бір бөлігі ыдырауы мүмкін (мысалы, триптофан, цистеин, метионин, тирозин),
Рацемизация жүреді. Рацемизация- екі оптикалық активті заттың коспасы болуы.
Артықшылығы:
Көптеген басқа биотехнологиялық өндірістерге тән гидролиз кезінде шикізатты ұтымды пайдалану қалдықсыз технологиялардың құрылуын қамтамасыз етеді және қоршаған ортаны сауықтыруға ықпал етеді. Бұрын гидролиз әдісімен аминқышқылдары тек фармацевтикалық және ғылыми мақсаттар үшін алынған. Жақында ақуыз гидролизаттарын қолдану аясы едәуір кеңейді. Олар медицинада, мал шаруашылығында, тамақ және микробиологиялық өнеркәсіпте қолданылады.
Химиялық әдіс:
Амин қышқылдарының химиялық синтезі өндіріс көлемі бойынша екінші орында (шамамен 30%).
Химиялық синтездің негізгі кемшіліктері:
1. D - және L-изомерлерден тұратын аминқышқылдарының қоспасын алу (тек L-изомерлер адам мен жануарлар ағзасында биологиялық белсенділікке ие).
Кейбір d изомерлері адамдар мен жануарларға улы.
Осыған байланысты ерекшелік ретінде метионин болып табылады, онда D-және L-изомерлері биологиялық белсенді болып табылады, осыған байланысты бұл амин қышқылы негізінен химиялық синтез арқылы өндіріледі. Басқа аминқышқылдарының рацематтарын бөлу қымбат және өте көп уақытты қажет ететін процедура.
2. Аминқышқылдарының өндірісі шикізат ретінде қымбат жабдықтар мен агрессивті улы қосылыстарды қолданумен байланысты.
3. Процесс, әдетте, жоғары температурада жүреді,
4. Қымбат катализаторларды қажет етеді,
5. Улы жанама өнімдер түзіледі,
6. Қоршаған ортаны ластайды,
7. Қызметкерлер үшін қауіпті және зиянды.
Микробиологиялық синтез:
Барлық өндірілген таза амин қышқылы препараттарының 60% - дан астамы микробиологиялық синтез арқылы алынады.
Аминқышқылдарын өндірудің бұл әдісі аминқышқылдарының биосинтезін жоғары белсенді штамдармен-өндірушілермен және әртүрлі тауарлық формаларды алу бойынша технологиялық операциялармен қамтиды.
Микробиологиялық синтезде тек L-аминқышқылдары түзіледі.
Көбінесе ауксотрофты мутантты штамдар аминқышқылдарының синтезі үшін қолданылады.
Микроорганизмдерді культивациялау негізінде аминқышқылдарының таза препараттарын алу үшін аминқышқылдарының бір және екі сатылы синтезін қамтитын өнеркәсіптік технологиялар қолданылады.
Өнеркәсіптік культиваторларда бір сатылы синтезде аминқышқылдарының суперөнімдері болып табылатын ауксотрофты реттеуші мутанттар өсіріледі.
Оларды өсірудің жұмыс циклі аяқталғаннан кейін:
амин қышқылының прекурсорын алынады (көбінесе арзан химиялық синтез),
микроорганизмдер шығаратын ферменттердің көмегімен прекурсорды амин қышқылына айналдырады, тек L-изомерлері түзіледі.
Микроағзалар жасушаларының суспензиясы немесе осы жасушалар бұзылғаннан кейін алынған ферменттік ерітінді ферменттің көзі ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Бұл әдіс барлық дерлік аминқышқылдарын шығара алады, бірақ прекурсорлы қышқылдардың қымбаттығы мен күрделілігіне байланысты бұл әдіс әрдайым үнемді бола бермейді және көп жағдайда тікелей микробиологиялық синтез әдісінен аминқышқылдары алу арзанырақ болады.
микроорганизмдер немесе олардан бөлінген ферменттер көмегімен аминқышқылдарының ізашарларын биотрансформациялаумен (химиялық-микробиологиялық әдіс) қамтамасыз етіледі.
Осы әдіс бойынша аминқышқылдарын алу процесі амин қышқылының прекурсорын синтездеуден және одан кейін бөлінген ферменттерді немесе микроорганизмдерді қолдана отырып, мақсатты амин қышқылына айналудан тұрады.
Аминқышқылдарын өндірудің микробиологиялық әдістері
Лизин өндірісі. Лизиннің мөлшері бойынша дәнді дақылдардың ақуыздары ең аз теңдестірілген, олардың жетіспеушілігі 20-дан 50% - ға дейін.
Микроорганизмдер жасушаларында лизин аспарт қышқылынан синтезделеді және үш аминқышқылына — лизинге, метионинге және треонинге ортақ биосинтездің тармақталған метаболикалық жолының соңғы өнімі ретінде қызмет етеді (сурет. 3.3).
Осылайша, аминқышқылдарының неоплазмасы процесінде лизинмен бір уақытта екі басқа аминқышқылдары пайда болады-метионин және треонин. Бұл жағдайда тек бір мақсатты аминқышқылдарының ортасында жинақтау әсеріне метаболизм жолының тармақталуына байланысты пайда болатын жанама аминқышқылдарының синтезіне әкелетін процестерді бұғаттау арқылы қол жеткізіледі.
Бактерия жасушасында лизиннің түзілуі қатаң метаболикалық бақылауда болады. L-лизиннің типтік өндірушілерінде — Brevibacterium flavum және Corynebacterium glutamicum — метаболизм жолын ашатын аспартат киназа ферменті-l-треонин мен L-лизиннің жанама өнімдерінің бірлескен және келісілген әрекеті кезінде кері байланыс принципі бойынша ингибирлеуге сезімтал аллостериялық ақуыз. Треонин мен лизин артық концентрацияда жиналған кезде аспартат киназа ингибирленеді және олардың синтезі тоқтайды, екі аминқышқылдарының кез-келгенінің төмен концентрациясы кезінде процесс белсендіріледі.
лизиннің үлкен санын алады мутанты екі түрі бар. Бірінші типтегі мутанттарда гомосериндегидрогеназа синтезделмейді немесе жұмыс істемейді, нәтижесінде метионин мен треонин синтезі бұғатталады. Мұндай мутанттар гомосерин немесе треонин (метионин) бойынша ауксотрофтар болып табылады; олардағы треониннің жасушаішілік концентрациясы айтарлықтай төмендейді, бұл аспартат киназадан блокаданы алып тастайды. Сондықтан метионин мен треониннің шектеулі концентрациясы бар ортада мутантты штаммдарды өсіру кезінде олар лизиннің артық мөлшерін түзе алады. Екінші типтегі мутанттар аспартат киназаның конформациясын анықтайтын құрылымдық ген үшін ақаулы. Нәтижесінде фермент аллостериялық ингибитор-лизиннің жоғары концентрациясына сезімталдығын жоғалтады.
Культуралық ортада жасуша ішінде синтезделген амин қышқылының жоғары концентрациясын қамтамасыз ететін маңызды фактор жасуша мембраналарының өткізгіштігі болып табылады. Жасуша мембранасының өткізгіштігі мутация арқылы немесе қоректік ортаның құрамын өзгерту арқылы артады. Соңғы жағдайда мәдени ортада биотин тапшылығы пайда болады (1 — 5 мкл/л), пенициллин (2 — 4 мкг/л), детергенттер (егіз-40 және егіз - 60) немесе жоғары май қышқылдарының туындылары (пальмитаттар, стеараттар) қосылады. Биотин жасуша мембранасындағы фосфолипидтердің құрамын бақылайды, ал пенициллин бактериялардың жасуша қабырғаларының биосинтезін бұзады, бұл аминқышқылдарының ортаға шығарылуын арттырады.
Көміртек көзі ретінде аминқышқылдарын өндіруде микроорганизмдер штамдарын өсіру үшін көмірсулар — глюкоза, сахароза және фруктоза мен мальтоза аз қол жетімді. Қоректік ортаның құнын төмендету үшін қайталама шикізат көміртек көзі ретінде қолданылады: қызылша мелассасы, сарысуы, крахмал гидролизаттары, сульфит сілтілері. Бұл процестің технологиясы сірке қышқылы (1,5% дейін), пропион қышқылы, метанол, этанол (1% дейін) және Н-парафиндер негізінде арзан синтетикалық қоректік ортаны дамыту бағытында жетілдірілуде. Азот көзі ретінде мочевина мен аммоний тұздары (сульфаттар мен фосфаттар) қолданылады.
Табысты даму үшін микроорганизмдерге өсу стимуляторлары қажет, олар жүгері, ашытқы және уыт өскіндерінің сығындылары, Кебек пен ашытқының гидролизаттары, В дәрумендері, сонымен қатар тіршілік ету үшін қажетті макро - және микроэлементтер (P, CA, Mg, MP, Fe және т.б.) қоректік ортаға қосылады. Аминқышқылдарының биосинтез процесіне ауамен қамтамасыз ету айтарлықтай әсер етеді, ал аэрация дәрежесі әр нақты амин қышқылын өндіруге жеке болады. Стерильді ауа арнайы турбиналық араластырғыштармен қамтамасыз етіледі (сурет. 3.4). Тәжірибелер көрсеткендей, лизин микроорганизм жасушаларының өсуінің экспоненциалды фазасының ортасынан бастап мәдени ортада пайда болады және оның соңына дейін жетеді. Сондықтан технологиялық процестің бірінші кезеңінде өндірушінің биомассасы қалыптасады, ол күн ішінде арнайы себу аппараттарында өсіріледі (рН 7,0 — 7,2; температура 28 — 30 °C), содан кейін қоректік ортаға толтырылған өндірістік ферментер беріледі. Лизин ашыту басталғаннан кейін 25-30 сағаттан кейін культуралық сұйықтыққа ене бастайды. Ашыту процесі аяқталғаннан кейін (55 — 72 сағаттан кейін) сұйық фаза микроорганизм жасушаларының культурасынан фильтрация арқылы бөлініп, одан лизинді оқшаулау үшін қолданылады.
Лизиннің жоғары тазартылған препараттары катеонитте ион алмасу хроматографиясы әдісімен культуралық сұйықтық фильтратын фракциялағаннан кейін алынады. Осы мақсатта лизин катион пішініне ауыстырылады:
Бұл процесс үшін сүзінді рН 1,6—2,0 (рН < рК,) дейін тұз қышқылымен өңделеді. Екі оң зарядталған ионогенді топтамаға ие бола отырып, лизин барлық басқа катиондар шыққаннан кейін 0,5 — 5% аммоний гидроксиді ерітіндісімен жеке қосылыс түрінде шайырға қатты сіңіріледі және одан элюацияланады. Элюат вакуумда 60 °С температурада шоғырландырылады, монохлоргидрат пішініне ауыстырылады, содан кейін кептіріледі және қайта кристалдану арқылы қосымша тазартылады. Нәтижесінде 97 — 98% тазалықтағы кристалды лизин препараттары алынады, олар тамақ өнімдерінің тағамдық құндылығын арттыру үшін және медицина өнеркәсібінде қолданылады.
Лизиннің жоғары тазартылған препараттарынан басқа, оның тауарлық формасының басқа түрлері алынады: лизиннің сұйық концентраты (LKL), лизиннің құрғақ азықтық концентраты (KKL) және бірінші препаратпен салыстырғанда тазартудың салыстырмалы түрде төмен деңгейімен сипатталатын жоғары концентрацияланған азықтық препараттар.
Адам мен жануарлардың тамақтануы үшін екінші маңызды маңызды амин қышқылы-бұл негізінен химиялық синтез арқылы алынған метионин, бұл микробиологиялық әдіспен салыстырғанда экономикалық тұрғыдан тиімді.
Аммиак өндірісі.
Аммиа́к —қалыпты жағдайда - өткір иісті (мүсәтір спирті 10 процетті иісті) түссіз газ.
Аммиак ауадан шамамен алғанда екі есе жеңіл. Аммиактың суда ерігіштігі жоғары - 1000 көлем суда 1200 көлем (0 °C кезінде) немесе 700 көлем (20 °C кезінде) NH3 ериді.
Медицинада қолданылуы:
10 проценттік аммиакты мүсәтір спирті,яғни нашатырный спирт ретінде, адам есінен таңғанда ояту үшін қолданылады. Жәндіктер шаққанда пайдаланылады. Сыртқа антисептик ретінде қолданылады. Этил спиртімен уланғанда, 100 мл суды 10 тамшы аммиакты ішке қолданады.
Аммиакты синтездеу – көлемді азайтып жылу бөліп жүретін
қайтымды үдеріс, яғни қысымды арттырып, температураны төмендету,
тепе-теңдікті оңға жылжытады.
Аммиакты азот пен сутектің 1:3 қатынасында катализатор жіберу арқылы алады. 25-60 Мпа, 400-500 градус, темір катализаторы қатысында.
Аммиак синтезі төмендегі реакция бойынша жүреді:
N2 + 3H2 2NH3 + 92 кДж
Аммиак шығарылатын зауыттардың көпшілігі сутегіні, дәлірек айтсақ, азотсутек қоспасын метанды конверсиялау арқылы алады.
Аммиакты синтездеу циклдік үдеріске жатады. Өйткені мұнда аммиакты бөлгеннен кейін реакцияға түспеген азот-сутек қоспасын қайтадан өндіріске қайтарады.
Аммиакты синездеу əдістері технологиялық процесте қолданылатын қысымға байланысты үш түрге бөлінеді:
1. Төменгі қысымдағы – 10-15МПа;
2. Орта қысмдағы – 25-60МПа;
3. Жоғары қысымдағы – 60-100МПа.
Қазіргі мезгілде көптеген өндіріс орындарында аммиакты синтездеу үдерісі орта қысымда жүргізіледі.
АПАЙ
1. Азот сутек қоспасын турбокомпрессорға жібереміз. Турбокомпрессорда газ қоспасы сығылады.
2. Сосын газ қоспасы синтез колоннасына келеді. Бұл жерде қысым 25-60 мПа, 400-500 градус температурада, катализатор ретінде темір болады. Шығымы 20 проценттік аммиак және азот сутек қоспасы түзіледі.
3. Синтез колоннасынан кейін, тоңазытқышқа апарамыз. Бұл жерде суық сумен суытамыз. 30-40 градус температураға дейін суытылады. Конденсатқа айналады. Конденсат дегеніміз- газдың немесе будың конденсациясы нәтижесінде түзілетін сұйықтық.
Конденсация — заттың газ қалпынан сұйыққа айналуы немесе қатаюы.
4. Тоңазытқыштан кейін, сеператорда мақсатты 20 проценттік аммиакты бөліп аламыз.
5. Реакцияға қатыса алмаған азот-сутек қоспасын рециркуляция әдісімен қайта синтез колоннаға жібереміз. Ол циркуляциялық газ ретінде синтез колоннасының жоғары жағынан түседі.
Аммиак шикізатын 35 проц- азот қышқылы өндірісінде, 65 проц аммоний өндірісінде қолданамыз.
Аммиакты синтездеу технологиялық үдерісі негізгі 7 операциядан тұрады. Оны аммиак өндірудің принцпиалды сызбанұсқасы негізінде
қарастырамыз. Орта қысымда аммиакты өндірудің принципиалдық
сызбанұсқасы: 1 – табиғи газдағы күкірт қосындыларын тазарту;
2, 3 – метанды конверсиялау (бірінші жəне екінші сатысы); 4 – көміртек
оксидін конверсиялау; 5 – конверсияланған газды тазалау;
6 – аммиакты синтездеу; 7– аммиакты бөлу.
Табиғи газды күкірттен тазартады, өйткені олар катализаторды
улап реакцияның жылдамдығын төмендетеді. Тазартылған газға су
буын қосып, газ бен будың қоспасын (2)-ге метанды конверсиялауға
жібереді. Метанды конверсиялау реакциясы:
CH4+ H2O ↔ 3H2+CO-Q
Метанды каталитикалық жолмен конверсиялаудың бірінші сатысы Nі/AІ2
O3 катализаторы қатысында, 800 C температурада, 1-4МПа
(табиғи газ қысымы) қысымда жүргізіледі.
Бұл сатыда конверсия толық жүрмейді. Əрі қарай толық тазалау үшін, осы шыққан су газын ауа қосып екінші сатыға жібереді. Метанның бір бөлігі ауадағы оттегімен қосылады (метаннның ауадағы оттегімен конверсиясы):
СН4+1/2O2 ↔ 2H2 + CO +Q
Осы реакция бойынша бөлінген жылу екінші сатыға керек жылуды қамтамасыз етеді. Бұл жерде ауамен бірге азотты қосып, азот сутек қоспасын алады. Алынған (3) газ қоспасына су буын қосып (4)-ке жібереді. Мұнда көміртек оксидінің конверсиясы жүреді
СО2-ні Н2 -ден тазарту үшін 2МПа қысымда сумен жуады.
Осы жерде үдеріс аяқталғанда азотсутек қатынасы 1:3 болуы керек.
Бұл жерде алынған газ құрамында едəуір көлемде, катализатордың
активтілігін төмендететін, қоспалар болады, сондықтан оны 5-сатыда тазартады. Алынған азотсутек қоспасын аммиакты синтездеуге 6-колоннаға жібереді. Аммиактың шығымы 15-20% аспайды, сондықтан 7-сатыда аммиакты бөліп алғаннан кейін реакцияға түспеген азот сутек қоспасын қайтарады.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІСІ: Бір кездері Каспий маңы тау-кен металлургия кешені (ПГМК) 30 кәсіпорынды қамтыды. Бұған азот-тук зауыты (АТЗ) кірді, оның өнімдері ондаған елдерге жіберілді. Зауыт КСРО-дағы күрделі азот-тук Минералды тыңайтқыштардың ең ірі өндірісінің бірі болды. Ол 1969 жылы салынған. Мұнда түрлі тыңайтқыштар шығарылды – күніне 100-ден астам вагон жіберілді. 90-шы жылдары ПММК құлдырады, зауыттар тоқтап қалды, ал біраз уақыт жұмыс істеген АТЗ үлкен кредиторлық берешекке байланысты банкроттыққа тап болды.
2005 жылы зауытты қайта жандандырудың алғашқы әрекеті болды. Ресейлік кәсіпкерлер өндірісті көтеруге тырысты, Олар оған "КазАзот"атауын берді. Кәсіпорынның белсенді дамуы 2012 жылы басталды, ол акционерлік қоғам нысанына өтті және модернизациядан өтті. Бұл ретте мемлекет аммиак, азот қышқылы және күрделі минералды тыңайтқыштар өндіру жөніндегі цехтарды жаңғыртуға алынған кредитті алу кезінде пайыздық мөлшерлемені өтеді....
Аммиак пен селитраны өндіру үшін негізгі шикізат табиғи газ болып табылады, сондықтан өндірістің өсуі және өзіндік құнның төмендеуі "Шағырлы - Шөмішті"жеке кен орнында өндірудің ұлғаюымен мүмкін болды. 2015 жылғы жағдай бойынша 82 ұңғыма бұрғыланды, 40 ұңғыма өнеркәсіптік пайдалануға берілді. Жаңғырту жобасы аясында барлығы 144 ұңғыманы бұрғылау және консервациядан шығару жоспарлануда.
Биотехнология. Биотехнологияның даму болашағы.
Биотехнология - тірі организмдердің (бактериялар, ашытқылар және т .б.) көмегімен адамға пайдалы өнімдер мен құбылыстарды алудың әдістері мен тәсілдері.
Биотехнологияның негізгі бағыттары:
органикалық қышқылдарды, дәрі-дәрмектерді басқа заттарды
алу үшін микроорганизмдерді қолдану. Селекцияның арқасында
адамға қажетті заттарды микроорганизмдердің қажеттіліктерінен
ондаған, жүздеген және мыңдаған есе көп мөлшерде шығаратын
микроорганизмдерді шығаруға болады. Микроорганизмдердің
көмегімен лизин (жануарлар ағзасында түзілмеген амин қышқылы;
ол өсімдік тағамына қосылады), органикалық қышқылдар (сірке,
лимон, сүт және т. б.), дәрумендер, антибиотиктер және т. б.
алынады.
2. Жасушалық инженерия - жасушаны денеден тыс арнайы қоректік ортада өсіру, онда олар өсіп, көбейіп, тіндік культураны қалыптастырады.
Денені жануарлардың жасушаларынан өсіруге болмайды, бірақ өсімдіктерден алуға болады. Жасушалық инженерия жыныстық және соматикалық жасушаларды будандастыруға (біріктіруге) мүмкіндік береді.
Ұрықжасушаларын будандастыру "пробиркада" ұрықтандыруға
және ұрықтандырылған жұмыртқаны ана ағзасына
имплантациялауға мүмкіндік береді.
Соматикалық жасушаларды будандастыру пайдалы белгілері
бар және қолайсыз экологиялық факторларға төзімді
өсімдіктердің жаңа сорттарын жасауға мүмкіндік береді;
3. Гендік инженерия - геномды жасанды түрде қайта құру - организмнің геномына басқа түрдің гендерін енгізуге мүмкіндік береді. Осы әдіспен, мысалы, ішек таяқшасының генотипіне адам генін енгізе отырып инсулин гормонын алады.
Қазіргі уақытта биотехнология ғылыми-техникалық прогрестің алдыңғы қатарына тез көтерілді және бұл оның бірқатар ерекшеліктеріне байланысты:
біріншіден, биотехнологиялық өндіріс жоғары технологиялық өндіріс болып табылады, яғни оның дамуы экономиканың тиімділігін едәуір арттыруға әкеледі;
екіншіден, биотехнология саласында, қазіргі ғылымның басқа бөлімдеріндегідей, бір жағынан іргелі зерттеулерді, екінші жағынан қолданбалы зерттеулерді ажырату қиын болуы мүмкін. Бұл биотехнологияда іргелі нәтиже алу мен оны практикалық дамытуға мүмкіндік беретін технологияларды дамыту арасында уақытша алшақтық жоқ екендігінде көрінеді;
үшіншіден, жасушалар мен биологиялық молекулаларды қолдануға негізделген технологиялар бізге табиғи әртүрлілікті қолдануға үлкен мүмкіндіктер береді, іргелі биотехнологиялық зерттеулердің нәтижелері салыстырмалы түрде жақсы бағдарламалануға және практикалық маңыздылыққа ие;
төртіншіден, жаңартылатын ресурстарды жаңартылатын ресурстармен алмастыруға мүмкіндік береді, ол жаңартылатын табиғи ресурстардың жетіспеушілігімен байланысты проблемаларды шешу құралы ретінде қарастырылады.
Қазақстандағы өндіріс:
Қазіргі уақытта қазақстандық ғалымдар биотехнология саласында айтарлықтай жетістіктерге қол жеткізді. Өсімдіктердің биологиялық инженериясы Қазақстанда белсенді дамуда. Атап айтқанда, биотехнология әдістерінің негізінде стресс факторлары мен ауруларға төзімді ауыл шаруашылығы дақылдарының жоғары өнімді нысандары алынды. Жануарлардың аса қауіпті ауруларының иммунологиялық және молекулярлық-генетикалық диагностикасы мен алдын алудың тиімді әдістері әзірленді, оларды өндіру мен өткізу жолға қойылды. Микробиологиялық, фармацевтикалық, тамақ өнеркәсібі және қоршаған ортаны қорғау қажеттіліктері үшін микроорганизмдердің жаңа штаммдары алынды. Микробиологиялық препараттар мен биологиялық белсенді заттарды өндіруге арналған микроорганизмдер дақылдарының жинағы жасалды. "Химиялық-технологиялық зерттеулер орталығы" РМК ғалымдарымен мұнаймен ластанған аумақтарды биологиялық тазалауға арналған қондырғы әзірленді. Жүргізілген сынақтар қондырғының өте жоғары тиімділігін көрсетті. Сөзбе-сөз арқылы қысқа мерзімде қалпына келтірілген жерлерде қазірдің өзінде еді өсетін шалғындық шөп. "Алтынай", "Бақанасский" және "Мадина" күрішінің өсірілген жаңа сорттары дәстүрлі сорттарға қарағанда ширек көбірек өнім берді. Сондай-ақ бидайдың жоғары өнімді жұмсақ 5 сорты және ауруға төзімді жоғары ақуызды "Ақтатти" және "Жоңғар"бұршақтары алынды. Қостанайда "Қазақ тұлпары" республикалық мемлекеттік кәсіпорнының базасында елдегі алғашқы жануарлардың ДНҚ сараптамасы зертханасын іске қосу жұмыстары басталды. Кәсіпорында жылқының жаңа тұқымы - қазақ жылқысын өсірумен айналысады және Жаңа тұқымның ата-бабаларын генетикалық зерттеу селекцияны жылдамдатуға көмектеседі. Бұдан әрі зертхананың көмегімен генетикалық зерттеулер жетілдіріліп, түрлі биотехнологиялар енгізілетін болады. "ҚР Ұлттық биотехнология орталығы" РМК азаматтық зерттеулер мен дамудың американдық қоры-СRDF, Rutgers University (АҚШ), JURONG Consultants (Сингапур) және басқалары сияқты шетелдік жетекші ғылыми - зерттеу мекемелерімен белсенді халықаралық ынтымақтастықты дамытуда. Jurong Consultants биотехнологияның әлемдік нарығын бірлесіп маркетингтік зерттеуге және "Болашақ"бағдарламасының стипендиаттарын даярлауға қатысады.
Ацетилен өндірісі және оны қайта өңдеу.
Ацетилен С2Н2 түссіз газ, таза күйінде аздап эфирдің иісі болады, 83,80 С сұйыққа айналады. Ацетилен ауамен жəне оттегімен қопарылғыш қоспа түзеді. Ауамен 2-ден 11% С2Н2 , оттегімен 2,8-ден 78% С2Н2 .
Ацетиленді анықтау жолы-калий марганец о төртті қосқанда түссіздендіреді.Ацетилен жанған кезде қап-қара күйе түзе жанады.
Ацетиленді өндірудің бірнеше әдістері бар:
Карбидтен өндіру:
а ) дымқыл тәсілмен өндіру;
б ) құрғақ тәсілмен өндіру .- лабараторияда ацетиленді осылайша алады.
Метаннан және оның гомологтарынан алу ;
Табиғи газдан және көмірсутек газдардан алу:
а ) электрокрекинг
б ) термототықтандыру крекингі ( пиролиз ).
Ацетиленді карбидтен дымқыл тәсілмен өндіру
Ацетиленді кальций карбидінің ыдырауы арқылы өндіру дымқыл және құрғақ тәсілдермен ацетилен генераторларында келесі реакция бойынша жүзеге асырылады :
CaC2 + H2О = C2H2 + Ca(OH)2 + 130 кДж
Дымқыл әдіспен « суға карбидті » принципі бойынша жұмыс істейтін генераторларда ұсақталған кальций карбиді көп мөлшерде суы бар генераторға біркелкі беріледі . Су карбидтің салмағына қатысты он есе мөлшерде алынады . Кемшілігі : су көп мөлшерде жұмсалады және 70 % дейін извест суті түзіледі.
Ацетиленді карбидтен құрғақ тәсілмен өндіру
Кальций карбиді шлюзді бекітпесі бар бункерден шнегі бар бункерге сол жерден генератордың жоғарғы сөресіне беріледі ( диаметрі 3-5 м , биіктігі 7,5 м , 11 сөре ) , оның құрылғысы механикалық сөре пештеріне ұксас . Судың қажетті мөлшерін жоғары сөреге шашыратқыш құрылғы береді және суланған кальций карбиді спираль бойымен жоғарыдан төменге карай , сөрелердің ортасында және шетінде орналастырылған тесіктер арқылы қозғалады . Сөреден сөреге қарай қозғала отырып , кальций карбиді толығымен
(98 %) ацетиленге және Са(ОН)2-ге айналады .Са(ОН)2 құрғақ ұнтақ түрінде араластырғышы бар генератордың конустык бөлігі арқылы шнекпен сыртқа шығарылады . Реакция нәтижесінде пайда болған ацетилен және су буы ( шамамен 100 " C ) әк шаңымен скрубберге астыңғы жағынан беріледі , сумен шашыратып жуылады және суытылады . Мұнда ацетилен 20-30 ° С - ға дейін суытылады , шаңынан тазартылады және ары карай фосфорсутек , кукіртсутектен және аммиактан тазартуға жіберіледі ( гипохлорит немесе натрий бихроматымен тазалайды ) . Пайда болған әк сүті скруббердің төменгі бөлігінен тұндырышка үздіксіз шығарылады . Тұндырғыштың төменгі жағындағы шлам кәрізге шығарылады , ал сорғымен тазартылған су тоңазыткын аркылы кайтадан скрубберге жіберіледі.
Артықшылығы : карапайым әдіс, суды рециркуляциялай аламыз, Ca(OH)2 құрғақ ұнтақ күйінде шығарылады, таза ацетилен алынады.
Кемшілігі : куралының өте үлкен болуы , электр энергиясының жоғары шығыны ( 1 кг ацетилен алуға 10- 11квт/сағ )
Ацетиленді метан және оның гомологтарынан өндіру
Соңғы жылдары ацетиленді өндірісте көмірсутектерден алады. Ацетилен парафиндерден эндотермиялық қайтымды реакциялар нәтижесінде алынады.
1500 градус кезинде метаннан- ацетилен+3 моль сутек-376 кдж
1200 градус кезінде этаннан- ацетилен+2 моль сутек-311 кдж
1200 градус кезінде пропаннан-ацетилен+1 моль метан+1 моль сутек-255 кдж
Жанама реакция ретінде ацетилен ыдырап, күйе мен 2 моль сутек түзілуі мүмкін.
Температураны көбейту жəне қысымды азайту тепе-теңдікті оңға ығыстырады. Ацетиленнің шығымын арттырып, жанама реакцияларды азайтудың оптималды жағдайы: температура 13000 С-та төменгі қысым, үлкен көлемдік жылдамдық. Реакция аясында көмірсутектердің болу уақыты: 0,01-0,001сек. Ацетилен ыдырамау үшін өнімді тез суыту керек.
Электрокрекинг
Электрокрекинг реакторда жүзеге асырылады , онда доға электродтар арасында тұрақты ток арқылы жасалады . Бастапқы газ қоспасы жоғары жылдамдықпен артык кысымда болат қуыс цилиндр түрінде жасалған реактордың жоғарғы кеңейтілген бөлігіне енеді , электр доғасының аймагынан өтеді және одан анод болып табылатын тар құбыр арқылы шығады , құбыр сумен салқындатылып тұрады , сондықтан құбырдың аяқ жағында газ 600градус болады , оны су шашырату арқылы 150С жылдам суытады . Реакторды іске қосу кезінде доғаны тұтату үшін іске қосу электроды колданылады.
Реактор аркылы бір өту барысында метанның конверсиясы 40-50 % құрайды . Артықшылығы : табиғи газ кұрамындағы метан және гомологтарынан алуға , сондай - ақ олардың буларынан да алуға болады .
Кемшілігі: электр энергиясын өте көп қажет етеді.
Термототықтандыру (пиролиз)
Бұл процесс оттегінің қатысумен жүреді, экзотермиялық реакция. Бұдан бөлінген температура крекинг үрдісінің оптималды температурасын ұстап тұруға пайдаланылады. Термокрекингке керекті жылуды метанның бір бөлігін жағу арқылы аламыз: CH4+2O2 = CO2+2H2O+802кДж
Термототықтандыру крекингінің негізгі реакциясы:
CH4 + 0.5O2= CO+2H2+35кДж
2CH4= C2H2+3H2-381кДж
Сызбанұсқасы:
Термотықтыру крекингіне арналған пеш араластыру камерасынан, реакция камерасынан және блок оттығынан тұрады.
Пиролиз пешінде температура 1400°С шамасында болады. Метан-оттек қатынасы: 2:1,6. Екі газды жеке-жеке 400-600°С температурада қыздырып, үлкен көлемдік жылдамдықпен реакция жүретін камерасына жіберіледі. Бұл жерде яғни, реакция камерасында шамамен 0,003-0,006 секунд ғана болады. Крекинг өнімдерінің құрамында ацетиленнен басқа H2, күйе, CO болады.
Артықшылығы: Массасы 1т ацетилен C2H2 өндіргенде бөлініп шығатын сутектен 3-4т аммиак синтездеуге болады.
Кемшілігі: реакция камерасынан шыққан ацетиленді өте тез жылдамдықпен суытып үлгеру қажет.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІС: Ацетилен өндіретін зауыттар- Ақтау қаласында орналасқан "Ацетилен станциясы "ЖШС" Б " маркалы ерітілген ацетилен өндіретін отандық тауар өндіруші болып табылады»
Азот " ПК»
Қазақстан Шығыс Қазақстан облысы ШҚО Курчатов қаласыеда орналасқан кәсіпорынның негізгі қызметі-ерітілген ацетилен, газ тәрізді аргон, азот және оттегі өндірісі, сондай-ақ криогендік жабдықтарды жобалау, монтаждау, техникалық қызмет көрсету және жөндеу, криогендік резервуарларды жылыту және майсыздандыру, криогендік резервуарлардың вакуумын қалпына келтіру.
АЦЕТАЛЬДЕГИД
Ацетальдегид (этаналь, сірке альдегиді) СН3 СНО түссіз, өткір иісті, ұшқыш сұйық. Қайнау температурасы 20,20 С, еру температурасы -123,50 С, тығыздығы 0,783г/м3 . Ауамен 4000 С 3,97 жəне 57,0% көлем аралығында қопарылғыш қоспа түзеді
Ацетальдегид өндірудің негізгі шикізаты ацетилен мен этилен болып табылады.
Ацетиленнен ацетальдегид екі жолмен:
- сұйық фазада сынап катализаторында тура гидратациялау арқылы немесе бу фазасында қатты кадмий катализаторында ;
- төменгі қаныққан спирттердің винил эфирі арқылы алынады.
Ацетальдегидті этилен арқылы:
- этанолды каталитикалық дегидрлеу немесе оны тотықтырып дегидрлеу;
- қатты палладий катализаторында этиленді тура тотықтыру сияқты екі жолмен алады.
Ацетальдегидті алудың өндірісте кең тараған түрі ацетиленді Кучеров реакциясымен гидратациялау əдісі болып табылады. Гидратациялау үрдісі катализатор сынап сульфатының қатысуымен жүреді. Бірінші сатыда тұрақсыз винил спирті түзіліп,ол тез арада сірке альдегидіне изомеризацияланады:
Гидраторға үздіксіз қысылған, тазартылған жəне циркуляцияланған ацетиленмен араласып келеді. Газ қоспасы контакт сұйығы (1 л контакт сұйығының құрамында 200г H2 SO4 , 0,4г Hg, жəне 40г Fe2 O3 болады) арқылы барботирленіп, 80-1000 С температурада гидратациялау үрдісіне қатысады. Реакция зонасынан қоспа бір рет өткенде ацетиленнің ацетальдегидке айналуы 50-60% болады. Бу-газ қоспасы (СН3 -СНО, С2 Н2 , бу) (2) тоңазытқышқа келіп конденсацияланып, конденсацияланған су гидраторға (1) қайта оралып, ацетальдегидтің судағы ерітіндісі басқа (3) тоңазытқышқа өтіп, тоңазытқыштан жинағышқа (5) жіберіледі. Ацетальдегидті дистилляциялап, сонан соң Конденсацияланбаған газдар (4) сумен шайылып, суда ацетальдегидтер еріп, (5) жинағышқа келіп қосылады, ацетилен өндіріске оралады. Гидратордан шығатын контакт сұйығын регенерациялап үрдіске қайтадан қайтарады. Бұл əдістің кемшілігі: сынап улы, өте көп жұмсалады. Массасы 1 т ацетальдегид өндіргенде 0,1 кг сынап шығын болады. Осы себептен сынап қатысынсыз жүретін əдістерді қолдануға көңіл бөлінеді.
ҚАЙТА ӨҢДЕУ
Ацетиленді реакцияланбаған газды қайта өңдеу кезінде онда ауа оттегі жиналуы мүмкін, бұл өте жағымсыз. Ацетиленде 2 5% ауа ( 0 5% О2) болған кезде газдың жарылғыш концентрациясы пайда болады. Бұған жол бермеу үшін айналымдағы газдың бір бөлігі циклден шығарылады, бұл ацетилен ағынының жоғарылауымен байланысты немесе оттегіні өте қатты сіңіретін натрий гидросульфитінің Сулы ерітіндісімен суарылатын саптамасы бар скруббер арқылы газды шығару арқылы шығарылады.
Қазіргі уақытта ацетиленді сутегі хлоридімен (тас тұзынан алынған) өңдеу арқылы хлоропрен алынады, ал одан арзан хлоропрен резеңке алынады. Соңғы жылдары КСРО мен АҚШ-та химиялық құрылымы мен қасиеттері бойынша табиғи Каучукты толығымен шығаратын изопрен каучук алынды. Ацетиленді алу және өңдеу процестерінің қауіптілігі онда диацетилен мен винилацетилен қоспалары болған кезде едәуір артады. Бұл қоспалар жылу шығарумен оңай полимерленеді, нәтижесінде ацетиленнің жарылғыш ыдырауы мүмкін.
ЖМҚ ТУРАЛЫ ОБЩИЙ
Жоғары молекулалық қосылыстар – полимерлер өзара байланысқан
молекулалары жүздеген жəне мыңдаған атомдардан тұратын органикалық қосылыстардың ерекше класы. Мұндай молекулаларды макромолекула деп атайды. Полимердің макромолекулаларының ұзындығы бірдей емес, осыдан бұл қосылыстар молекулалық массалары əртүрлі макромолекулалардың қоспасы болып табылады. Мұндай қосылыстардың молекулалық массаларын орташа молекулалық массамен сипаттайды, ал олардың біркелкі еместігін молекулалық масса бойынша полидиспрестілік деп атайды. Жоғары молекулалы қосылыстардың маркомолекуласының өлшемі полимерлену дəрежесіне(n), яғни макромолекулада өзара химиялық байланыспен қосылған
маномерлердің элементарлы тізбектің санына тəуелді. Полимердің молекулалық массасы (М) полимерлену дəрежесіне байланысты
болғандықтан: M=nm арақатынасымен өрнектеледі: Мұндағы, m – элементарлы тізбектің молекулалық массасы.
ЖМҚ қасиеттері:өте қиын ериді,полимер молекулаларының мөлшері неғұрлым көп болса, балқу температурасы соғұрлым жоғары болады. Көп жағдайларда полимерлердің еруі өте баяу жүреді және көбінесе ісіну пайда болады, оның барысында еріткіш молекулалары еритін полимердің массасына енеді. Алынған ерітінділер, төмен төмен концентрацияда да, жоғары тұтқырлыққа ие.
Полимер ерітіндісінің тұтқырлығын анықтау үшін берілген тұрақты температурада вискозиметр капилляры арқылы еріткіш пен ерітіндінің t0 және t бірдей көлемінің ағу мерзімі өлшенеді.
Ерітіндінің концентрациясы әдетте г/100мл түрінде беріледі.
η=t0/t ηуд=τ0-τ /τ0 [η]=lim ηуд/C
Тұтқырлықтың молекулалық массаға тәуелділігін Марк-Хувин теңдеуімен өрнектейді: [η]=KMα
ЖМҚ классификациясы:
Пайда болу тегіне байланысты
Табиғи (целлюлоза, белок, табиғи каучук, нуклеин қышқылы және т.б. жатады)
Синтетикалық (синтектикалық каучуктар, шайырлар, талшықтар және т.б.)
Химиялық модифицирленген (целлюлоза эфирлері) деп бөлінеді.
Макромолекуланың басты тізбегінің химиялық құрамына байланысты:
Карботізбекті полимерлер – элементарлы тізбекте жəне макромолекуланың звеносындағы атомдарында бір көміртек-көміртек типті қосылыстардың болуы. Карботізбекті полимерлерге табиғи каучук, синтетикалық жоғары молекулалы қанықпаған, қаныққан жəне ароматты көмірсутектер жəне
т.б. жатады.
Гетеротізбекті полимерлер – көміртек-көміртек типті байланыстармен қатар көміртек-оттек, көміртек-азот жəне т.б. байланыстардың болуы. Бұл қосылыстарға табиғи каучуктен басқа барлық маңызды табиғи полимерлер (белоктар, полисахаридтер, лигнин жəне т.б.), көптеген синтетикалық жолмен алынған полмерлер (полиамидтер, полиэфирлер, полиуретандар жəне т.б.) жатады.
Элементорганикалық жоғары молекулалық қосылыстарға көміртек-элемент (титан, қалайы, алюминий, бор, кремний жəне т.б.) химиялық байланысы бар қосылыстар жатады. Бұл топтың ішінде кең тарағаны кремнийорганикалық полимерлер – негізгі тізбекті бейорганикалық атомдар, ал бүйір тізбекті органикалық радикалдар құрайды.
Жоғары молекулалық қосылыстар жылудың əсеріне қатысты:
Термопластикалық полимерлер- көп рет балқытқанда жəне салқындатқанда өзінің балқымалылығын жəне ерігіштігін жоғалтпайтын қосылыстар.
Термореактивті полимерлер- қыздырғанда кеңістіктік, торлы құрылымдар түзетін жəне осы кезде балқитын немесе еритін қабілетін жоғалтатын қосылыстар.
Жоғары молекулалық қосылыстар алыну тəсіліне байланысты:
Полимерленген қосылыстар, яғни полимерлену реакциясы бойынша
алынған қосылыстар (полиэтилен, полипропилен, солистирол жəне
т.б.)
Поликонденсацияланған қосылыстар – поликонденсация реакциясы бойынша алынған қосылыстар (полиамидтер, полисилоксандар,феноло- жəне карбомиформоальдегидті қосылыстар жəне т.б.) деп бөлінеді.
ЖМҚ алу әдістері:
n – полимерлену дəрежесі;
(A)n – n мономер молекуласының звеносынан тұратын полимердің
молекуласы.
Мысал ретінде этиленнен полиэтилен алынуын айтсақ болады:
n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n
Сополимерлену – химиялық құрамы бойынша ерекшеленетін екі немесе оданда көп мономерлердің бірге полимерлену үрдісі. Сополимерлену полимерленуге қарағанда күрделі үрдіс, өйткені бұл кезде əрбір мономердің басқа мономердің активтілігіне əсері байқалады. Сополимерлену үрдісінің ерекшеліктері:
- құрылысы жақын мономер молекулалырының арасында сополимерлену жеңіл жүреді;
- бірқатар мономерлер полимер түзуге қабілетті емес, бірақ құрамы басқа мономерлермен жеңіл сополимерленуі мүмкін.
Жоғары молекулалық қосылыстар ерітінділері фармацевтикалық тәжірибеде кеңінен қолданылады. Олар дәрі ретінде де (поливинилпирролидон ерітіндісі, крахмал пастасы, желатин ерітіндісі және гидролизаты), сонымен қатар қосымша заттар - Қоюландырғыштар, пленка түзгіштер, пролонгаторлар ретінде қолданылады.
Еріткішке жақындығына байланысты ЖМҚ (полимерлер):
* шынайы ерітінділер;
* коллоидты ерітінділер түзуге қабілетті.
Зақымдалған адамның тіндері мен мүшелерінінің орнына, буындар, жасанды тамырлар және басқа да өнімдер жоғары молекулалық қосылыстардан жасалады. Сонымен қатар, хирургиялық жіптер полиамидтерден, ал жасанды жүрек камералары полиуретандардан жасалады.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІС: Атырауда полимерлік өнім шығаратын алғашқы қазақстандық зауыт – Polymer Production салынды. Бұл әзірге арнайы экономикалық аймақ (АЭА) аумағындағы жалғыз жұмыс істеп тұрған кәсіпорын. Зауыт 14 айда салынып, іске қосылды және қазір өндірістік қуаттылықтың 50% - на дейін іске асыруда.
Зауыт жобасы инвесторларға 91,2 млн. доллар тұрады, олардың бір бөлігін "Сбербанк"АҚ ЕБ қарыздық қаржыландыру құрайды". Полимер Продакшн " ЖШС "Біріккен химиялық компания "ЖШС еншілес ұйымы болып табылатын" Самұрық-Қазына "ұлттық әл-ауқат қоры"АҚ компаниялар тобына кіреді. Болжамды өтелу мерзімі – 10-12 жыл.
Микробиологиялық синтез.
Микробиологиялық синтез – ақуыздарды, ферменттерді, органикалық қышқылдарды, дәрі-дәрмектерді жән басқа заттарды алу үшін микроорганизмдерді қолдану. Микробиологиялық синтез микроорганизмдер жасушаларында және олардан тыс микроорганизмдер шығаратын ферменттердің әсерінен жүреді. Технологиялық процесте жоғары жылдамдықпен көбейе алатын микроорганизмдер қолданылады. Микроорганизмдер көмегімен лизин, органикалық қышқылдар, антибиотиктер, дәрі-дәрмектер алынады.
Аминқышқылдарының микробиологиялық синтезі ең перспективалы және экономикалық тиімді. Қазіргі уақытта өнеркәсіп өндіретін ақуыз аминқышқылдарының жоғары тазартылған препараттарының 60%-дан астамы дәл осы әдіспен алынады, оның химиялық синтез әдістерімен салыстырғанда басты артықшылығы жаңартылатын шикізат негізінде L-аминқышқылдарын алу мүмкіндігі болып табылады.
Аминқышқылдарының өнеркәсіптік өндірісі кейбір микроорганизмдердің мәдени ортаға кез-келген аминқышқылының едәуір мөлшерін шығару қабілеті ашылғаннан кейін мүмкін болды (с.Киносита, 1955). Сонымен қатар, талданған бірнеше мың жабайы микроорганизмдер штамдарының көпшілігі аминқышқылдарын сыртқы ортаға шығарғаны байқалды, бірақ өте аз мөлшерде. Микроорганизмнің таксономиялық жағдайы мен белгілі бір амин қышқылын өндіру қабілеті арасында ешқандай байланыс жоқ. Сонымен, глутамин қышқылының ықтимал өндірушілерінің арасында организмдер бар, олардың 30% — ашытқы, 30% — стрептомицеттер, 20% — бактериялар және 10% - микроскопиялық саңырауқұлақтар. Зерттелген микроорганизмдердің штаммдарының бірі-Corynebacterium glutamicum глутаматтың суперсинтезіне қабілетті болды. Бұл штамм Токиода (1956) әлемдегі алғашқы ірі глутамин қышқылын микробиологиялық әдіспен өндіруді ұйымдастыруда қолданылды.
Лизин өндірісі. Микроорганизмдер жасушаларында лизин аспарт қышқылынан синтезделеді және үш аминқышқылдарына — лизинге, метионинге және треонинге ортақ биосинтездің тармақталған метаболикалық жолының соңғы өнімі ретінде қызмет етеді.
Осылайша, аминқышқылдарының неоплазмасы процесінде лизинмен бір уақытта екі басқа аминқышқылдары пайда болады-метионин және треонин. Бұл жағдайда тек бір мақсатты аминқышқылдарының ортасында жинақтау әсеріне метаболизм жолының тармақталуына байланысты пайда болатын жанама аминқышқылдарының синтезіне әкелетін процестерді бұғаттау арқылы қол жеткізіледі.
Бактерия жасушасында лизиннің түзілуі қатаң метаболикалық бақылауда болады. L-лизиннің типтік өндірушілерінде — Brevibacterium flavum және Corynebacterium glutamicum — метаболизм жолын ашатын аспартат киназа ферменті-l-треонин мен L-лизиннің жанама өнімдерінің бірлескен және келісілген әрекеті кезінде кері байланыс принципі бойынша ингибирлеуге сезімтал аллостериялық ақуыз. Треонин мен лизин артық концентрацияда жиналған кезде аспартат киназа ингибирленеді және олардың синтезі тоқтайды, екі аминқышқылдарының кез-келгенінің төмен концентрациясы кезінде процесс белсендіріледі.
Лизиннің үлкен мөлшеріне қол жеткізу үшін екі түрлі мутантты алады. Бірінші типтегі мутанттарда гомосериндегидрогеназа синтезделмейді немесе жұмыс істемейді, нәтижесінде метионин мен треонин синтезі бұғатталады. Мұндай мутанттар гомосерин немесе треонин (метионин) бойынша ауксотрофтар болып табылады; олардағы треониннің жасушаішілік концентрациясы айтарлықтай төмендейді, бұл аспартаткиназадан блокаданы алып тастайды. Сондықтан метионин мен треониннің шектеулі концентрациясы бар ортада мутантты штаммдарды өсіру кезінде олар лизиннің артық мөлшерін түзе алады.
Екінші типтегі мутанттар аспартаткиназаның конформациясын анықтайтын құрылымдық ген үшін ақаулы. Нәтижесінде фермент аллостериялық ингибитор-лизиннің жоғары концентрациясына сезімталдығын жоғалтады.
Культуралық ортада жасуша ішінде синтезделген амин қышқылының жоғары концентрациясын қамтамасыз ететін маңызды фактор жасуша мембраналарының өткізгіштігі болып табылады. Жасуша мембранасының өткізгіштігі мутация арқылы немесе қоректік ортаның құрамын өзгерту арқылы артады. Соңғы жағдайда мәдени ортада биотин тапшылығы пайда болады (1 — 5 мкл/л), пенициллин (2 — 4 мкг/л), детергенттер (егіз-40 және егіз - 60) немесе жоғары май қышқылдарының туындылары (пальмитаттар, стеараттар) қосылады. Биотин жасуша мембранасындағы фосфолипидтердің құрамын бақылайды, ал пенициллин бактериялардың жасуша қабырғаларының биосинтезін бұзады, бұл аминқышқылдарының ортаға шығарылуын арттырады.
Көміртек көзі ретінде аминқышқылдарын өндіруде микроорганизмдер штамдарын өсіру үшін көмірсулар — глюкоза, сахароза және фруктоза мен мальтоза аз қол жетімді. Қоректік ортаның құнын төмендету үшін қайталама шикізат көміртек көзі ретінде қолданылады: қызылша мелассасы, сарысуы, крахмал гидролизаттары, сульфит сілтілері. Бұл процестің технологиясы сірке қышқылы (1,5% дейін), пропион қышқылы, метанол, этанол (1% дейін) және Н-парафиндер негізінде арзан синтетикалық қоректік ортаны дамыту бағытында жетілдірілуде. Азот көзі ретінде мочевина мен аммоний тұздары (сульфаттар мен фосфаттар) қолданылады.
Табысты даму үшін микроорганизмдерге өсу стимуляторлары қажет, олар жүгері, ашытқы және уыт өскіндерінің сығындылары, Кебек пен ашытқының гидролизаттары, В дәрумендері, сонымен қатар тіршілік ету үшін қажетті макро - және микроэлементтер (P, CA, Mg, MP, Fe және т.б.) қоректік ортаға қосылады. Аминқышқылдарының биосинтез процесіне ауамен қамтамасыз ету айтарлықтай әсер етеді, ал аэрация дәрежесі әр нақты амин қышқылын өндіруге жеке болады. Стерильді ауа арнайы турбиналық араластырғыштармен қамтамасыз етіледі. Тәжірибелер көрсеткендей, лизин микроорганизм жасушаларының өсуінің экспоненциалды фазасының ортасынан бастап мәдени ортада пайда болады және оның соңына дейін жетеді. Сондықтан технологиялық процестің бірінші кезеңінде өндірушінің биомассасы қалыптасады, ол күн ішінде арнайы себу аппараттарында өсіріледі (рН 7,0 — 7,2; температура 28 — 30 °C), содан кейін қоректік ортаға толтырылған өндірістік ферментер беріледі. Лизин ашыту басталғаннан кейін 25-30 сағаттан кейін культуралық сұйықтыққа ене бастайды. Ашыту процесі аяқталғаннан кейін (55 — 72 сағаттан кейін) сұйық фаза микроорганизм жасушаларының культурасынан фильтрация арқылы бөлініп, одан лизинді оқшаулау үшін қолданылады.
Лизиннің жоғары тазартылған препараттары катеонитте ион алмасу хроматографиясы әдісімен культуралық сұйықтық фильтратын фракциялағаннан кейін алынады.Осы мақсатта лизин катион пішініне ауыстырылады:
Бұл процесс үшін сүзінді рН 1,6—2,0 (рН < рК,) дейін тұз қышқылымен өңделеді. Екі оң зарядталған ионогенді топтамаға ие бола отырып, лизин барлық басқа катиондар шыққаннан кейін 0,5 — 5% аммоний гидроксиді ерітіндісімен жеке қосылыс түрінде шайырға қатты сіңіріледі және одан элюацияланады. Элюат вакуумда 60 °С температурада шоғырландырылады, монохлоргидрат пішініне ауыстырылады, содан кейін кептіріледі және қайта кристалдану арқылы қосымша тазартылады. Нәтижесінде 97 — 98% тазалықтағы кристалды лизин препараттары алынады, олар тамақ өнімдерінің тағамдық құндылығын арттыру үшін және медицина өнеркәсібінде қолданылады.
Лизиннің жоғары тазартылған препараттарынан басқа, оның тауарлық формасының басқа түрлері алынады: лизиннің сұйық концентраты (LKL), лизиннің құрғақ азықтық концентраты (KKL) және бірінші препаратпен салыстырғанда тазартудың салыстырмалы түрде төмен деңгейімен сипатталатын жоғары концентрацияланған азықтық препараттар.
Микробиологиялық синтез арқылы антибиотиктерді алу микроорганизм жасушасында жүзеге асырылатын биосинтезге негізделген және келесі негізгі кезеңдерді қамтиды:
- продуценттердің жоғары өнімді штаммдарын іріктеу;
- қоректік ортаны таңдау;
- биосинтез (ашыту) процесі);
- антибиотикті оқшаулау және тазарту.
Микробиологиялық синтез дақылдандыру ортасын дайындаумен басталады. Субстрат мирооганизмді жақсы өсіру керек, арзан және тиімді болуы тиім. Қоректік ортаны алдымен биореакторда ылғалды бумен қысым қолданып стерилизациялайды.
Сол мезгілде егілетін материалда дайындалады, продуцент штамның таза дақылы колбада, зертханалық және тәжірибе өндірістік ферменттерде біртіндеп көбейтіледі.
Келесі кезең – 7-10 тәулік бойы аэробты, тереңділік, оқтынды ферментацияжүпеді.
Ферментация кезінде температура, рН, рО қадағаланып отырады, дақылдық орта тұрақты араластырып отырады, көбікті басу үшін химиялық және механикалық тәсіледр қолданылады. Көбіне екі фазалық дақылдандыру қолданылады; алғашында арзан және тиімді субстратта биомассаны тез жинап алады, кейін қоректік ортаға идиофазада екіншілік метаболиттерді синтездейтін ферменттерді индукциялайтын, өнімдікті күшейтетін бастапқы факторлары кіргізеді. Осындай заттарды дақыл өсіп жатқанда, экспоненциалық фазаның аяғында қосады. Антибиотиктердің өсі бәсеңдеген фазада, идиофазада жетеді.
Антибиотиктерді бөліп алу және тазалау барысында экстракция, иондық алмасу, тұнбалау т.б. әдістер қолданылады.
Экстракция дегеніміз – антибиотиктерді бір ерітіндіден екіншіге көп рет ауыстырар алдында оларды тұндырады яғни, бірнеше ретқайтара кристаллизация жасайды.
Ионды алмастыру сорбциясы негізінде антибиотиктердің теріс зарядталған иондары катионды шайырға жабысады, Енді керісінше шайырға жабысқан антибиотиктерді ерітіндімен айырып алады.
Тұнбалау әдәсәнде антибиотик органикалық затпен немесе бейорганикалық затпен байланысып тұнбаға түседі. Әрі қарай оның экстракциясы жүреді.
Күкірт қышқылын өндіру.
Күкірт қышқылы – түссіз, ұшпайтын, май тәріздес сұйық зат. Қайнау температурасы 337°С, тығыздығы – 1,84 г/см3
Күкірт кышкылын өндіру(Зоя апайдың през)
Күкірт кышкылын өндіру
Х гасырда алғаш рет 940 л күкірт кышкылын табиги купорос сланцесымен темір купорос коснасын кыздыру аркылы өндірген, осы себеттен ондірісте техникальқ купорос майы деп аталады.
3 сатыдан тұрады:
1. Газдарды тазарту. Катализаторға зиян келтіретін заттардан газды тазартамыз.Күйдірген газдан тозаңдарды бөліп алғаннан кейін оны катализаторға зиян келтіретін мышьяк, селен , фтор т.б. заттардан тазартады. Осымен қатар өте қымбат қоспааһлар селен, теллур, т.б. бөлініп алынады.
2. SO2-ні SO3-ке катализатор қатысымен тотықтыру. Күкірт диоксидін катализатордың қатысымен тотықтыру күкір қышқылын өндіру үдерісінің негізгі сатысы:
2SO2 + O2 = 2 SO3 +189 кДж (500°C)
Катализатор ретінде Pt, темір оксиді , ванадий оксиді қолданылады.
Pt (платина) – ең активті катализатор, бірақ құны өте қымбат және тез уланады.
Темір оксидінің құны төмен, мышьякпен уланбайды, каталитикалық активтілігі тек қана 625 °С температурадан басталады, активтілігі басқалардан төмен.
Ванадий катализаторының активтілігі Pt-дан төмен болғанымен, құны төмен. Мышьякпен улануы Pt-дан мыңдаған есе аз.
Күкірт қышқылы зауыттарында промоторланған 7% V2O5-ті, промотор ретінде сілтілік металдар оксиді (K2O) қолданылады. Катализатор мөлшері – 5мм.
3. Күкіт ангидридін абсорбциялау
SO3 + H2O= H2SO4 + 92000 кДж
Сызбанұсқасы:
1. Күйдірілген SO2 газын жуғыш мұнараға 70% H2SO4 еріткіштермен жуып,тазалаймыз. Шаң-тозаң мен катализаторды улайтын заттардан тазалаймыз.
2. Электростатикалық сүзгіден өткізіп, сүзіп аламыз.
3. Сүзгілен соң, кептіру мұнарасында, 98%-дық H2SO4 –пен кептіреміз. Бұл H2SO4-тің суды тартып алатын қасиетіне байланысты.
4. Кептірге соң, жылуалмастырғышқа апарамыз, онда температурасын жоғарылатамыз.
5. Температурасын жоғарылатқан соң, байланыс контактілік аппаратына әкелеміз. Бұнда SO2 газы SO3 – ке айналады. Температура 400-500°С. Ванадий катализаторы қолданылады. Контактілік әдістің 2-сатысы жүреді. Мұнда жылу бөлінеді: бөлінген жылуды жылуалмастырғышқа апарамыз.
6. Одан соң, тоңазытқышта 30-40°С-қа дейін суытып аламыз.
7. Суытып алған соң, сіңіру мұнарасына әкелеміз. SO3 үстіне купорос майын 92,5% H2SO4 құйып абсорбциялаймыз.Сіңірілген соң, олеум (H2SO4 * SO3) түзіледі. Олеум құрамындағы SO3 сумен әрекеттесіп SO3 + H2O = H2SO4 түзіледі. Осы түзілген H2SO4 олеум құрамындағы H2SO4 –пен әрекеттесіп, концентрациялы H2SO4 алынады.
Артықшылығы: өте таза H2SO4 алынады.
Нитрозалық әдіс
Катализатор ретінде азот оксидтері (N2O3 нитроза ) қолданылады.
2NOHSO4 + H2O = 2 H2SO4 + N2O5
SO2+H2O = H2SO3
H2SO4 + N2O3 = H2SO4 + 2NO
2NO+O2= 2NO2
NO2+ NO= N2O3
Кемшілігі: өте лас H2SO4 алынады, 75-77% H2SO4
Тыңайтқыш алуда қолданылады.
Артықшылығы: экономикалық жағынан тиімді, схемасы қарапайым.
Технологиялық сызбанұсқасы:
Мұнаралар сыртқы Болат қабаты бар қышқылға төзімді керамикалық плиталардан жасалған. Ішінде олар қышқылға төзімді керамиканың саптамасымен тығыз толтырылмаған.
Бірінші кезеңде, екі әдіс үшін де бірдей, SO2 күкірт ангидриті алынады. Бастапқы шикізат, негізінен, құрамында күкірт бар кез-келген зат болуы мүмкін: табиғи темір сульфидтері (ең алдымен FeS2 пириті), сонымен қатар мыс және никель сульфидтері, сульфидті полиметалл кендері, CaSO4.2H2O гипсі және қарапайым күкірт. Күкірт қосылыстары бар жанғыш қазбаларды (көмір, мұнай) өңдеу және жағу кезінде шығарылатын газдар көбірек қолданылады.
Алынған SO2 H2SO4 дейін тотығады, ол үшін азот оксидтері нитрозды әдіспен қолданылады. Осы кезеңнен бастап екі әдіс бір-бірінен ерекшеленеді [5].
Арнайы тотықтырғыш мұнарада no және NO2 азот оксиді ауамен араласады, осылайша жартысы no және NO2 болады.
2NO + O2 = 2NO2 (1.26)
Нәтижесінде газ қоспасында no және NO2 тең болады. Ол 75% күкірт қышқылымен суарылатын мұнараларға беріледі; мұнда азот оксидтерінің қоспасы нитрозиллер қышқылын алу үшін сіңеді:
NO + NO2 + 2H2SO4 =2NO(HSO4) + H2O (1.27)
Нитроза деп аталатын күкірт қышқылындағы нитрозиллер қышқылының ерітіндісі бірінші және екінші мұнараларда суарылады, онда SO2 қарсы ағынмен ағып, су қосылады. Нитрозиллер қышқылының гидролизі нәтижесінде азот қышқылы түзіледі:
NO(HSO4) + H2O=H2SO4 + HNO2 (1.28)
Ол теңдеу бойынша SO2 тотықтырады:
SO2 + 2HNO2=H2SO4 + 2NO (1.29)
Алғашқы екі мұнараның төменгі бөлігінде 76% күкірт қышқылы жиналады, әрине, нитрозаны дайындауға жұмсалған мөлшерден көп (өйткені "жаңа туған" күкірт қышқылы қосылады). Азот оксиді no қайтадан тотығуға оралады. Оның белгілі бір мөлшері пайдаланылған газдармен өлшенетіндіктен, жүйеге азот оксидтерінің көзі ретінде қызмет ететін HNO3 қосу керек.
Мұнара әдісінің кемшілігі - алынған күкірт қышқылының тек 76% концентрациясы бар (жоғары концентрацияда нитрозиллер қышқылының гидролизі нашар жүреді). Күкірт қышқылын буландыру арқылы шоғырландыру қосымша қиындық тудырады. Бұл әдістің артықшылығы-SO2 құрамындағы қоспалар процестің барысына әсер етпейді, сондықтан бастапқы SO2 шаңнан, яғни механикалық ластанудан тазарту жеткілікті. Әрине, мұнара күкірт қышқылы жеткілікті таза емес, бұл оны қолдануды шектейді
H2SO4 медицинада қолданылуы:
MgSO4*7H2O магнезия іш қату кезінде айдау мақсатында; BaSO4 рентгеноскопия үшін ішуге арналған; иньекция түрінде гипертония және жүрек ауруларының алдын-алу үшін қолданылады.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІСІ:
Ол мырыш, қорғасын және мыс өндірісінің күкірт бар газдарын жою кезінде пайда болады, әртүрлі технологиялар бойынша үш учаскеде жүзеге асырылады.
Өнімнің атауы:
техникалық күкірт қышқылы.
Өндіріс орны
Өскемен металлургия кешенінің күкірт қышқылы зауыты.
Технологиялық сызба
Мырыш, қорғасын және мыс өндірістерінің құрамында күкірт бар газдарын кәдеге жарату кезінде күкірт қышқылын алу түрлі технологиялар бойынша үш учаскеде жүзеге асырылады. "Гипрохим" институты әзірлеген БҚ мырыш зауытының газдарын кәдеге жарату. Технология 1955 жылы игерілді.
В том числе, по компаниям ниже:
ТОО `СОВМЕСТНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ СЕРНОКИСЛОТНЫЙ ЗАВОД КАЗАТОМПРОМ`, ТОО `СКЗ-ПИРИТ`, ТОО `КОРПОРАЦИЯ КАЗАХМЫС`, ТОО `СКЗ-U `, ТОО `КАЗЦИНК`, ТОО `КАЗФОСФАТ`
Көмірсутек шикізатының пиролиз процесі.
Көмірсутек пиролизі-бұл ауаның жетіспеушілігімен органикалық табиғи қосылыстардың термиялық ыдырауы.
Көмірсутек шикізатының термиялық пиролизі процесі төмен молекулалы олефиндерді - этилен мен пропиленді алудың негізгі тәсілі болып қала береді.
Пиролиз қондырғыларының қолданыстағы қуаты этилен бойынша жылына 113,0 млн т немесе әлемдік өндірістің шамамен 100% - ын және пропилен бойынша жылына 38,6 млн т немесе әлемдік өндірістің 67% - дан астамын құрайды. Қалғаны-пропилен өндірісінің 30% - ы каталитикалық крекингке, шамамен 3% - ы баяу кокстеу және висбрекинг процестерінің газдарынан келеді.
Әлемде этилен мен пропиленді тұтынудың орташа жылдық өсімі 4% - дан асады.
Этилен мен пропилен өндірумен қатар пиролиз процесі сұйық пиролиз өнімдерінен алынған ілеспе С4 пиролизінен және бензолдан бөлінетін дивинилдің негізгі көзі болып табылады.
Әлемдік дивинил өндірісінің шамамен 80% - ы және бензол өндірісінің 39% - ы көмірсутектер пиролизімен жүзеге асырылады.
Пиролиз процесі жоғары температураға ұшыраған кезде, оттегінің шектеулі болуы және су буының болуы кезінде органикалық қосылыстардың төмен молекулалық салмағы бар көмірсутектерге деструктивті түрленуінен (термиялық ыдырауынан) тұрады. Соңғы нәтиже процестің таңдалған бағытына байланысты. Шартты түрде пиролиздің екі бағытын бөлуге болады: шикізат және қалдықтарды залалсыздандыру. Өнеркәсіпте шикізат бағыты барынша дамыды және кеңінен қолданылды. Ол сұйық өнімдермен (шайырлы қалдық) және пиролиз газымен бірге қатты көміртегі қалдығы (кокс) түрінде пайдалы өнімдер алу үшін бастапқы органикалық шикізатты өңдеуге бағытталған, олар өз кезегінде одан әрі органикалық және мұнай-химия синтезі үшін материал ретінде қызмет етеді. Процестің мақсатты өнімі-этилен, пропилен, бутилен сияқты қанықпаған көмірсутектерге бай пиролизді газ. Мақсатты өнімдерден басқа, хош иісті қосылыстар (бензол, толуол және т.б.) сияқты шайырлы қалдықтардағы процестің жанама өнімдері де қызығушылық тудырады. Екінші жол органикалық қосылыстары бар өнеркәсіптік қалдықтарды залалсыздандыруға бағытталған. Оны жүргізу барысында өнеркәсіп үшін құнды болып табылатын қатты, сұйық және газ тәрізді өнімдер де шығарылады. Пиролиз өнімдерінің өнімділігі мен құрамы шикізаттың қасиеттеріне және процестің температуралық режиміне байланысты.
Термототықтандыру крекингі (пиролиз). Бұл үрдіс оттегінің
қатысуымен жүреді, экзотермиялық. Бұдан бөлінген темература крекинг үрдісінің оптималды температурасын ұстауға пайдаланылады. Термокрекингке керекті жылуды метанның бір бөлігін жағу арқылы алады:
CH4 + O2 CO2 +2 H2 + 802 кДж .
Термототықтыру крекингісінің негізгі реакциясы:
CH4 +1/2 O2 CO +2 H2 + 32 кДж .
2CH4 - C2H4 + 3 H2 - 376 кДж .
Пиролиз пешінде температура 14500С шамасында болады. Метан-оттек қатынасы: 2,0:1,6. Екі газды жеке-жеке 400-6000С температурада қыздырып, үлкен көлемдік жылдамдықпен реакция жүретін камераға жібереді, онда~ 0,003-0,006 сек. ғана болады. Крекинг өнімдерінің құрамында ацетиленнен басқа Н2, күйе, СО болады. Массасы 1 т С2Н2 өндіргенде бөлініп шығатын сутектен 3-4 тонна аммиак синтездеуге болады.
Крекинг пеші
1 араластыру камерасы
2 камерада 1300-1400 градус пиролиз жүргіземіз метан мол ыдыратамыз реакция 0,003-0,006 сек жүруі керек
3 ацетилен мұздатқышка жібереді. Сутегі мен синтез газ түзіледі
Көмірсутек пиролизі-бұл ауаның жетіспеушілігімен органикалық табиғи қосылыстардың термиялық ыдырауы.
Өнеркәсіптік жағдайда көмірсутектердің пиролизі 800-900 °C температурада және атмосфералық қысымға жақын қысым кезінде жүзеге асырылады (пирозмеевикке кіре берісте ~ 0,3 МПа, шығу кезінде - 0,1 МПа артық).
Пирозмеевикте шикізаттың болу уақыты 0,1-0,5 сек.
Шартты түрде пиролиздегі барлық реакцияларды бастапқы және қайталама деп бөлуге болады:
- бастапқы реакциялар реакция массасының газ көлемінің ұлғаюымен жүреді. Бұл, негізінен, жоғары молекулалық парафиндер мен нафтендік көмірсутектердің бөліну реакциясы, молекулалық массасы аз көмірсутектер пайда болады.
- конденсацияның қайталама реакциялары негізінен пиролиздің кейінгі кезеңдерінде жүреді.
Реакция өнімдері молекулаларының молекулалық массасының ұлғаюына байланысты реакция массасының газ тәрізді көлемінің төмендеуі байқалады.
Негізінен, конденсация/поликонденсация реакциясы нәтижесінде нафталин, антрацен сияқты хош иісті, көп ядролы хош иісті көмірсутектердің түзілу реакциясы термиялық тұрақты хош иісті көмірсутектердің синтезіне әкеледі, соның ішінде Дильс-Альдер типті реакциялар.
Сондай-ақ, қайталама реакцияларға өнеркәсіпте пек деп аталатын әртүрлі паста тәрізді сутегі көміртегі қосылыстарының түзілу реакциясы жатады.
Сутегі жоқ, өте жоғары температурада күйген өнім Кокс деп аталады.
Пиролитикалық кокс қасиеттері бойынша тас көмір коксынан ерекшеленеді.
Реакциялардың бастапқы (ауыр молекулалардың ыдырауы) және қайталама (поликонденсацияланған хош иісті көмірсутектердің синтезі) шартты түрде бөлінуі.
Пиролиздің қайталама реакцияларының жылдамдығын азайту үшін пиролиз шикізатын су буымен сұйылту қолданылады. Нәтижесінде көмірсутектердің парциалды қысымы төмендейді және Ле-Шателье принципіне сәйкес реакция аймағындағы қысымның төмендеуі көлемнің ұлғаюымен жүретін реакциялардың, яғни бастапқы реакциялардың жүруіне ықпал етеді.
Этан, Бутан, тікелей жұмыс істейтін бензин үшін будың шикізатқа қатынасы әдетте 0,3 : 1,0, 0,4 : 1,0, 0,5 : 1,0 тиісінше.
Пиролиздің құбырлы реакторлары өнеркәсіпте кеңінен таралды.
Пиролиз пештері 2 бөліктен тұрады - Радиант және конвекция.
Радиантты бөлімде осы бөлімнің қыздырғыштарында жанармай газының жану жылуымен жылытылатын құбырлы пиролиз реакторлары (пирозмеевиктер) бар.
Пирозмеевиктер қыздырғыштардың жалыны "жағылған" пештің радиантты бөлігінің ішкі кірпішінен жылу сәулесімен жылытылады.
Пештің конвекциялық бөлігінде шикізатты алдын-ала қыздыру, пиролиздің басталу температурасына дейін (600-650 °C) сұйылтылған су буы Радиант секциясынан түтін газдарымен конвективті жылу беру арқылы жүзеге асырылады.
Температураны дәлірек реттеу үшін пештің шығысындағы екі бөлімде де түтін газының жылдамдығын реттеу үшін шибері бар сорғыш желдеткіш орнатылған.
Шикізатты қыздырудан және сұйылту буынан басқа, конвекциялық бөлікте қазандықтың қоректік суы қыздырылады, ол пештің шығысындағы пиролиз өнімдерін салқындату үшін қолданылады - қатайту және буландыру аппараттарында.
қаныққан бу жоғары қысымды бу шығару үшін қолданылады, ол өз кезегінде пирогаз компрессорының Бу турбинасын айналдыру үшін қолданылады.
Пиролиз пештерінің соңғы модельдерінде қаныққан буды қажетті температураға дейін (550 °C) қыздыру модулі конвекциялық бөлікке енгізілді.
Нәтижесінде пиролиз пештерінің соңғы модельдерінде жылуды пайдалану тиімділігі 91-93% құрайды.
Пиролиз кезінде процестің селективтілігін және өнімнің шығуын арттыру үшін реакция аймағында шикізаттың болу уақытын азайтып, температураны көтеру керек. Қазіргі уақытта заманауи пештердегі байланыс уақыты шамамен 0,2 секундты құрайды., ал пиролиз температурасы 870-900 °C-қа жетеді.
Пиролиз пештерін жасаушы компаниялардың көпшілігі ауыспалы диаметрлі құбырлармен тармақталған пирозмеевиктерді конструктивті орындау жолымен жүрді.
Сонымен , егер бастапқыда пирозмеевиктер пештің құрылымдық өлшемдерін азайту үшін тең бөліктерге (катушкаларға) бүгілген тұрақты диаметрлі ұзын құбыр болса, қазір пирозмеевиктер шағын диаметрлі Ø - нің көптеген кіріс құбырларынан (10 - 20) жасалған, олар біріктірілген, нәтижесінде шығуда катушкалар әлдеқайда үлкен 1-2 құбырдан тұрады Ø.
Мұндай пирожныйларда бастапқы аймақта жоғары жылу кернеуіне қол жеткізіледі, ал соңында қабырға температурасы Кокс түзілу процесінде жоғары рөл атқарады.
Бастапқыда Радиант секциясындағы пирозмеевиктер көлденең қалыпта болды, мұндай пештердегі байланыс уақыты кемінде 1,0 секунд, пиролиз температурасы 800 °C - тан аспады.
Көлденеңінен радиантный пирозмеевиктің тік еркін ілінетін құбырларына өту пиромеевиктердің ыстыққа төзімді, сынғыш материалдарын пайдалануға мүмкіндік берді, бұл жоғары температуралы режимі бар пештердің пайда болуына және пирозмеевиктерде ағынның қысқа уақытына әкелді.
Жағымсыз қайталама реакциялар жүруінің күрт алдын алу үшін пештен шыға берісте шыңдау-буландыру аппараттары (ЗИА) орнатылады.
ЗИА құбыр кеңістігінде реакция өнімдері 450-550 °C температураға дейін күрт салқындатылады (қатаяды).
Құбыраралық кеңістікте жоғары қысымды бу шығару үшін пайдаланылатын қазандық суының булануы орын алады.
ЗИА пеш блоктарының схемасына кіріспе пиролиз өнімдерінің жылуын жоғары қысымды бу шығарып тастауға мүмкіндік берді.
Меншікті жоғары қысымды будың болуы электр жетегі бар компрессорларды бу турбинасы бар компрессорларға ауыстыруға әкелді, бұл пиролиз өнімдерінің айтарлықтай с/құнына әкелді.
Реакция өнімдерін газ бөлудің абсорбциялық схемасынан төмен температуралы фракциялауға толық көшу төменгі олефиндердің жоғары сапалы - полимерлеу тазалығына әкелді.
Химиялық талшықтар өндірісі. Медицинада пайдаланылатын талшықтар
Химиялық талшықтар туралы жалпы мағлұматтар
Жасанды талшықтар алу мүмкіндігін бірінші болып XVII ғасырда ағылшын Р.Гук айтқан еді, бірақ өнеркәсіпте жасанды жібек XIX ғасырда ғана алынды.
Целлюлозалық талшықтардан ең бірінші нитратты жібек (1890 ж.), кейін- мыс-аммиакты және вискозды жібектер алынды. Ацетатты жібек бірінші дүниежүзілік соғыстың соңына қарай алынды. Россиядағы вискозды жібек шығару жөніндегі бірінші завод Мытищиде салынды.Ол 1913 жылы 136 т вискоза талшығын өндіру химиялық заводтарда алынады. Химиялық талшықтар жүнге қарағанда 100 есе көп пайдаланылады.
Шығу тегіне байланысты талшық табиғи, химиялық болып екіге бөлінеді. Табиғи талшық: органикалық жəне бейорганикалық болып бөлінеді. Органикалық талшыққа өсімдіктен алынатын (мақта, сығыр, кендір кенеп жəне т.б.) талшықтар, ал бейорганикалық табиғи талшыққа асбест жатады. Табиғи талшықтың өзіндік құны жоғары жəне механикалық, химиялық қасиеттері төмен. Химиялық талшықтар жасанды жəне синтетикалық болып бөлінеді. Табиғи полимерлерді қайта өңдеп талшықтарды жасанды талшықтар, ал синтетикалық полимерлерден алынғандарын синтетикалық талшықтар деп атайды. Жасанды талшықтар алу үшін табиғи полимер ретінде целлюлоза немесе мақтаны жинап алғаннан кейін қалатын мақта мамығы қолданылады. Полимерді балқыту немесе еріту арқылы алуға болады. Бірақ полимерді балқытуға болмайды, өйткені ол қыздырғанда ыдырайды. Демек, оны еріту мүмкіншіліктерін қарастыру керек. Еріту үшін целлюлозаны химиялық əдістермен өңдеу керек.
Химиялық талшықтары өңдіру технологиясы:
Процесс 4 сатыдан тұрады.
1. бастапқы материалды алу:
Молекула құрылымының сызықты болуы
Молекулалық салмағы 15000 нан 100000 ға дейін болуы керек.
Полимердің таза болуы.
2. балқыған немесе ерітінді күйіндегі иіретін полимерді дайындау
Концентрациясы 7-25 пайызды, тұтқырлығы керекті мөлшердегі иірілетін ерітіндіні полимерді еріткішке ерітіп дайындайды. Еріткіш ретінде сілті, ацетон, спирт және т.б. қолданылады.
3. Талшықты формаға келтіру (иіру)
Иіру массасын түбінде 100-ден 6000-ға дейін тесіктері бар фильерге жібереді. Фильердегі тесіктер жұлдызша, үшбұрыш пішінді болып келеді. Иіру массасының түріне қарай ылғал, құрғақ иіру әдістері болып бөлінеді.
4. Өңдеу (әшекейлеу)
Өңдеу сатасы талшыққа әртүрлі қасиеттер беруден тұрады. Ол үшін талшықтар барлық қоспалардан мұқият жуылады. Ағартылады, боялады, сабын немесе сілті ерітіндісімен өңделеді.
Медицинада Полимерлі материалдар қалпына келтіру хирургиясында полиметилметакрилаттан протездер жасау үшін (бет бөліктері, көз протездері), операция кезінде қан тамырлары мен өңештің бөліктерін ауыстыру үшін (полиэтиленнен, поливинил спиртінен жасалған байланыстырушы түтіктер), операциядан кейін тігістер салу үшін қолданылады (полиамидтерден және поливинил спиртінен жасалған талшықтар). Суда еритін синтетикалық полимерлер, мысалы поливинилпирролидон, қан құю кезінде қан сарысуын алмастырғыш ретінде кеңінен қолданылады. [c.726]
Синтетикалық полимерлер медицинада қан тамырларының, буындардың, жүрек клапандарының, көздің, түрлі тіндердің протездерін жасау үшін қолданылады. Синтетикалық талшықтар хирургиялық тәжірибеде тігіс материалы ретінде өзгереді. Арнайы полимерлер жасалды, олардан қан құюға арналған жабдықтар, Түрлі катетерлер мен медициналық түтіктер жасалды.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІСІ:
"Химволокно" ЖШС» Қостанай қаласында орналасқан.
Қызметінің негізгі бағыты – термосақталған синтетикалық талшық пен синтетикалық түбіт (халлофайбер) өндіру. Ватин өндірісінің технологиялық процесін негізге ала отырып, компанияның технологиялық бөлімі жақсартылған көрсеткіштері бар синтепон жасау әдісін жасады.Синтепон ЖШС "Химволокно" ені 1,5 м және тығыздығы 80г/ш.м. - ден 400г/ш. м. - ге дейін кенеп түрінде шығарылады, сондай-ақ силикондалған синтепон шығарылады, ол 30% немесе 50% силикондайтын талшықтан тұрады, бұл оны одан да жұмсақ және жұмсақ етеді. Біздің өндірісіміздің синтепоны тігін өнеркәсібінде де, жиһаз өнеркәсібінде де қолданылады.
Қысқа уақыт ішінде мата төсеу және үй тоқыма тігу желілері ашылды.Негізгі өнім-синтепонға негізделген өнімдер, ең алдымен жастықтар мен көрпелер. Барлық өнімдерді тігу үшін жоғары сапалы табиғи және синтетикалық маталар қолданылады.
Каучук және резеңке өндірісі.
Қазақстандағы өндіріс: Кентау-резина өнімдер ТОО "Эластополимет"
Қарағанды қаласында орналасқан РТИ зауыты- резеңке техникалық материалдар мен эластомерлердің толық спектрін қамтитын Қазақстандағы жалғыз компания. сондай-ақ каучуктардан, резеңкеден, эластомерлерден және пластиктерден тапсырыс берушілердің сызбалары бойынша бұйымдар өндіреді: тығыздағыш төсемдер, тістегеріштер, қысқыш роликтер, тұғырлар, бекіткіштер, жалғағыш төлкелер, муфталар және т. б. Жатады.
Резинаны алудың негізгі шикізаты шикі каучук болып табылады. Өз бетінен каучук ештеңеге қолданылмайды. Каучук жоғары молекулалық қосылыстарға жатады. Сыртқы күштің əсерінен оңай деформацияланып одан кейін бұрынғы қалпына тез келеді. Бұл жағдайды былай түсіндіруге болады: каучуктың макромолекуласы бүктелген күйде болады да, түскен күшті алғаннан кейін қайтадан бүктеледі.
Резинаны дайындау үшін табиғи жəне синтетикалық каучуктерді қолданады. Табиғи каучук Бразилияда өсетін «Гевея» деп аталатын өсімдіктің сүтті шырынынан алады. Анализ каучуктың көміртек пен сутектен тұратындығын, яғни көмірсутегі класына жататынын көрсетеді.
Каучук молекулаларының құрылысы сызықтық болады, бірақ олар түзу, созылмай, түйіншек тəрізді оралып, бірнеше рет иіліп жатады. Табиғи каучук химиялық құрылысы бойынша цис-формадағы ұзын тізбек болып табылады.
Табиғи каучук бензинде, бензолда, күкіртті көміртекте жəне т.б. ериді. Табиғи каучук негізінен резина алуға, жəне де оның ең көп мөлшері автомобил шинін дайындауға, тек 1%-ы ғана аяқ киім өндірісі мен желім жасауға қолданылады.
Гуттаперча- химиялық құрамы дәл табиғи каучуктікіндей жоғары молекулалы қосылыс.Филиппин аралдарында, Малай архипелагы аралдарында өсетін «Гуттаперча» өсімдігінің сүтті шырынынан алынады. Табиғи каучуктан айырмашылығы – химиялық құрылысы бойынша транс-формадағы қысқа тізбек болып табылады.
Синтетикалық каучук (СК). Қолдануына байланысты СК жалпылай міндет атқаратын жəне арнайы міндет атқаратын болып бөлінеді. Жалпы мақсаттағы каучуктарға өнімнің кең ауқымын жаппай өндіруге жарамды жеткілікті жоғары техникалық қасиеттер (беріктік, икемділік және т.б.) кешені бар каучуктар жатады. Арнайы мақсаттағы каучуктарға өнімге арнайы талаптардың орындалуын қамтамасыз ететін бір немесе бірнеше қасиеттері бар каучуктер және көбінесе төтенше жағдайларда жұмыс қабілеттілігімен ерекшеленіде. Жалпылай міндет атқаратындарына: бутадиен (СКБ), бутадиен-стирол каучугі (СКС); арнайы міндет атқаратын каучуктерге – бутадиен-нитриль (СКН), хлопренді (найрит), бутилкаучук, тиоколовый, сиоиконовый (СКТ) жəне т.б. жатады.
Изопренді каучук-СКИ беріктілігі мен желімдеу қабілеті жоғары, 1000 С-ға дейін қыздырғанда қасиетін сақтайды. Барлық қасиеттері табиғи каучукқа жақын болғандықтан, резина дайындауға табиғи каучуктың орнына жұмсалынады. СКИ-3-тен алынған резиналар майда, бензинде жəне басқа органикалық еріткіштерде ісінеді, ауа оттегімен тотығады, аязға төзімді жəне газды өткізбейді.
Май, озон, атмосфера əсеріне тұрақты. Сондықтан хлорпрен каучугі жоғарыда айтылған заттарға керекті резина жасауға қолданылады.
Синтетикалық бутадиен-стирол каучуктарын (СКС) бутадиен (CH2=CH-CH=CH2) мен стиролды (C6 H5 –CH=CH2) сополимерлеу арқылы алады. Сызбанұсқасы:
1. Бутадиен 1-ші жинағыштан, стирол 2-ші жинағыштан араластырғышқа келіп түседі.
2. Эмульгатор дайындауға арналған аппаратта сулы ерітінді (антрий олеаты, канифольное мыло) дайындалады.
3. Осы қоспа + аралыстырғыштағы бутадиен-стирол қоспасы полимеризаторға келіп түседі. Полимеризатор 3-11 тізбектелген батареядан тұрады, 3 араластырғышы (лопаткасы) бар. Мұндағы температура 5-50°С болады. Полимеризаторда полимеризация процесі жүреді. Мұнда сумен ысытылады, сумен суытылады.
4. Полимеризаторда пайда болған латекс пен реакцияға түспеген мономерлердің (бутадиен мен стирол) дроссель арқылы жинағышқа түседі. Жинағышта вакуум-насос арқылы реакцияға түспеген мономерлерлің қоспасынан латекс бөлініп алынады. Мономерлер қоспасы компрессор арқылы конденсацияланады.
5. Латекс құрамындағы мономерлерден толық тазалау үшін, латекс буландырғыш колоннаға келіп түседі. Мұнда су буымен үрлеу арқылы тазаланады.
6. Конденсацияланған бутадиен мен стирол рецикл арқылы цикл басына жіберіледі.
Латекс буландырғыш колоннадан соң, коагуляцияланады. Коагуляция элекролиттерді қосу арқылы жүреді (NaCl немесе CH3COOH). Пайда болған гель секілді өнімді сумен жуып; сусыздандырып болған соң, ленталау (таспалау) машинасына жіберіледі. Валик тәрізді құрылғының ортасынан өткіземіз. Латекс лента түрінде шығады, оны ыстық ауамен кептіріп, тальк ұнтағын сеуіп, рулонға орап, қапқа салып, дайын күйінде қоймаға жібереміз.
Кремний органикалық (силикон) каучуктер – тұйық силоксандарды немесе сызықтық силоксандарды поликанденсациялау арқылы алынады.
Силикон каучуктары аязға, ыстыққа төзімді жəне жоғары қысымда жұмыс істейтін резиналар алуға қолданылады. Силикон каучуктарынан алынған резиналар 600-7000 С-та ыдырайды, бірақ олар бірнеше секунд 3000° С-қа төзеді.
Резина бұйымдарын дайындау. Қолдануына байланысты резиналар мынадай топқа бөлінеді.
1. -50+150° С температурада қолданылатын, жалпы міндет атқаратын резианалар (шиналар, аяқ киім, ремендер, амортизатор жəне т.б.).
2. 1500 С жоғары температурада қолданылатын температураға тұрақты резиналар (машина, ұшақ бөлшектері, электрқозғалтқыштар жəне т.б.).
3. Аязға тұрақты резиналар.
4. Озон, оттегі, қышқыл, сілті тұздар жəне т.б. химиялық реагенттерге тұрақты резиналар. 5. Бензин, керосин, мұнай, майға тұрақты резиналар.
6. Жылу изоляциялық материалдарға қолданатын газ толықтырғыш резиналар.
7. Рентген аппараттарының бөлшектерін дайындауға қолданатын радиацияға тұрақты резиналар.
8. Кабелдерді изоляциялауға жəнет.б. қолданылатындиэлектрикалық резиналар.
Резина бұйымдарын өндіру: шикі резинаны дайындау, формалау, вулкандау сияқты үш негізгі сатыдан тұрады.
Шикі резинаның қоспасын дайындауға:
1) каучук пен ингредиент дайындау. Ингредиент резина қоспасының құрамына кіретін əртүрлі органикалық жəне минералдық заттар.
2) Компоненттерді өзара араластыру.
3) Алынған қоспаларды дайындау жəне формалау сияқты мынандай операциялар кіреді. Резина бұйымдарын əрі қарай қолдану жағдайына байланысты əртүрлі мөлшерде резина қоспасының құрамына бірнеше ингредиент компоненттері кіреді.
Резина бұйымдарын дайындаудың ең соңғы сатысы вулкандау болып табылады. Вулкандау кезінде бұйымның формасы бекиді. Вулкандау үрдісі кезінде каучуктың сызықтық құрылымды макромолекуласы, вулкандаушы қоспаның (күкірт жəне органикалық асқын тотығы) қатысуымен, өзара көлденең байланыстармен байланысып кеңістіктік құрылым түзеді.
Вулканизатордың мөлшеріне байланысты жұмсақ жəне қатты эбонит резина алуға болады. Вулкандағаннан кейін шикі резинадан жасалған бұйым өзінің пластикалық қасиетін толық жойып, иілгіш солқылдақ, мықты жəне химиялық реагенттерге тұрақты болады. Вулкандау үрдісі 125-1800 С температурада арнаулы аппаратта (қыздыратын қазан, пресс, автоклав пресс) 0,3-0,5 МПа қысымда, қаныққан бу атмосферасында, ыстық ауада жəне т.б. жағдайда жүреді.
Гендік инженерия. Адам инсулинін өндіру.
Гендік инженерия - геномды жасанды түрде кайта кұру - организмнің геномына баска түрдің гендерін енгізуге мүмкіндік береді . Осы әдіспен , мысалы , ішек таяқшасының генотипіне адам генін енгізе отырып инсулин гормонын алады .
- Ген инженериясы шешетін мәселелер:
2) әр түрлі орғанизмнен алынған ДНҚ фрагменттерін бір-бірімен жалғастыру (ДНҚ рекомбинантгарын алу);
3) бөтен генді жаңа клеткага векторлық ДНҚ аркылы жеткізу және олардың қызмет жасауын қамтамасыз ету;
4) клеткаларға гендерді немесе генетикалық жүйелерді енгізу және бөтен белокты синтездеу;
5) бөтен генге ие болған клеткаларды таңдап бөліп алу жолдарын ашу.
Гендік инженерия әдістерін жетілдіру денсаулық сақтау мен ауылшаруашылығы үшін қажетті гормондар, ферменттер және антибиотиктерді т.б. қажетті заттарды синтездейтін микро-организмдердің жаңа штаммдарын алуға мүмкіндік туғызады.
Денсаулық саласында тұқым қуалайтын ауруларды емдеу үшін ген инженериясының үлкен маңызы бар. Қазіргі кезде ауру адамдардан зат алмасудың 1000 нан аса түрлі тұқым қуалайтын өзгерістері анықталған
Инсулин бұл екі пептидтік тізбектен тұратын пептидті гормон :
А тізбегі 21 амин қышқылынын қалдықтарынан тұрады .
В тізбегі 30 амин қышқылының қалдықтарынан тұрады . Бұл екі тізбек инсулин ақуызының кеңістіктік құрылымын қамтамасыз ететін бисульфидті S - S байланыстарымен байланысады
Гендік инжененерияда инсулинді алу 1 килограмм инсулин алу үшін 35 мың бас шошқа кажет ( 2018 жылы инсулинге жылдық қажеттілік 1 тонна препарат екенін ескерсек ??? ) . Ал , осындай молшерде инсулинді 25 кубтык ферментерда рекомбинантты Escherichia coli микроорганизмін қолдана отырып биосинтез жолымен аркылы алуға болады.
АПАЙ КӨРСЕТКЕН ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ӘДІС
Инсулин синтезіне жауап беретін ДНҚ бөлігін (ген) таңдаймыз.
Плазмиданы бөліп аламыз (2 ТІЗБЕГІ БАР ДНҚ бөліктері).
Плазмиданы алып тастап, генді тігеміз
Бөлінген плазмида өз құрамында адам гені болады.
Біз оны Бактерияға енгіземіз.
Бактериялар көбейіп, инсулин шығарады.
Біз инсулинді бөліп, тазартамыз.
Рекомбинантты инсулиннің артықшылықтары мен кемшіліктері
«+»:
Адам инсулиніне ұқсас → аллергиялық реакциялар жоқ.
Жануарлардың инсулинімен салыстырғанда үнемді (1 кг инсулинді E. coli көмегімен 25 текше ферментерде алуға болады немесе 35 мың бас ауылшаруашылық жануарлары қажет.
«-»:
Микробтық липо - және глико-протеиндердің қоспасы пирогендік қасиеттерге ие болғандықтан, бөлу мен тазалауды мұқият бақылау қажет. "Пирогендік заттар" атауы олардың "жылу", "от", яғни лихорадкалық күйін тудыратын қасиетін көрсетеді.
Тарихи тұрғыдан, терапевтік мақсаттар үшін инсулин алудың алғашқы әдісі-бұл гормонның аналогтарын табиғи көздерден (ірі қара мен шошқаның ұйқы безі аралдары) шығару. Өткен ғасырдың 20-жылдарында бұқа мен шошқа инсулиндері (құрылымы мен амин қышқылдарының реттілігі бойынша адам инсулиніне ең жақын) адам ағзасында адам инсулинімен салыстырылатын белсенділікті көрсететіні анықталды. Осыдан кейін ұзақ уақыт бойы I типті қант диабетімен ауыратын науқастарды емдеу үшін бұқа немесе шошқа инсулиндері қолданылды. Алайда, біраз уақыттан кейін кейбір жағдайларда адам ағзасында бұқа мен шошқа инсулиніне антиденелер жинала бастайды, осылайша олардың әсерін жоққа шығарады.
Екінші жағынан, инсулинді алудың бұл әдісінің артықшылықтарының бірі-шикізаттың қол жетімділігі (бұқа мен шошқа инсулинін көп мөлшерде оңай алуға болады), бұл адам инсулинін алудың бірінші әдісін жасауда шешуші рөл атқарды. Бұл әдіс полисинтетикалық деген атау алды.
Адам инсулинін алудың бұл әдісімен шошқа инсулині шикізат ретінде пайдаланылды. Тазартылған шошқа инсулинінен с-терминалды октапептид в-тізбегі бөлініп, содан кейін адам инсулинінің с-терминалды октапептиді синтезделді. Содан кейін ол химиялық жолмен бекітіліп, қорғаныс топтары алынып, алынған инсулин тазартылды. Инсулин алудың осы әдісін сынау кезінде алынған гормонның адам инсулиніне толық сәйкестігі көрсетілді. Бұл әдістің басты кемшілігі - алынған инсулиннің жоғары құны (тіпті қазір октапептидтің химиялық синтезі қымбат, әсіресе өнеркәсіптік масштабта).
Қазіргі уақытта адам инсулині негізінен екі жолмен алынады: шошқа инсулинін синтетикалық-ферментативті әдіспен және гендік-инженерлік әдіспен өзгерту .
Бірінші жағдайда, бұл әдіс шошқа инсулинінің адам инсулинінен Ala30Thr тізбегіндегі с-соңында бір алмастырумен ерекшеленетіндігіне негізделген. Аланинді треонинмен ауыстыру ферментпен катализделген аланинді бөлу арқылы жүзеге асырылады және оның орнына реакция қоспасында көп мөлшерде болатын карбоксил тобымен қорғалған треонин қалдықтарын қосады. Қорғаныш о-трет-бутил тобы бөлінгеннен кейін адам инсулині алынады.
Инсулин рекомбинантты ДНҚ технологиясын қолдана отырып, коммерциялық мақсатта алынған алғашқы ақуыз болды. Адамның гендік-инженерлік инсулинін алудың екі негізгі әдісі бар. Бірінші жағдайда екі тізбекті бөлек (әр түрлі өндіруші штамдар) алу, содан кейін молекуланы (дисульфидті көпірлерді қалыптастыру) және изоформаларды бөлу жүзеге асырылады. Екіншісінде-гормонның белсенді түріне дейін трипсинмен және карбоксипептидазамен ферментативті ыдыраумен прекурсор (проинсулин) түрінде алу. Қазіргі уақытта дисульфидті көпірлердің дұрыс жабылуын қамтамасыз ететін прекурсор түрінде инсулин алу ең қолайлы болып табылады (тізбектерді бөлек алу жағдайында денатурация, изоформаларды бөлу және ренатурация тізбектері жүзеге асырылады). [9]
Екі тәсілде де бастапқы компоненттерді (А - және В-тізбектер немесе проинсулин) жеке де, гибридті ақуыздардың құрамында да алуға болады. А және В тізбегінен немесе проинсулиннен басқа гибридті ақуыздардың құрамында болуы мүмкін:
1) тасымалдаушы ақуыз-гибридті ақуызды жасушаның периплазмалық кеңістігіне немесе культуралық ортаға тасымалдауды қамтамасыз етеді;
2) аффиндік компонент-гибридті ақуыздың бөлінуін айтарлықтай жеңілдетеді.
Сонымен қатар, осы екі компонент бір уақытта гибридті ақуыздың құрамында болуы мүмкін. Сонымен қатар, гибридті ақуыздарды құру кезінде мақсатты өнімнің шығымдылығын едәуір арттыруға мүмкіндік беретін көп өлшемділік принципін қолдануға болады (яғни, гибридті ақуызда мақсатты полипептидтің бірнеше көшірмесі бар). [10]
ИНТЕРНЕТ
1. Адам инсулинінің А және В тізбектерін синтездеу арқылы гендік-инженерлік әдіс
1. Адам инсулинінің А және В тізбектерін кодтайтын гендердің химиялық синтезі.
2. Синтетикалық гендерді плазмид көмегімен E. coli құрылымына енгізу.
3. Инсулин ақуызының екі тізбегін өндіру.
4. Метионин қалдықтарын бромицинмен кесу.
5. А және В тізбектерін s-сульфонат түзілуі арқылы дисульфидті көпірлермен біріктіру
Шығуы 50% құрайды.
Әдістің кемшілігі: гендерді химиялық синтездеу қажеттілігі, көптеген дайындық операциялары, жоғары шығындар.
2. Проинсулин арқылы гендік-инженерлік әдіс
Табиғи процесті келтіретін әдіс және мына сатыларды қамтиды:
E. coli немесе S. serevisiae Бір тізбекті проинсулин геніне кіріспе.
Проинсулин алынған геннің өрнегі.
Проинсулинді инсулинге ауыстыру үшін трипсинмен немесе карбоксипептидазамен кейіннен тотығатын ақуыздың бөлінуі.
Бұл әдіс технологиялық процесті жеңілдетеді, өндіріс шығындарын азайтады.
Осы технология бойынша алынған адам инсулиндері "Гумулин" деп аталады.
3. Гендік-инженерлік және ферментативті әдістердің комбинациясы
Әдіс Қамтиды:
Рднқ технологиясы бойынша E. coli-де шошқа инсулинін алу.
Шошқа инсулинінің адам инсулиніне ферментативті айналуы.
Осы технологиямен шикізат базасына (мал шикізатына) тәуелділік алынып тасталады.
4. Гибридомды жасушаларды өсіру
АҚШ пен Жапонияда жасалған бұл әдіспен адам инсулині инсулин шығаратын гибридомды жасушаларды үлкен көлемде өсіру кезінде ферментативті сұйықтықтан алынады.
Ұйқы безінің қатерлі ісігін жұқтырған хомяктардан Лангерганс аралдарының жасушалары бөлініп, олар адам инсулинін шығаратын жасушалармен біріктірілгеннен кейін алынған гибридті жасушалар сарысусыз ортада өсіріледі.
Қазақстанда өз инсулині шығарылады. Инсулин гларгин қант диабетін емдеуге арналған және "Санофи"компаниясының заманауи препаратының биологиялық аналогы болып табылады. Технологияның доноры ресейлік "Герофарм" биотехнологиялық ұйымы болды, ол субстанция синтезінен бастап дайын өнімге дейінгі толық циклді өндіріс кәсіпорны болып табылады. Бұл ресейлік биотехнологиялық компания-инсулин өндіру саласындағы жетекші компания және осы технологияларды жаңадан жасап шығарған, қажетті молекуланы тапқан, препараттың тиімділігі мен қауіпсіздігін растайтын клиникалық зерттеулер жүргізген Қазақстандағы жалғыз компания. Зауыт Қарағанды қаласында орналасады.
Метанол синтезінің физика-химиялық негіздері.
Метил спирті- көптеген өнімдерді алуға қолданылатын өте қажетті қосылыс. Метанол бояулар лактар, формальдегид, ангидрид, метиламин, диметильсульфат, метилацетат және т.б.алуда қолданылады. Метил спирті таза күйінде еріткіш ретінде және мотор отынына қоспа ретінде қолданылады. Молекулатық массасы -32.Қайнау температурасы-65,5 C , тығыздығы p=793 кг/m3.Метанол буының ауамен қоспасының жарылу шегі-5,5-36,5%.
1933 жылға дейін метил спиртін ағашты құрғақ айдау әдісімен өндірген. Сол себепті метанол ағаш спирті деп аталады. Метил спиртін синтездеудің физикалыық–химиялық негізі және технологиясы аммиакты синтездеу әдісіне ұқсас.
Метанол синтезінің әдістері
Метил спитін синтездеудің бірнеше әдістері бар
1.Ағашты құрғақ айдау әдісі .Бұл әдіс 1933 жылға дейін қолданылып келген әдіс,1м3 ағаштан 3-6 кг спирт өндірілген.
2.Синтез -газдан өндіру әдісі.Қазіргі кезде өндірілетін метанолдың 90% осы әдіспен алынады.Синтез -газ генератор газдарын немесе табиғи газдарды конверсиялау әдістерімен өндіріледі.
3.Төменгі қысымда мырыш мыс алюминий катализаторы қатысында синтез газдан өндіру.
Синтез газды алу әдістері:
1. Метанды су буында конверсиялау:
Никель катализаторы қатысында жүреді, бұл кезде синтез газ және 3 моль сутегі түзіледі.
2. Шелл газификация процессі: Ауыр мазутты парциалды тотықтыру:
Алкан+0,5оттегі --- синтез газ жане п+1 сутегі алынады.
Метил спиртін синтез газдан синтездеу
Метил спиртін өндіруге қажетті синтез -газ (CO+H2) қоспасы 1:4-тен 1:8 ге дейінгі қатынаста алынады. Метанол түзілу реакциясы қайтымды және экзотермиялық.
CO + 2H2 - CH3OH + 111 кДж
Процесс роцесс 300 және 350`c температурада 5,0-4,0 MПа қысымда жүреді.Егер қысым оптималды қысымнан төмен,ал температура жоғары болсабонда қосымша реакциялардың жүруі ықтимал.
CO + H2 CH2O + 8.4 кДж (1)
CO + 3H2 CH4 + H2O + 209 кДж (2)
2CO + 2H2 CH4 + CO2 + 252 кДж (3)
2CO CO2 + C (4)
2CH3-OH CH3- O- CH3 + H2O (5)
CH3-OH+ nCO+2nH2 CH3(CH2)n OH + nH2O (6)
249 CH3-OH+ H2 CH4 + H2O (7)
Метил спиртін синтез-газдан синтездеудің техналогиялық сызбанұсқасы.
1 – компрессор; 2 – араластырғыш; 3 – сүзгіш; 4 – жылу алмастырғыш құбыра; 5 –синтез калонасы ; 6 – мұздатқыш ; 7 – сеператор; 8 – спиртті жинағыш
; 9 – циркулациялық компрессор
1. Тазартылған бастапқы газ қоспасы компрессор арқылы сығамыз.
2. Сығып алған соң, циркуляциялық араластырғышта араластырамыз.
3. Майлы заттардан сүзгіштен өткізіп тазалаймыз.
4. Тазартып болғаннан кейін, жылу алмастырғыш құбырға жібереміз. Температураны 300-350 градус температураға дейін жоғарылатамыз.
5. Температурасы жоғарылаған соң, синтез колоннасына әкелеміз. Синтез колоннасында метанол синтезі жүреді. Катализатор ретінде мырыш+хром қоспасы 2/1 қатынасында болады. Реакцияда пайда болған жылуды +110 к дж жылуды, жылу алмастырғышқа апарамыз, кейін оны циклде қайта пайдаланыла аламыз.
6. Мұздатқышқа жіберіп, суытып аламыз, конденсатқа айналдырып аламыз. Конденсат- газдың немесе будың конденсациясы нәтижесінде түзілетін сұйықтық. Конденсация — заттың газ қалпынан сұйыққа айналуы немесе қатаюы. Конденсация белгілі бір шектеулі температурадан төмен жағдайда ғана болуы мүмкін.
7. Сеператорға апарып, спирт пен суды бөліп аламыз. Бұдан спиртті ректификациялық колоннаға жібереміз. Ректификациялық колоннада қайнау температурасына байланысты су мен спиртті бөліп аламыз.
Төменгі қысымда метанолды синтездеудің технологиялық сызбанұсқасы:
Метанолды конверсиялау арқылы алу үшін құрамында H2 -67%, CO22%, CO2 бар синтез-газ қолданылған. Күкірт қосылыстарынан тазартылған синтез газ (1) компрессорда 5-9 МПа дейін қысылып, (3) мұздатқышта салқындап, конденсирленген суды бөлу үшін (4) бөлгішке түседі. Синтез-газ бөлгіштен өтіп циркуляциялық газбен (қысымы 2 МПа) араласып, адсорберге барады. Бұл жерде газ темір пентакарбинолдан тазаланып, екіге бөлінеді. Газдың бір бөлігін (8) жылуалмастырғышта жылытып, (6) реактордың жоғары жағынан кіргізеді, ал екінші бөлігін температураны реттеу үшін катализаторлардың арасынан енгізеді. Реактордан өткен қоспа 3000С температурада тағы да екіге бөлінеді. Бір бөлігі (8) жылуалмастырғыштан өтіп синтез газды жылытады, ал екінші бөлігі жоғары қысымды бу өндіретін (9) утилизаторқазан арқылы өтеді. Бұдан соң екі бөлінген газ қосылып, (7) мұздатқышта салқындап жоғары қысымды (10) бөлгішке барады. Бұл жерде спирт конденсаты циркуляциялық газдан бөлінеді. Циркуляциялық газ (2) компрессорда 2 МПа-ға дейін қысылып қайтадан циклдің басына қайтарылып, синтезге түседі. (11) дрюсселде шикі-метанолдың қысымы атмосфералыққа дейін түсіп, (12) жинағыш арқылы ректификацияға барады. Конденсат негізінен шикі-метанол (13) ректификациялық колоннаға барып, оның жоғары жағынан (5) реакция бойынша диметилэфирі бөлінеді де, төменгі жағынан кубтық сұйық (14) колоннаға барады. Бұдан жоғары жағынан метанол, төменгі жағынан (І) реакция бойынша түзілетін жоғары спирт бөлінеді. Бұл сызба-нұсаның артықшылығы таза метанол алынып жəне жанама реакцияларда бөлінетін өнімдерді де бөліп алады. Метанолдың жалпы шығымы – 95%, тазалығы – 99,95%.
Қазақстандағы өндіріс: Қ азақстанның батысында олар мұнай-химия зауытына орын таба алмайды. Әзірлеушілердің қателігіне байланысты химия зауытының жобасы бір аймақтан екінші аймаққа ауыстырылады, бұл мәселені шешіп қана қоймай, басқа мұнай-химия жобасын да жеңе алады. ... Бұл сингапурлық westgasoil компаниясының метанол мен олефин өндіру жөніндегі жобасы болды. Жоба бойынша инвестиция көлемі 1 млрд 800 млн АҚШ долларын құрайды. Зауыттың қуаттылығы – жылына 300 мың тонна метанол және 600 мың тонна олефин.
Медицинада ЖМҚ қолдану.
Жоғары молекулалық қосылыстар – полимерлер өзара байланысқан
молекулалары жүздеген жəне мыңдаған атомдардан тұратын органикалық қосылыстардың ерекше класы. Мұндай молекулаларды макромолекула деп атайды. Полимердің макромолекулаларының ұзындығы бірдей емес, осыдан бұл қосылыстар молекулалық массалары əртүрлі макромолекулалардың қоспасы болып табылады. Мұндай қосылыстардың молекулалық массаларын орташа молекулалық массамен сипаттайды, ал олардың біркелкі еместігін молекулалық масса бойынша полидиспрестілік деп атайды. Жоғары молекулалы қосылыстардың маркомолекуласының өлшемі полимерлену дəрежесіне(n), яғни макромолекулада өзара химиялық байланыспен қосылған
маномерлердің элементарлы тізбектің санына тəуелді. Полимердің молекулалық массасы (М) полимерлену дəрежесіне байланысты
болғандықтан: M=nm арақатынасымен өрнектеледі: Мұндағы, m – элементарлы тізбектің молекулалық массасы.
ЖМҚ қасиеттері:өте қиын ериді,полимер молекулаларының мөлшері неғұрлым көп болса, балқу температурасы соғұрлым жоғары болады. Көп жағдайларда полимерлердің еруі өте баяу жүреді және көбінесе ісіну пайда болады, оның барысында еріткіш молекулалары еритін полимердің массасына енеді. Алынған ерітінділер, төмен төмен концентрацияда да, жоғары тұтқырлыққа ие.
ЖМҚ медицинада қолданылуы:
Акрил полимерлерінен медицинада полиметил-метакрилат (плексигласс немесе плексигласс)-эндоскоптардың оптикалық жүйелері, медициналық құрылғылардың құрылымдық элементтері, көзілдірік және байланыс линзалары, қан құюға арналған жүйелерге тамшылар, протездер, консервілеуге арналған ыдыстар, жасанды жақтар, тістер мен пломбалар ең көп қолданылды.
Жоғары молекулалық қосылыстар ерітінділері фармацевтикалық тәжірибеде кеңінен қолданылады. Олар дәрі ретінде де (поливинилпирролидон ерітіндісі, крахмал пастасы, желатин ерітіндісі және гидролизаты), сонымен қатар қосымша заттар - Қоюландырғыштар, пленка түзгіштер, пролонгаторлар ретінде қолданылады.
Еріткішке жақындығына байланысты ЖМҚ (полимерлер):
* шынайы ерітінділер;
* коллоидты ерітінділер түзуге қабілетті.
Зақымдалған адамның тіндері мен мүшелерінінің орнына, буындар, жасанды тамырлар және басқа да өнімдер жоғары молекулалық қосылыстардан жасалады. Сонымен қатар, хирургиялық жіптер полиамидтерден, ал жасанды жүрек камералары полиуретандардан жасалады.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІС: Атырауда полимерлік өнім шығаратын алғашқы қазақстандық зауыт – Polymer Production салынды. Бұл әзірге арнайы экономикалық аймақ (АЭА) аумағындағы жалғыз жұмыс істеп тұрған кәсіпорын. Зауыт 14 айда салынып, іске қосылды және қазір өндірістік қуаттылықтың 50% - на дейін іске асыруда.
Зауыт жобасы инвесторларға 91,2 млн. доллар тұрады, олардың бір бөлігін "Сбербанк"АҚ ЕБ қарыздық қаржыландыру құрайды". Полимер Продакшн " ЖШС "Біріккен химиялық компания "ЖШС еншілес ұйымы болып табылатын" Самұрық-Қазына "ұлттық әл-ауқат қоры"АҚ компаниялар тобына кіреді. Болжамды өтелу мерзімі – 10-12 жыл.
Антибиотиктер өндірісі.
Антибиотиктер- микроорганизмдердің өсуін, көбеюін тежейтін немесе тоқтататын микробтар, өсімдіктер мен жануарлар клеткасынан алынатын органикалық зат.
Антибиотиктер төменгі молекуларлы қосылыс оның құрамына көміртегі-оттегі және сутегінен басқа азот (1 немесе 2 амин тобы түрінде) және 1 немесе 2 карбоксильді топтар енеді. Антибиотиктер микробтар мен кейбір қатерлі ісікке әсер етіп, олардың дамуын тежейді немесе жойып жібереді.
Антибиотиктердің пайда болуы микробтар дүниесінде кездесетін бір-біріне қарама-қарсылық әрекетіне негізделген.
Антибиотиктер туралы ғылымның негізін қалап, алғаш көгерткіш саңырауқұлақтан пенициллин алған (1929) ағылшын ғалымы А.Флеминг болды.
Антибиотиктердің бірнеше жүздеген түрі бар, бірақ олардың бәрі бірдей медицинада қолданыла бермейді. Антибиотиктер шығу тегі, хим. құрамы, микробтарға әсер ету механизмі т.б. қасиеттері бойынша жіктеледі.
Антибиотиктерді әсер ету механизміне байланысты 4 топқа бөледі.
- клетка қабырғасының синтезін бұзатын антибиотиктер. Бұл топқа
- клетка мембранасының синтезін және молекулалық ұжымын
- белок синтезін бұзатын антибиотиктер. Бұл топтың өкілдері:
- НҚ синтезін тоқтататын антибиотиктер
Антибиотиктерді микроорганизмдерге әсерінің түріне байланысты екі топқа бөледі.
1.Бактерицидтік- микроорганизмдердің өлуіне әкеледі, әсерінің ерекшелігі болмайды, микробтардың барлық түрлеріне әсер етеді: бетта-лактамды антибиотиктер, аминогликозидтер.
2.Бактеристатикалық- микроорганизмдердің ұрпақтануын тежейді, бір белгілі микроорганизмнің түріне ғана әсері бағытталған: тетракциклиндер, левомициндер.
Антибиотиктердің алудың әдістері. Антибиотиктерді алудың бірнеше әдістері бар:
- Биотехнологиялық әдіс (продуцент микробтарды қолайлы жағдайда дақылдандырғанда, олар өздерінің тіршілік барысында антибиотиктер өндіреді, осылай табиғи антибиотиктерді алады).
- Табиғи заттардың хиимиялық немесе биотехнологиялық модификациясы. Биосинтез жолыменжартылай синтетикалық антибиотиктер алу). Алдымен биосинтез жолымен табиғи антибиотиктерді алады, содан соң оның бастапқы молекуласын химиялық модификация жолымен түрін өзгертеді, мысалы белгілі радикалдарды қосқан кезде препараттың микробқа қарсы және фармакологиялық сипаты жақсарады
- Химиялық синтез (табиғи антибиотиктердің синтетикалық аналогтарын алады, мысалы хлорамфеникол (левомицетин). Бұл заттардың құрылымы табиғи антибиотиктермен бірдей, бірақ олардың молекуласы химиялық жолмен синтезделеді.
Антибиотиктер зең саңырауқұлақтарынан, актиномицеттерден, эубактериялардан жіне басқа микроорганизмдерден өндіріледі.
Антибиотиктер биосинтезі.
Антибиотиктерді микробиологиялық синтез әдісімен өндірудің сатылары:
- Егіс материалын алу;
- Қоректік ортаны залалсыздандыру және дайындау;
- Барлық аппаратура мен коммуникация үшін ауаны залалсыздау және дайындау;
- Ферментация;
- Дайын өнімді бөліп алу.
антибиотиктер өндірісі-екі есе, 2,3 мың тоннаға дейін.
Қазақстанда жоғары әлемдік стандарттарға сәйкес келетін антибиотиктердің өзіндік өндірісі бар: бірнеше жылдан бері Шымкентте Santo зауытында цефтриаксонның генерикалық препараты шығарылады. Мұндай дәрі – дәрмектерді ішкі нарықта өндірудің болуы-бұл сапа мен қауіпсіздік мәселесі.
Антибиотиктердің өнеркәсіптік алудың негізгі кезеңдері
1.Антибиотиктердің биосинтез кезеңдері (түзілуі).Бұл антибиотикалық зат алудың күрделі процесінің негізгі биологиялық кезеңі.Осы кезеңдегі басты міндет өндірушінің дамуы мен антибиотиктің максималды мүмкін биосинтезі үшін оңтайлы жағдайлар жасау.
2.Қоректік сұйықтықты, микроорганизмнің жасушаларын алдын алуөңдеу кезеңдері және сүзу.Кезеңнің тиімділігі көбіне антибиотик өндірушінің өсіруге арналған ортаның құрамымен, оның өсу сипатымен, биологиялық белсенді заттың негізгі қор жиналу орнымен анықталады.
3.Антибиотиктерпді оқшаулау және тазарту кезеңі.Бұл кезеңде антибиотиктердің қасиеттеріне ,оның химиялық құрамына және антибиотик заттың негізгі жинақталатын орнына байланысты оқшаулау мен тазартудың әр түрлі әдістері қолданылады.Негізгі әдістер экстракция ,тұндыру,буландыру кептіру жатады.
4.Дайын өнімді алу кезеңдері,дәрілік формаларды,орауыштарды дайындау.Бұл кезеңнің ерекшелігі соңғы өнімге қалатын өте жоғары сапа талаптарымен анықталады.Инъекцияға арналған антибиотиктер шыққан жағдайда ,препараттар стирельді болуы керек.
Антибиотктер биосинтезінің принципиалды сызба нұсқасы
Микробиологиялық синтез дақылдандыру ортасын дайындаумен басталады.Субстарант микроорганизмдерді жақсы өсіру керек,арзан және тиімді болуы керек.Қоректік ортаны алдымен биорекаторларда ылғалды бумен қысым қолданып стерилизациялайды.Сол мезгілдеғ егілетін материал да дайындалады,продуцент штамның таза дақыл колбада және тәжірбие өндірістік ферменттерде біртіндеп көбейтіледі.
Келесі кезең 7-10 тәлік бойы аэробты.ферментерда жүреді.Ферментация кезінде температура,PH қадағаланып отырады,дақылдық орта тұрақты араластырып отырады,көбікті басу үшін химиялық және механикалық тәсілдер қолданылады.Антибиотиктерді бөліп алу тазалау барысында экстракция,иондық алмасу,тұнбалау т.б. әдістер қолданылады.
1.Биомассаның жеткілікті мөлшерін жинақтау микроорганизмдердің өсуіне арналған ортада өсірілген.Бұл кезең ол тез ағып кетуі керек.Ал орта қоректік және арзан болуы керек.
2.Антибиотиктің белсенді синтезі .Бұл кезеңде ашыту өнімді ортада жүзеге асырылады.Атибиотиктер қайталама метаболитткрі болғандықтан ,олардың биосинтезі өсу фазасында емес,сатционарлық фазада жүреді.Көбею мен белсенді өсуді тежейтін кез-келеген механизмдер антибиотиктердің пайда болу процесін белсендіреді.
Этил спиртін алудың өнеркәсіптік әдістері.
Этил спирті (этанол) -78,3 C-та қайнайды. Ауамен (30% С2Н5ОН бу күйінде) араласқанда қопарылғыш қоспаға айналады. Суда жақсы ериді жəне онымен 95,6 % этил спирті азеотропты қоспа түзеді. Азеотропты қоспа-бұл екі немесе одан да көп сұйықтықтың бөлінбейтін қоспасы. Азеотроп сұйықтықтарының әрқайсысы тұрақты атмосфералық қысым кезінде бу мен конденсатты өзі сияқты құрайды.
Этил спиртінің қолданылуы: Этанол тамақ, медицина жəне каучук өндірісінде кеңінен қолданылады, сонымен қатар ракетаның сұйық отынының, антифриздің т.б. компоненттерінің бірі. Этанол, əсіресе, органикалық синтезде өте көп мөлшерде еріткіш ретінде жəне жартылай шикізат ретінде, мысалы, күрделі эфирлерді, хлороформды, ацетальдегидті, сірке қышқылын бутадиенді жəне басқа өнімдерді өндіруде пайдаланылады. ҚР Фармакопеяда 95-90-70 проценттік спирт қолданылады. 70 проценттік түрі дезинфекция құралдарында пайдалыналады, өйткені теріге тез сінеді. 95 проценттік түрі экстрагент ретінде
Этил спиртін алу әдістері:
1. этил спиртін ағашты гидролиздеу арқылы жəне тамақтық шикізаттан алу. Оған мысал ретінде крахмалдың спиртті ашуы жатқызылады. Крахмал-мальтоза (дисахарид)-глюкоза(мономер)- анаэробты ашу- спирт. Бахус спирт зауытында осылайша алкоголь алынады.
2. Тікелей гидраттау арқылы. Жалпы алғанда қанықпаған көмірсутектерді гидраттағанда бір атомды спирттер түзіледі. CnH2n +H2O - CnH2n+1OH
В. В. Марковников ережесі бойныша: гидраттау үрдісінде сутек атомы ең көп гидрогендеген, ал гидроксил ең аз гидрогенденген көміртек атомына қосылады. Сондықтан этиленнен басқа олефиндер екінші ретті немесе үшінші ретті спирттер түзіледі,
Этилен гидратацияланғанда бір атомды этил спиртін алуға болады:
CH2 = CH2 + H2O - CH3-CH2OH + Q .
Тікелей гидраттау – катализатор қатысымен этиленмен судың тура қосылуына негізделген. Этиленді тікелей гидраттау үрдісі 280-300 С температурада, 7-8 МПа қысымда жүреді. Катализатор ретінде ортофосфор қышқылы сіңірілген кизельгур, силикогель, алюмосиликат қолданылады. Ле-Шателье принципі бойынша спирттің шығымы қысымның артуымен, температураның төмендеуімен артады.
Оптималды параметрлер: H2O:С2Н4 = 0,6:1; газ-бу қоспасының көлемдік жылдамдығы 1800-2500 сағ-1. Бір циклдегі этиленнің конверсиялану дəрежесі 4-5%-дан аспайды. Сондықтан үдерісіт циклді технологиялық сызбанұсқамен жүргізеді. Реакцияға түспеген этиленді циклге қайта жіберіледі.
Технологиялық сызбанұсқасы:
Этилен циркуляция газы (реакцияға түспеген этилен) жəне бумен араласып, (1) жылу алмастырғышқа келіп, одан соң құбыр пешінде (2) 280 С-ға дейін қыздырылып, контакт аппаратына (3) келеді. Контакт аппаратында катализатордан сүзіліп өтіп, бу күйіндегі этил спиртін түзеді. 0,6:1 5 проценттік этанол түзіледі.Катализатор ретінде ортофосфор қышқылы сіңірілген алюмосиликат болады. Жанама өнім ретінде- этилен, су болады. Контакт аппаратынан (3) шыққан бу-газ қоспасы (1) экзотермиялық реакция болғандықтан, жылу алмастырғышқа жіберіліп салқындайды. Коденсацияланған су жəне спирт (4) жинақтағышта газдан бөлінген шикі-спирт (5% CH3 -CH2 OH) тазартуға жіберіледі. Реакцияға түспеген этилен тоңазытқыштан (5) өтіп, этанолды этиленнен толық бөліп алу үшін (6) қондырмалы колоннада сумен жуылады, жуынды шикі-спиртке қосылып, тазартуға жіберіледі. Реакцияға түспеген этилен жаңа келген этиленмен қосылып, шайып аламыз. Шайғаннан кейін, ректификаторлы колоннаға жібереміз. Қайнау температурасы бойынша спирт пен суды бөліп аламыз. 96 процентке дейін спирт ала аламыз. 96 проценттен жоғары спирт азеотропты қоспаға айналып кетеді.
3
3. Этиленді жанама гидраттау арқылы (этиленді күкірт қышқылының қатысуымен гидраттау). А. М. Бутлеров ашқан күкірт қышқылының қатысуымен гидраттау əдісі төрт сатыдан тұрады:
1. Этилен күкірт қышқылына адсорбцияланып күкірт қышқылды эфирдің түзілуі:
Диэтилсульфат пен этилсульфат түзіледі.
CH2 = CH2 + HOSO2OH == CH3-CH2OSO2OH
C2H5OSO3H + C2H4 ====(C2H5O)2SO2
2. Эфир гидролизденіп, спирттің түзілуі. Орташа температурада реакция қайтымсыз, бірақ қыздырғанда тепе- теңдік солға ығысады. Үрдістің оптималды температурасы 70-80 С. Күкірт қышқылы бөлінеді. 1 және 2 моль этил спирті түзіледі. Гидролиз кезінде температура 100-110 С, қысым 1МПа шамасында болу керек. Гидролиз уақыты, шамамен, 30 минут. Бір тонна спирт алу үшін абсорбцияға 2 т күкірт қышқылын, содан соң, 4 тонна 50%-ды сұйытылған күкірт қышқылымен буландыру керек.
C2H5OSO3H + H2O == C2H5OH + H2SO4
(C2H5O)SO2 + 2H2O === 2C2H5OH + H2SО4
3. спиртті бөлу және ректификациялау. Ректификаттау, ректификация — көп компонентті сұйықтық қоспасын жекеленген компонеттерге бөлу процесі.
4. күкірт қышқылын концентрлеу.
Технологиялық сызбанұсқасы:
1. 20 тарелкасы бар, әр тарелка арасында су құбырлары орналасқан адсорбер колоннасынан астыңғы жағынан этан-этилен фракциясын(құрамында 65 проценттік этилен болады) енгіземіз, ал жоғары жағынан 98 проценттік концентрлі күкірт қышқылын енгіземіз.Реакция 80 градуста жүреді.
2. Эфирлер жылуалмастырғышқа барады. Реакция экзотермиялық болғандықтан, шыққан энергияны жылуалмастырғышта 110 градус температурада жылу ретінде пайдаланамыз. Реакция 1-2 мпа жүреді.
3. Гидролизер. Гидролизерде 2 саты жүреді. Эфирлер гидролизге ұшырап, 1 және 2 моль этил спирттері, күкірт қышқылы түзіледі.
4. Бу колоннасы. Жоғары жағынан 110 градуста бу күйінде этил спиртінің буы шығады. Ал төменгі жағынан Жұмсалған күкірт қыщқылы сұйық күйінде шығарылады. Себебі, күкірт қышқылының қайнау температурасы 337 градус.
5. Нейтралдау колоннасы. Мұнда қышқылдан құтылу үшін сумен жуып аламыз, сосын сілті қосып нейтралдаймыз. Тұз және су түзіледі. Асты жағынан тұзды бөліп аламыз, ал жоғары жағынан спирт буын сыртқа шығарып, суынан айырып, 95-96 проценттік спирт аламыз.
Спирт буын жоғары жағынан бөліп аламыз.
Ректификациялау колоннасына жіберіп, қайта циркуляцияға жібереміз. Ректификациялау колоннасында қайнау температурасына байланысты спирт пен суды бөліп аламыз.
Этиленді тікелей гидраттау əдісімен этанол алу жанама əдіске қарағанда едəуір үнемді келеді
Амин қышқылдарының өндірісі.
Аминқышқылдар (аминкарбондық қышқылдар, АМҚ) - молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар
Құрамында әртүрлі функционалды топтары болғандықтан, аминқышқылдары гетерофункционалды қосылыстарға жатады. Аминқышқылдары табиғатта көп таралған: ақуыздардың, пептидтердің және т.б. физиологиялық белсенді қосылыстардың құрамына кіреді және бос күйінде де кездеседі. Тіршілік үшін аса маңызды қосылыс ақуыз молекуласы аминқышқылдар қалдықтарынан құралатындықтан, олардың маңызы өте зор. Ақуыз биосинтезіне жиырма шақты а-аминқышқылдары қатысады. Олардың біразы алмаспайтын аминқышқылдары. Олар организмде синтезделмейді немесе өте аз мөлшерде синтезделеді, сондықтан олардың организмге қажеттілігі тек қана тағаммен қамтамасыз етіледі. Оларға:
1 —изолейцин;
2—лизин;
3—треонин;
4—триптофан;
5—валин;
6—фенилаланин ;
7—метионин;
8—лейцин.
Амин қышқылдарының алу әдістері:
1) құрамында белок бар табиғи шикізаттың гидролизі;
2) химиялық синтез;
3) микробиологиялық синтез;
4) микроорганизмдер немесе олардан бөлінген ферменттер көмегімен аминқышқылдарының ізашарларын биотрансформациялаумен (химиялық-микробиологиялық әдіс) қамтамасыз етіледі.
- құрамында белок бар табиғи шикізаттың гидролизі
Көбінесе ақуыздың терең гидролизін қамтамасыз ететін тұз қышқылының 20% ерітіндісі қолданылады.
Ақуыз гидролизінің реакциясын тездету үшін иммобилизацияланған протеолитикалық ферменттер мен ион алмастырғыш шайырлар қолданылады.
Гидролизге арналған шикізат көздері ретінде:
ет өңдеу өнеркәсібінің қалдықтары
(мал шикізатын өңдеу қалдықтары, қан және т. б.)),
жұмыртқа ақтығы,
казеин сүті,
бидай дәні,
соя тағамдары және т. б.
Гидролизаттан жеке аминқышқылдарын оқшаулау үшін күрделі көп сатылы тазарту жүргізіледі, оның ішінде:
бөлу ортасын бейтараптандыру,
ионалмасқан хроматография,
аффиндік хроматография,
Амин қышқылдарын концентрациялау,
кейіннен өлшеп-ораумен ақ лиофилизациясы.
Алайда, ақуыздардың қышқыл гидролизі кезінде олардың кейбір құраушы аминқышқылдарының рацемизациясы және жойылуы орын алады. Қышқыл гидролизімен триптофан толығымен жойылады және цистеин, метионин және тирозин 10 — 30%-тей айтарлықтай жоғалады.
Гидролиз кезінде аминқышқылдарының жоғалуын азайтудың ең жақсы тәсілі-оны вакуумда немесе инертті газ атмосферасында жүргізу, сонымен қатар гидролиз үшін алынған қышқыл мөлшері мен ақуыз массасының жоғары арақатынасын сақтау қажет (200:1).
Бұл әдістің негізгі кемшіліктері:
Бөлу және тазарту процесінің күрделілігі,
Сонымен қатар, шикізаттың өзі тапшы және қымбат деп саналады, сондықтан аминқышқылдарының өзіндік құны жоғары.
Аминқышқылдарының бір бөлігі ыдырауы мүмкін (мысалы, триптофан, цистеин, метионин, тирозин),
Рацемизация жүреді. Рацемизация- екі оптикалық активті заттың коспасы болуы.
Артықшылығы:
Көптеген басқа биотехнологиялық өндірістерге тән гидролиз кезінде шикізатты ұтымды пайдалану қалдықсыз технологиялардың құрылуын қамтамасыз етеді және қоршаған ортаны сауықтыруға ықпал етеді. Бұрын гидролиз әдісімен аминқышқылдары тек фармацевтикалық және ғылыми мақсаттар үшін алынған. Жақында ақуыз гидролизаттарын қолдану аясы едәуір кеңейді. Олар медицинада, мал шаруашылығында, тамақ және микробиологиялық өнеркәсіпте қолданылады.
Химиялық әдіс:
Амин қышқылдарының химиялық синтезі өндіріс көлемі бойынша екінші орында (шамамен 30%).
Химиялық синтездің негізгі кемшіліктері:
1. D - және L-изомерлерден тұратын аминқышқылдарының қоспасын алу (тек L-изомерлер адам мен жануарлар ағзасында биологиялық белсенділікке ие).
Кейбір d изомерлері адамдар мен жануарларға улы.
Осыған байланысты ерекшелік ретінде метионин болып табылады, онда D-және L-изомерлері биологиялық белсенді болып табылады, осыған байланысты бұл амин қышқылы негізінен химиялық синтез арқылы өндіріледі. Басқа аминқышқылдарының рацематтарын бөлу қымбат және өте көп уақытты қажет ететін процедура.
2. Аминқышқылдарының өндірісі шикізат ретінде қымбат жабдықтар мен агрессивті улы қосылыстарды қолданумен байланысты.
3. Процесс, әдетте, жоғары температурада жүреді,
4. Қымбат катализаторларды қажет етеді,
5. Улы жанама өнімдер түзіледі,
6. Қоршаған ортаны ластайды,
7. Қызметкерлер үшін қауіпті және зиянды.
Микробиологиялық синтез:
Барлық өндірілген таза амин қышқылы препараттарының 60% - дан астамы микробиологиялық синтез арқылы алынады.
Аминқышқылдарын өндірудің бұл әдісі аминқышқылдарының биосинтезін жоғары белсенді штамдармен-өндірушілермен және әртүрлі тауарлық формаларды алу бойынша технологиялық операциялармен қамтиды.
Микробиологиялық синтезде тек L-аминқышқылдары түзіледі.
Көбінесе ауксотрофты мутантты штамдар аминқышқылдарының синтезі үшін қолданылады.
Микроорганизмдерді культивациялау негізінде аминқышқылдарының таза препараттарын алу үшін аминқышқылдарының бір және екі сатылы синтезін қамтитын өнеркәсіптік технологиялар қолданылады.
Өнеркәсіптік культиваторларда бір сатылы синтезде аминқышқылдарының суперөнімдері болып табылатын ауксотрофты реттеуші мутанттар өсіріледі.
Оларды өсірудің жұмыс циклі аяқталғаннан кейін:
- культуралық сұйықтық микроорганизмдер жасушаларынан бөлінеді,
- культуралық сұйықтық қалыңдатылады,
- одан микробтармен синтезделген амин қышқылының жоғары концентрациясы бар өнім алынады.
амин қышқылының прекурсорын алынады (көбінесе арзан химиялық синтез),
микроорганизмдер шығаратын ферменттердің көмегімен прекурсорды амин қышқылына айналдырады, тек L-изомерлері түзіледі.
Микроағзалар жасушаларының суспензиясы немесе осы жасушалар бұзылғаннан кейін алынған ферменттік ерітінді ферменттің көзі ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Бұл әдіс барлық дерлік аминқышқылдарын шығара алады, бірақ прекурсорлы қышқылдардың қымбаттығы мен күрделілігіне байланысты бұл әдіс әрдайым үнемді бола бермейді және көп жағдайда тікелей микробиологиялық синтез әдісінен аминқышқылдары алу арзанырақ болады.
микроорганизмдер немесе олардан бөлінген ферменттер көмегімен аминқышқылдарының ізашарларын биотрансформациялаумен (химиялық-микробиологиялық әдіс) қамтамасыз етіледі.
Осы әдіс бойынша аминқышқылдарын алу процесі амин қышқылының прекурсорын синтездеуден және одан кейін бөлінген ферменттерді немесе микроорганизмдерді қолдана отырып, мақсатты амин қышқылына айналудан тұрады.
Аминқышқылдарын өндірудің микробиологиялық әдістері
Лизин өндірісі. Лизиннің мөлшері бойынша дәнді дақылдардың ақуыздары ең аз теңдестірілген, олардың жетіспеушілігі 20-дан 50% - ға дейін.
Микроорганизмдер жасушаларында лизин аспарт қышқылынан синтезделеді және үш аминқышқылына — лизинге, метионинге және треонинге ортақ биосинтездің тармақталған метаболикалық жолының соңғы өнімі ретінде қызмет етеді (сурет. 3.3).
Осылайша, аминқышқылдарының неоплазмасы процесінде лизинмен бір уақытта екі басқа аминқышқылдары пайда болады-метионин және треонин. Бұл жағдайда тек бір мақсатты аминқышқылдарының ортасында жинақтау әсеріне метаболизм жолының тармақталуына байланысты пайда болатын жанама аминқышқылдарының синтезіне әкелетін процестерді бұғаттау арқылы қол жеткізіледі.
Бактерия жасушасында лизиннің түзілуі қатаң метаболикалық бақылауда болады. L-лизиннің типтік өндірушілерінде — Brevibacterium flavum және Corynebacterium glutamicum — метаболизм жолын ашатын аспартат киназа ферменті-l-треонин мен L-лизиннің жанама өнімдерінің бірлескен және келісілген әрекеті кезінде кері байланыс принципі бойынша ингибирлеуге сезімтал аллостериялық ақуыз. Треонин мен лизин артық концентрацияда жиналған кезде аспартат киназа ингибирленеді және олардың синтезі тоқтайды, екі аминқышқылдарының кез-келгенінің төмен концентрациясы кезінде процесс белсендіріледі.
лизиннің үлкен санын алады мутанты екі түрі бар. Бірінші типтегі мутанттарда гомосериндегидрогеназа синтезделмейді немесе жұмыс істемейді, нәтижесінде метионин мен треонин синтезі бұғатталады. Мұндай мутанттар гомосерин немесе треонин (метионин) бойынша ауксотрофтар болып табылады; олардағы треониннің жасушаішілік концентрациясы айтарлықтай төмендейді, бұл аспартат киназадан блокаданы алып тастайды. Сондықтан метионин мен треониннің шектеулі концентрациясы бар ортада мутантты штаммдарды өсіру кезінде олар лизиннің артық мөлшерін түзе алады. Екінші типтегі мутанттар аспартат киназаның конформациясын анықтайтын құрылымдық ген үшін ақаулы. Нәтижесінде фермент аллостериялық ингибитор-лизиннің жоғары концентрациясына сезімталдығын жоғалтады.
Культуралық ортада жасуша ішінде синтезделген амин қышқылының жоғары концентрациясын қамтамасыз ететін маңызды фактор жасуша мембраналарының өткізгіштігі болып табылады. Жасуша мембранасының өткізгіштігі мутация арқылы немесе қоректік ортаның құрамын өзгерту арқылы артады. Соңғы жағдайда мәдени ортада биотин тапшылығы пайда болады (1 — 5 мкл/л), пенициллин (2 — 4 мкг/л), детергенттер (егіз-40 және егіз - 60) немесе жоғары май қышқылдарының туындылары (пальмитаттар, стеараттар) қосылады. Биотин жасуша мембранасындағы фосфолипидтердің құрамын бақылайды, ал пенициллин бактериялардың жасуша қабырғаларының биосинтезін бұзады, бұл аминқышқылдарының ортаға шығарылуын арттырады.
Көміртек көзі ретінде аминқышқылдарын өндіруде микроорганизмдер штамдарын өсіру үшін көмірсулар — глюкоза, сахароза және фруктоза мен мальтоза аз қол жетімді. Қоректік ортаның құнын төмендету үшін қайталама шикізат көміртек көзі ретінде қолданылады: қызылша мелассасы, сарысуы, крахмал гидролизаттары, сульфит сілтілері. Бұл процестің технологиясы сірке қышқылы (1,5% дейін), пропион қышқылы, метанол, этанол (1% дейін) және Н-парафиндер негізінде арзан синтетикалық қоректік ортаны дамыту бағытында жетілдірілуде. Азот көзі ретінде мочевина мен аммоний тұздары (сульфаттар мен фосфаттар) қолданылады.
Табысты даму үшін микроорганизмдерге өсу стимуляторлары қажет, олар жүгері, ашытқы және уыт өскіндерінің сығындылары, Кебек пен ашытқының гидролизаттары, В дәрумендері, сонымен қатар тіршілік ету үшін қажетті макро - және микроэлементтер (P, CA, Mg, MP, Fe және т.б.) қоректік ортаға қосылады. Аминқышқылдарының биосинтез процесіне ауамен қамтамасыз ету айтарлықтай әсер етеді, ал аэрация дәрежесі әр нақты амин қышқылын өндіруге жеке болады. Стерильді ауа арнайы турбиналық араластырғыштармен қамтамасыз етіледі (сурет. 3.4). Тәжірибелер көрсеткендей, лизин микроорганизм жасушаларының өсуінің экспоненциалды фазасының ортасынан бастап мәдени ортада пайда болады және оның соңына дейін жетеді. Сондықтан технологиялық процестің бірінші кезеңінде өндірушінің биомассасы қалыптасады, ол күн ішінде арнайы себу аппараттарында өсіріледі (рН 7,0 — 7,2; температура 28 — 30 °C), содан кейін қоректік ортаға толтырылған өндірістік ферментер беріледі. Лизин ашыту басталғаннан кейін 25-30 сағаттан кейін культуралық сұйықтыққа ене бастайды. Ашыту процесі аяқталғаннан кейін (55 — 72 сағаттан кейін) сұйық фаза микроорганизм жасушаларының культурасынан фильтрация арқылы бөлініп, одан лизинді оқшаулау үшін қолданылады.
Лизиннің жоғары тазартылған препараттары катеонитте ион алмасу хроматографиясы әдісімен культуралық сұйықтық фильтратын фракциялағаннан кейін алынады. Осы мақсатта лизин катион пішініне ауыстырылады:
Бұл процесс үшін сүзінді рН 1,6—2,0 (рН < рК,) дейін тұз қышқылымен өңделеді. Екі оң зарядталған ионогенді топтамаға ие бола отырып, лизин барлық басқа катиондар шыққаннан кейін 0,5 — 5% аммоний гидроксиді ерітіндісімен жеке қосылыс түрінде шайырға қатты сіңіріледі және одан элюацияланады. Элюат вакуумда 60 °С температурада шоғырландырылады, монохлоргидрат пішініне ауыстырылады, содан кейін кептіріледі және қайта кристалдану арқылы қосымша тазартылады. Нәтижесінде 97 — 98% тазалықтағы кристалды лизин препараттары алынады, олар тамақ өнімдерінің тағамдық құндылығын арттыру үшін және медицина өнеркәсібінде қолданылады.
Лизиннің жоғары тазартылған препараттарынан басқа, оның тауарлық формасының басқа түрлері алынады: лизиннің сұйық концентраты (LKL), лизиннің құрғақ азықтық концентраты (KKL) және бірінші препаратпен салыстырғанда тазартудың салыстырмалы түрде төмен деңгейімен сипатталатын жоғары концентрацияланған азықтық препараттар.
Адам мен жануарлардың тамақтануы үшін екінші маңызды маңызды амин қышқылы-бұл негізінен химиялық синтез арқылы алынған метионин, бұл микробиологиялық әдіспен салыстырғанда экономикалық тұрғыдан тиімді.
Аммиак өндірісі.
Аммиа́к —қалыпты жағдайда - өткір иісті (мүсәтір спирті 10 процетті иісті) түссіз газ.
Аммиак ауадан шамамен алғанда екі есе жеңіл. Аммиактың суда ерігіштігі жоғары - 1000 көлем суда 1200 көлем (0 °C кезінде) немесе 700 көлем (20 °C кезінде) NH3 ериді.
Медицинада қолданылуы:
10 проценттік аммиакты мүсәтір спирті,яғни нашатырный спирт ретінде, адам есінен таңғанда ояту үшін қолданылады. Жәндіктер шаққанда пайдаланылады. Сыртқа антисептик ретінде қолданылады. Этил спиртімен уланғанда, 100 мл суды 10 тамшы аммиакты ішке қолданады.
Аммиакты синтездеу – көлемді азайтып жылу бөліп жүретін
қайтымды үдеріс, яғни қысымды арттырып, температураны төмендету,
тепе-теңдікті оңға жылжытады.
Аммиакты азот пен сутектің 1:3 қатынасында катализатор жіберу арқылы алады. 25-60 Мпа, 400-500 градус, темір катализаторы қатысында.
Аммиак синтезі төмендегі реакция бойынша жүреді:
N2 + 3H2 2NH3 + 92 кДж
Аммиак шығарылатын зауыттардың көпшілігі сутегіні, дәлірек айтсақ, азотсутек қоспасын метанды конверсиялау арқылы алады.
Аммиакты синтездеу циклдік үдеріске жатады. Өйткені мұнда аммиакты бөлгеннен кейін реакцияға түспеген азот-сутек қоспасын қайтадан өндіріске қайтарады.
Аммиакты синездеу əдістері технологиялық процесте қолданылатын қысымға байланысты үш түрге бөлінеді:
1. Төменгі қысымдағы – 10-15МПа;
2. Орта қысмдағы – 25-60МПа;
3. Жоғары қысымдағы – 60-100МПа.
Қазіргі мезгілде көптеген өндіріс орындарында аммиакты синтездеу үдерісі орта қысымда жүргізіледі.
АПАЙ
1. Азот сутек қоспасын турбокомпрессорға жібереміз. Турбокомпрессорда газ қоспасы сығылады.
2. Сосын газ қоспасы синтез колоннасына келеді. Бұл жерде қысым 25-60 мПа, 400-500 градус температурада, катализатор ретінде темір болады. Шығымы 20 проценттік аммиак және азот сутек қоспасы түзіледі.
3. Синтез колоннасынан кейін, тоңазытқышқа апарамыз. Бұл жерде суық сумен суытамыз. 30-40 градус температураға дейін суытылады. Конденсатқа айналады. Конденсат дегеніміз- газдың немесе будың конденсациясы нәтижесінде түзілетін сұйықтық.
Конденсация — заттың газ қалпынан сұйыққа айналуы немесе қатаюы.
4. Тоңазытқыштан кейін, сеператорда мақсатты 20 проценттік аммиакты бөліп аламыз.
5. Реакцияға қатыса алмаған азот-сутек қоспасын рециркуляция әдісімен қайта синтез колоннаға жібереміз. Ол циркуляциялық газ ретінде синтез колоннасының жоғары жағынан түседі.
Аммиак шикізатын 35 проц- азот қышқылы өндірісінде, 65 проц аммоний өндірісінде қолданамыз.
Аммиакты синтездеу технологиялық үдерісі негізгі 7 операциядан тұрады. Оны аммиак өндірудің принцпиалды сызбанұсқасы негізінде
қарастырамыз. Орта қысымда аммиакты өндірудің принципиалдық
сызбанұсқасы: 1 – табиғи газдағы күкірт қосындыларын тазарту;
2, 3 – метанды конверсиялау (бірінші жəне екінші сатысы); 4 – көміртек
оксидін конверсиялау; 5 – конверсияланған газды тазалау;
6 – аммиакты синтездеу; 7– аммиакты бөлу.
Табиғи газды күкірттен тазартады, өйткені олар катализаторды
улап реакцияның жылдамдығын төмендетеді. Тазартылған газға су
буын қосып, газ бен будың қоспасын (2)-ге метанды конверсиялауға
жібереді. Метанды конверсиялау реакциясы:
CH4+ H2O ↔ 3H2+CO-Q
Метанды каталитикалық жолмен конверсиялаудың бірінші сатысы Nі/AІ2
O3 катализаторы қатысында, 800 C температурада, 1-4МПа
(табиғи газ қысымы) қысымда жүргізіледі.
Бұл сатыда конверсия толық жүрмейді. Əрі қарай толық тазалау үшін, осы шыққан су газын ауа қосып екінші сатыға жібереді. Метанның бір бөлігі ауадағы оттегімен қосылады (метаннның ауадағы оттегімен конверсиясы):
СН4+1/2O2 ↔ 2H2 + CO +Q
Осы реакция бойынша бөлінген жылу екінші сатыға керек жылуды қамтамасыз етеді. Бұл жерде ауамен бірге азотты қосып, азот сутек қоспасын алады. Алынған (3) газ қоспасына су буын қосып (4)-ке жібереді. Мұнда көміртек оксидінің конверсиясы жүреді
СО2-ні Н2 -ден тазарту үшін 2МПа қысымда сумен жуады.
Осы жерде үдеріс аяқталғанда азотсутек қатынасы 1:3 болуы керек.
Бұл жерде алынған газ құрамында едəуір көлемде, катализатордың
активтілігін төмендететін, қоспалар болады, сондықтан оны 5-сатыда тазартады. Алынған азотсутек қоспасын аммиакты синтездеуге 6-колоннаға жібереді. Аммиактың шығымы 15-20% аспайды, сондықтан 7-сатыда аммиакты бөліп алғаннан кейін реакцияға түспеген азот сутек қоспасын қайтарады.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІСІ: Бір кездері Каспий маңы тау-кен металлургия кешені (ПГМК) 30 кәсіпорынды қамтыды. Бұған азот-тук зауыты (АТЗ) кірді, оның өнімдері ондаған елдерге жіберілді. Зауыт КСРО-дағы күрделі азот-тук Минералды тыңайтқыштардың ең ірі өндірісінің бірі болды. Ол 1969 жылы салынған. Мұнда түрлі тыңайтқыштар шығарылды – күніне 100-ден астам вагон жіберілді. 90-шы жылдары ПММК құлдырады, зауыттар тоқтап қалды, ал біраз уақыт жұмыс істеген АТЗ үлкен кредиторлық берешекке байланысты банкроттыққа тап болды.
2005 жылы зауытты қайта жандандырудың алғашқы әрекеті болды. Ресейлік кәсіпкерлер өндірісті көтеруге тырысты, Олар оған "КазАзот"атауын берді. Кәсіпорынның белсенді дамуы 2012 жылы басталды, ол акционерлік қоғам нысанына өтті және модернизациядан өтті. Бұл ретте мемлекет аммиак, азот қышқылы және күрделі минералды тыңайтқыштар өндіру жөніндегі цехтарды жаңғыртуға алынған кредитті алу кезінде пайыздық мөлшерлемені өтеді....
Аммиак пен селитраны өндіру үшін негізгі шикізат табиғи газ болып табылады, сондықтан өндірістің өсуі және өзіндік құнның төмендеуі "Шағырлы - Шөмішті"жеке кен орнында өндірудің ұлғаюымен мүмкін болды. 2015 жылғы жағдай бойынша 82 ұңғыма бұрғыланды, 40 ұңғыма өнеркәсіптік пайдалануға берілді. Жаңғырту жобасы аясында барлығы 144 ұңғыманы бұрғылау және консервациядан шығару жоспарлануда.
Биотехнология. Биотехнологияның даму болашағы.
Биотехнология - тірі организмдердің (бактериялар, ашытқылар және т .б.) көмегімен адамға пайдалы өнімдер мен құбылыстарды алудың әдістері мен тәсілдері.
Биотехнологияның негізгі бағыттары:
- Микробиологиялық синтез
- Жасушалық инженерия
- Гендік инженерия
органикалық қышқылдарды, дәрі-дәрмектерді басқа заттарды
алу үшін микроорганизмдерді қолдану. Селекцияның арқасында
адамға қажетті заттарды микроорганизмдердің қажеттіліктерінен
ондаған, жүздеген және мыңдаған есе көп мөлшерде шығаратын
микроорганизмдерді шығаруға болады. Микроорганизмдердің
көмегімен лизин (жануарлар ағзасында түзілмеген амин қышқылы;
ол өсімдік тағамына қосылады), органикалық қышқылдар (сірке,
лимон, сүт және т. б.), дәрумендер, антибиотиктер және т. б.
алынады.
2. Жасушалық инженерия - жасушаны денеден тыс арнайы қоректік ортада өсіру, онда олар өсіп, көбейіп, тіндік культураны қалыптастырады.
Денені жануарлардың жасушаларынан өсіруге болмайды, бірақ өсімдіктерден алуға болады. Жасушалық инженерия жыныстық және соматикалық жасушаларды будандастыруға (біріктіруге) мүмкіндік береді.
Ұрықжасушаларын будандастыру "пробиркада" ұрықтандыруға
және ұрықтандырылған жұмыртқаны ана ағзасына
имплантациялауға мүмкіндік береді.
Соматикалық жасушаларды будандастыру пайдалы белгілері
бар және қолайсыз экологиялық факторларға төзімді
өсімдіктердің жаңа сорттарын жасауға мүмкіндік береді;
3. Гендік инженерия - геномды жасанды түрде қайта құру - организмнің геномына басқа түрдің гендерін енгізуге мүмкіндік береді. Осы әдіспен, мысалы, ішек таяқшасының генотипіне адам генін енгізе отырып инсулин гормонын алады.
Қазіргі уақытта биотехнология ғылыми-техникалық прогрестің алдыңғы қатарына тез көтерілді және бұл оның бірқатар ерекшеліктеріне байланысты:
біріншіден, биотехнологиялық өндіріс жоғары технологиялық өндіріс болып табылады, яғни оның дамуы экономиканың тиімділігін едәуір арттыруға әкеледі;
екіншіден, биотехнология саласында, қазіргі ғылымның басқа бөлімдеріндегідей, бір жағынан іргелі зерттеулерді, екінші жағынан қолданбалы зерттеулерді ажырату қиын болуы мүмкін. Бұл биотехнологияда іргелі нәтиже алу мен оны практикалық дамытуға мүмкіндік беретін технологияларды дамыту арасында уақытша алшақтық жоқ екендігінде көрінеді;
үшіншіден, жасушалар мен биологиялық молекулаларды қолдануға негізделген технологиялар бізге табиғи әртүрлілікті қолдануға үлкен мүмкіндіктер береді, іргелі биотехнологиялық зерттеулердің нәтижелері салыстырмалы түрде жақсы бағдарламалануға және практикалық маңыздылыққа ие;
төртіншіден, жаңартылатын ресурстарды жаңартылатын ресурстармен алмастыруға мүмкіндік береді, ол жаңартылатын табиғи ресурстардың жетіспеушілігімен байланысты проблемаларды шешу құралы ретінде қарастырылады.
Қазақстандағы өндіріс:
Қазіргі уақытта қазақстандық ғалымдар биотехнология саласында айтарлықтай жетістіктерге қол жеткізді. Өсімдіктердің биологиялық инженериясы Қазақстанда белсенді дамуда. Атап айтқанда, биотехнология әдістерінің негізінде стресс факторлары мен ауруларға төзімді ауыл шаруашылығы дақылдарының жоғары өнімді нысандары алынды. Жануарлардың аса қауіпті ауруларының иммунологиялық және молекулярлық-генетикалық диагностикасы мен алдын алудың тиімді әдістері әзірленді, оларды өндіру мен өткізу жолға қойылды. Микробиологиялық, фармацевтикалық, тамақ өнеркәсібі және қоршаған ортаны қорғау қажеттіліктері үшін микроорганизмдердің жаңа штаммдары алынды. Микробиологиялық препараттар мен биологиялық белсенді заттарды өндіруге арналған микроорганизмдер дақылдарының жинағы жасалды. "Химиялық-технологиялық зерттеулер орталығы" РМК ғалымдарымен мұнаймен ластанған аумақтарды биологиялық тазалауға арналған қондырғы әзірленді. Жүргізілген сынақтар қондырғының өте жоғары тиімділігін көрсетті. Сөзбе-сөз арқылы қысқа мерзімде қалпына келтірілген жерлерде қазірдің өзінде еді өсетін шалғындық шөп. "Алтынай", "Бақанасский" және "Мадина" күрішінің өсірілген жаңа сорттары дәстүрлі сорттарға қарағанда ширек көбірек өнім берді. Сондай-ақ бидайдың жоғары өнімді жұмсақ 5 сорты және ауруға төзімді жоғары ақуызды "Ақтатти" және "Жоңғар"бұршақтары алынды. Қостанайда "Қазақ тұлпары" республикалық мемлекеттік кәсіпорнының базасында елдегі алғашқы жануарлардың ДНҚ сараптамасы зертханасын іске қосу жұмыстары басталды. Кәсіпорында жылқының жаңа тұқымы - қазақ жылқысын өсірумен айналысады және Жаңа тұқымның ата-бабаларын генетикалық зерттеу селекцияны жылдамдатуға көмектеседі. Бұдан әрі зертхананың көмегімен генетикалық зерттеулер жетілдіріліп, түрлі биотехнологиялар енгізілетін болады. "ҚР Ұлттық биотехнология орталығы" РМК азаматтық зерттеулер мен дамудың американдық қоры-СRDF, Rutgers University (АҚШ), JURONG Consultants (Сингапур) және басқалары сияқты шетелдік жетекші ғылыми - зерттеу мекемелерімен белсенді халықаралық ынтымақтастықты дамытуда. Jurong Consultants биотехнологияның әлемдік нарығын бірлесіп маркетингтік зерттеуге және "Болашақ"бағдарламасының стипендиаттарын даярлауға қатысады.
Ацетилен өндірісі және оны қайта өңдеу.
Ацетилен С2Н2 түссіз газ, таза күйінде аздап эфирдің иісі болады, 83,80 С сұйыққа айналады. Ацетилен ауамен жəне оттегімен қопарылғыш қоспа түзеді. Ауамен 2-ден 11% С2Н2 , оттегімен 2,8-ден 78% С2Н2 .
Ацетиленді анықтау жолы-калий марганец о төртті қосқанда түссіздендіреді.Ацетилен жанған кезде қап-қара күйе түзе жанады.
Ацетиленді өндірудің бірнеше әдістері бар:
Карбидтен өндіру:
а ) дымқыл тәсілмен өндіру;
б ) құрғақ тәсілмен өндіру .- лабараторияда ацетиленді осылайша алады.
Метаннан және оның гомологтарынан алу ;
Табиғи газдан және көмірсутек газдардан алу:
а ) электрокрекинг
б ) термототықтандыру крекингі ( пиролиз ).
Ацетиленді карбидтен дымқыл тәсілмен өндіру
Ацетиленді кальций карбидінің ыдырауы арқылы өндіру дымқыл және құрғақ тәсілдермен ацетилен генераторларында келесі реакция бойынша жүзеге асырылады :
CaC2 + H2О = C2H2 + Ca(OH)2 + 130 кДж
Дымқыл әдіспен « суға карбидті » принципі бойынша жұмыс істейтін генераторларда ұсақталған кальций карбиді көп мөлшерде суы бар генераторға біркелкі беріледі . Су карбидтің салмағына қатысты он есе мөлшерде алынады . Кемшілігі : су көп мөлшерде жұмсалады және 70 % дейін извест суті түзіледі.
Ацетиленді карбидтен құрғақ тәсілмен өндіру
Кальций карбиді шлюзді бекітпесі бар бункерден шнегі бар бункерге сол жерден генератордың жоғарғы сөресіне беріледі ( диаметрі 3-5 м , биіктігі 7,5 м , 11 сөре ) , оның құрылғысы механикалық сөре пештеріне ұксас . Судың қажетті мөлшерін жоғары сөреге шашыратқыш құрылғы береді және суланған кальций карбиді спираль бойымен жоғарыдан төменге карай , сөрелердің ортасында және шетінде орналастырылған тесіктер арқылы қозғалады . Сөреден сөреге қарай қозғала отырып , кальций карбиді толығымен
(98 %) ацетиленге және Са(ОН)2-ге айналады .Са(ОН)2 құрғақ ұнтақ түрінде араластырғышы бар генератордың конустык бөлігі арқылы шнекпен сыртқа шығарылады . Реакция нәтижесінде пайда болған ацетилен және су буы ( шамамен 100 " C ) әк шаңымен скрубберге астыңғы жағынан беріледі , сумен шашыратып жуылады және суытылады . Мұнда ацетилен 20-30 ° С - ға дейін суытылады , шаңынан тазартылады және ары карай фосфорсутек , кукіртсутектен және аммиактан тазартуға жіберіледі ( гипохлорит немесе натрий бихроматымен тазалайды ) . Пайда болған әк сүті скруббердің төменгі бөлігінен тұндырышка үздіксіз шығарылады . Тұндырғыштың төменгі жағындағы шлам кәрізге шығарылады , ал сорғымен тазартылған су тоңазыткын аркылы кайтадан скрубберге жіберіледі.
Артықшылығы : карапайым әдіс, суды рециркуляциялай аламыз, Ca(OH)2 құрғақ ұнтақ күйінде шығарылады, таза ацетилен алынады.
Кемшілігі : куралының өте үлкен болуы , электр энергиясының жоғары шығыны ( 1 кг ацетилен алуға 10- 11квт/сағ )
Ацетиленді метан және оның гомологтарынан өндіру
Соңғы жылдары ацетиленді өндірісте көмірсутектерден алады. Ацетилен парафиндерден эндотермиялық қайтымды реакциялар нәтижесінде алынады.
1500 градус кезинде метаннан- ацетилен+3 моль сутек-376 кдж
1200 градус кезінде этаннан- ацетилен+2 моль сутек-311 кдж
1200 градус кезінде пропаннан-ацетилен+1 моль метан+1 моль сутек-255 кдж
Жанама реакция ретінде ацетилен ыдырап, күйе мен 2 моль сутек түзілуі мүмкін.
Температураны көбейту жəне қысымды азайту тепе-теңдікті оңға ығыстырады. Ацетиленнің шығымын арттырып, жанама реакцияларды азайтудың оптималды жағдайы: температура 13000 С-та төменгі қысым, үлкен көлемдік жылдамдық. Реакция аясында көмірсутектердің болу уақыты: 0,01-0,001сек. Ацетилен ыдырамау үшін өнімді тез суыту керек.
Электрокрекинг
Электрокрекинг реакторда жүзеге асырылады , онда доға электродтар арасында тұрақты ток арқылы жасалады . Бастапқы газ қоспасы жоғары жылдамдықпен артык кысымда болат қуыс цилиндр түрінде жасалған реактордың жоғарғы кеңейтілген бөлігіне енеді , электр доғасының аймагынан өтеді және одан анод болып табылатын тар құбыр арқылы шығады , құбыр сумен салқындатылып тұрады , сондықтан құбырдың аяқ жағында газ 600градус болады , оны су шашырату арқылы 150С жылдам суытады . Реакторды іске қосу кезінде доғаны тұтату үшін іске қосу электроды колданылады.
Реактор аркылы бір өту барысында метанның конверсиясы 40-50 % құрайды . Артықшылығы : табиғи газ кұрамындағы метан және гомологтарынан алуға , сондай - ақ олардың буларынан да алуға болады .
Кемшілігі: электр энергиясын өте көп қажет етеді.
Термототықтандыру (пиролиз)
Бұл процесс оттегінің қатысумен жүреді, экзотермиялық реакция. Бұдан бөлінген температура крекинг үрдісінің оптималды температурасын ұстап тұруға пайдаланылады. Термокрекингке керекті жылуды метанның бір бөлігін жағу арқылы аламыз: CH4+2O2 = CO2+2H2O+802кДж
Термототықтандыру крекингінің негізгі реакциясы:
CH4 + 0.5O2= CO+2H2+35кДж
2CH4= C2H2+3H2-381кДж
Сызбанұсқасы:
Термотықтыру крекингіне арналған пеш араластыру камерасынан, реакция камерасынан және блок оттығынан тұрады.
Пиролиз пешінде температура 1400°С шамасында болады. Метан-оттек қатынасы: 2:1,6. Екі газды жеке-жеке 400-600°С температурада қыздырып, үлкен көлемдік жылдамдықпен реакция жүретін камерасына жіберіледі. Бұл жерде яғни, реакция камерасында шамамен 0,003-0,006 секунд ғана болады. Крекинг өнімдерінің құрамында ацетиленнен басқа H2, күйе, CO болады.
Артықшылығы: Массасы 1т ацетилен C2H2 өндіргенде бөлініп шығатын сутектен 3-4т аммиак синтездеуге болады.
Кемшілігі: реакция камерасынан шыққан ацетиленді өте тез жылдамдықпен суытып үлгеру қажет.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІС: Ацетилен өндіретін зауыттар- Ақтау қаласында орналасқан "Ацетилен станциясы "ЖШС" Б " маркалы ерітілген ацетилен өндіретін отандық тауар өндіруші болып табылады»
Азот " ПК»
Қазақстан Шығыс Қазақстан облысы ШҚО Курчатов қаласыеда орналасқан кәсіпорынның негізгі қызметі-ерітілген ацетилен, газ тәрізді аргон, азот және оттегі өндірісі, сондай-ақ криогендік жабдықтарды жобалау, монтаждау, техникалық қызмет көрсету және жөндеу, криогендік резервуарларды жылыту және майсыздандыру, криогендік резервуарлардың вакуумын қалпына келтіру.
АЦЕТАЛЬДЕГИД
Ацетальдегид (этаналь, сірке альдегиді) СН3 СНО түссіз, өткір иісті, ұшқыш сұйық. Қайнау температурасы 20,20 С, еру температурасы -123,50 С, тығыздығы 0,783г/м3 . Ауамен 4000 С 3,97 жəне 57,0% көлем аралығында қопарылғыш қоспа түзеді
Ацетальдегид өндірудің негізгі шикізаты ацетилен мен этилен болып табылады.
Ацетиленнен ацетальдегид екі жолмен:
- сұйық фазада сынап катализаторында тура гидратациялау арқылы немесе бу фазасында қатты кадмий катализаторында ;
- төменгі қаныққан спирттердің винил эфирі арқылы алынады.
Ацетальдегидті этилен арқылы:
- этанолды каталитикалық дегидрлеу немесе оны тотықтырып дегидрлеу;
- қатты палладий катализаторында этиленді тура тотықтыру сияқты екі жолмен алады.
Ацетальдегидті алудың өндірісте кең тараған түрі ацетиленді Кучеров реакциясымен гидратациялау əдісі болып табылады. Гидратациялау үрдісі катализатор сынап сульфатының қатысуымен жүреді. Бірінші сатыда тұрақсыз винил спирті түзіліп,ол тез арада сірке альдегидіне изомеризацияланады:
Гидраторға үздіксіз қысылған, тазартылған жəне циркуляцияланған ацетиленмен араласып келеді. Газ қоспасы контакт сұйығы (1 л контакт сұйығының құрамында 200г H2 SO4 , 0,4г Hg, жəне 40г Fe2 O3 болады) арқылы барботирленіп, 80-1000 С температурада гидратациялау үрдісіне қатысады. Реакция зонасынан қоспа бір рет өткенде ацетиленнің ацетальдегидке айналуы 50-60% болады. Бу-газ қоспасы (СН3 -СНО, С2 Н2 , бу) (2) тоңазытқышқа келіп конденсацияланып, конденсацияланған су гидраторға (1) қайта оралып, ацетальдегидтің судағы ерітіндісі басқа (3) тоңазытқышқа өтіп, тоңазытқыштан жинағышқа (5) жіберіледі. Ацетальдегидті дистилляциялап, сонан соң Конденсацияланбаған газдар (4) сумен шайылып, суда ацетальдегидтер еріп, (5) жинағышқа келіп қосылады, ацетилен өндіріске оралады. Гидратордан шығатын контакт сұйығын регенерациялап үрдіске қайтадан қайтарады. Бұл əдістің кемшілігі: сынап улы, өте көп жұмсалады. Массасы 1 т ацетальдегид өндіргенде 0,1 кг сынап шығын болады. Осы себептен сынап қатысынсыз жүретін əдістерді қолдануға көңіл бөлінеді.
ҚАЙТА ӨҢДЕУ
Ацетиленді реакцияланбаған газды қайта өңдеу кезінде онда ауа оттегі жиналуы мүмкін, бұл өте жағымсыз. Ацетиленде 2 5% ауа ( 0 5% О2) болған кезде газдың жарылғыш концентрациясы пайда болады. Бұған жол бермеу үшін айналымдағы газдың бір бөлігі циклден шығарылады, бұл ацетилен ағынының жоғарылауымен байланысты немесе оттегіні өте қатты сіңіретін натрий гидросульфитінің Сулы ерітіндісімен суарылатын саптамасы бар скруббер арқылы газды шығару арқылы шығарылады.
Қазіргі уақытта ацетиленді сутегі хлоридімен (тас тұзынан алынған) өңдеу арқылы хлоропрен алынады, ал одан арзан хлоропрен резеңке алынады. Соңғы жылдары КСРО мен АҚШ-та химиялық құрылымы мен қасиеттері бойынша табиғи Каучукты толығымен шығаратын изопрен каучук алынды. Ацетиленді алу және өңдеу процестерінің қауіптілігі онда диацетилен мен винилацетилен қоспалары болған кезде едәуір артады. Бұл қоспалар жылу шығарумен оңай полимерленеді, нәтижесінде ацетиленнің жарылғыш ыдырауы мүмкін.
ЖМҚ ТУРАЛЫ ОБЩИЙ
Жоғары молекулалық қосылыстар – полимерлер өзара байланысқан
молекулалары жүздеген жəне мыңдаған атомдардан тұратын органикалық қосылыстардың ерекше класы. Мұндай молекулаларды макромолекула деп атайды. Полимердің макромолекулаларының ұзындығы бірдей емес, осыдан бұл қосылыстар молекулалық массалары əртүрлі макромолекулалардың қоспасы болып табылады. Мұндай қосылыстардың молекулалық массаларын орташа молекулалық массамен сипаттайды, ал олардың біркелкі еместігін молекулалық масса бойынша полидиспрестілік деп атайды. Жоғары молекулалы қосылыстардың маркомолекуласының өлшемі полимерлену дəрежесіне(n), яғни макромолекулада өзара химиялық байланыспен қосылған
маномерлердің элементарлы тізбектің санына тəуелді. Полимердің молекулалық массасы (М) полимерлену дəрежесіне байланысты
болғандықтан: M=nm арақатынасымен өрнектеледі: Мұндағы, m – элементарлы тізбектің молекулалық массасы.
ЖМҚ қасиеттері:өте қиын ериді,полимер молекулаларының мөлшері неғұрлым көп болса, балқу температурасы соғұрлым жоғары болады. Көп жағдайларда полимерлердің еруі өте баяу жүреді және көбінесе ісіну пайда болады, оның барысында еріткіш молекулалары еритін полимердің массасына енеді. Алынған ерітінділер, төмен төмен концентрацияда да, жоғары тұтқырлыққа ие.
Полимер ерітіндісінің тұтқырлығын анықтау үшін берілген тұрақты температурада вискозиметр капилляры арқылы еріткіш пен ерітіндінің t0 және t бірдей көлемінің ағу мерзімі өлшенеді.
Ерітіндінің концентрациясы әдетте г/100мл түрінде беріледі.
η=t0/t ηуд=τ0-τ /τ0 [η]=lim ηуд/C
Тұтқырлықтың молекулалық массаға тәуелділігін Марк-Хувин теңдеуімен өрнектейді: [η]=KMα
ЖМҚ классификациясы:
Пайда болу тегіне байланысты
Табиғи (целлюлоза, белок, табиғи каучук, нуклеин қышқылы және т.б. жатады)
Синтетикалық (синтектикалық каучуктар, шайырлар, талшықтар және т.б.)
Химиялық модифицирленген (целлюлоза эфирлері) деп бөлінеді.
Макромолекуланың басты тізбегінің химиялық құрамына байланысты:
Карботізбекті полимерлер – элементарлы тізбекте жəне макромолекуланың звеносындағы атомдарында бір көміртек-көміртек типті қосылыстардың болуы. Карботізбекті полимерлерге табиғи каучук, синтетикалық жоғары молекулалы қанықпаған, қаныққан жəне ароматты көмірсутектер жəне
т.б. жатады.
Гетеротізбекті полимерлер – көміртек-көміртек типті байланыстармен қатар көміртек-оттек, көміртек-азот жəне т.б. байланыстардың болуы. Бұл қосылыстарға табиғи каучуктен басқа барлық маңызды табиғи полимерлер (белоктар, полисахаридтер, лигнин жəне т.б.), көптеген синтетикалық жолмен алынған полмерлер (полиамидтер, полиэфирлер, полиуретандар жəне т.б.) жатады.
Элементорганикалық жоғары молекулалық қосылыстарға көміртек-элемент (титан, қалайы, алюминий, бор, кремний жəне т.б.) химиялық байланысы бар қосылыстар жатады. Бұл топтың ішінде кең тарағаны кремнийорганикалық полимерлер – негізгі тізбекті бейорганикалық атомдар, ал бүйір тізбекті органикалық радикалдар құрайды.
Жоғары молекулалық қосылыстар жылудың əсеріне қатысты:
Термопластикалық полимерлер- көп рет балқытқанда жəне салқындатқанда өзінің балқымалылығын жəне ерігіштігін жоғалтпайтын қосылыстар.
Термореактивті полимерлер- қыздырғанда кеңістіктік, торлы құрылымдар түзетін жəне осы кезде балқитын немесе еритін қабілетін жоғалтатын қосылыстар.
Жоғары молекулалық қосылыстар алыну тəсіліне байланысты:
Полимерленген қосылыстар, яғни полимерлену реакциясы бойынша
алынған қосылыстар (полиэтилен, полипропилен, солистирол жəне
т.б.)
Поликонденсацияланған қосылыстар – поликонденсация реакциясы бойынша алынған қосылыстар (полиамидтер, полисилоксандар,феноло- жəне карбомиформоальдегидті қосылыстар жəне т.б.) деп бөлінеді.
ЖМҚ алу әдістері:
- Полимерлену реакциялары
- Поликонденсация реакциялары
- Полимерлену реакциялары – құрамында қос байланыстары бар мономердің өзара немесе сақинаның ашылуымен гетероциклдар әрекеттесу нəтижесінде жоғары молекулалық қосылыстардың түзілу үрдісі. Бұл үрдіс төмен молекулалы қосымша өнімдердің бөлінуімен жүрмейді, ал реакция жылудың бөлінуімен жəне қайтымсыз жүреді. Полимерлену үрдісін жүзеге асыру үшін реакцияға қатысатын мономерлерді активсіз түрден активті түрге айналдыру қажет. Бұл мономерлердің табиғатына байланысты əртүрлі жолдармен (қыздыру, катализаторлармен инициаторлар қолдану, жарық энергиясымен, ядролық сəулелендіру немесе ультрадыбыспен əсер ету) жүргізіледі. Полимерлену үрдісін жалпы түрде: nA →(A)n деп жазылады. Мұндағы,
n – полимерлену дəрежесі;
(A)n – n мономер молекуласының звеносынан тұратын полимердің
молекуласы.
Мысал ретінде этиленнен полиэтилен алынуын айтсақ болады:
n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n
Сополимерлену – химиялық құрамы бойынша ерекшеленетін екі немесе оданда көп мономерлердің бірге полимерлену үрдісі. Сополимерлену полимерленуге қарағанда күрделі үрдіс, өйткені бұл кезде əрбір мономердің басқа мономердің активтілігіне əсері байқалады. Сополимерлену үрдісінің ерекшеліктері:
- құрылысы жақын мономер молекулалырының арасында сополимерлену жеңіл жүреді;
- бірқатар мономерлер полимер түзуге қабілетті емес, бірақ құрамы басқа мономерлермен жеңіл сополимерленуі мүмкін.
- Поликонденсациялану реакциялары – мономерлердің өзара əрекеттесуі нəтижесінде жоғары молекулалық қосылыстар – полимерлердің түзілу үрдісі. Поликонденсациялану кезінде полимермен қатар төмен молекулалық қосымша өнімдер (су, аммиак, көміртек қос тотығы жəне т.б.) бөлінеді. Поликонденсациялану реакциясына би- жəне көп функционалды байланыстары бар мономерлер түседі. Мысал ретінде аминқышқылдарының қосылуы арқылы нәруыздың түзілуі. Аминқышқылдары құрамындағы –COOH карбоксил тобындағы –OH , -NH2 амин тобындағы -H бөлініп су түзіп кетеді. Ал аминқышқылдары арасындағы -CO-NH- пептидтік байланыс пайда болып, белок, яғни нәруыз түзіледі.
Жоғары молекулалық қосылыстар ерітінділері фармацевтикалық тәжірибеде кеңінен қолданылады. Олар дәрі ретінде де (поливинилпирролидон ерітіндісі, крахмал пастасы, желатин ерітіндісі және гидролизаты), сонымен қатар қосымша заттар - Қоюландырғыштар, пленка түзгіштер, пролонгаторлар ретінде қолданылады.
Еріткішке жақындығына байланысты ЖМҚ (полимерлер):
* шынайы ерітінділер;
* коллоидты ерітінділер түзуге қабілетті.
Зақымдалған адамның тіндері мен мүшелерінінің орнына, буындар, жасанды тамырлар және басқа да өнімдер жоғары молекулалық қосылыстардан жасалады. Сонымен қатар, хирургиялық жіптер полиамидтерден, ал жасанды жүрек камералары полиуретандардан жасалады.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІС: Атырауда полимерлік өнім шығаратын алғашқы қазақстандық зауыт – Polymer Production салынды. Бұл әзірге арнайы экономикалық аймақ (АЭА) аумағындағы жалғыз жұмыс істеп тұрған кәсіпорын. Зауыт 14 айда салынып, іске қосылды және қазір өндірістік қуаттылықтың 50% - на дейін іске асыруда.
Зауыт жобасы инвесторларға 91,2 млн. доллар тұрады, олардың бір бөлігін "Сбербанк"АҚ ЕБ қарыздық қаржыландыру құрайды". Полимер Продакшн " ЖШС "Біріккен химиялық компания "ЖШС еншілес ұйымы болып табылатын" Самұрық-Қазына "ұлттық әл-ауқат қоры"АҚ компаниялар тобына кіреді. Болжамды өтелу мерзімі – 10-12 жыл.
Микробиологиялық синтез.
Микробиологиялық синтез – ақуыздарды, ферменттерді, органикалық қышқылдарды, дәрі-дәрмектерді жән басқа заттарды алу үшін микроорганизмдерді қолдану. Микробиологиялық синтез микроорганизмдер жасушаларында және олардан тыс микроорганизмдер шығаратын ферменттердің әсерінен жүреді. Технологиялық процесте жоғары жылдамдықпен көбейе алатын микроорганизмдер қолданылады. Микроорганизмдер көмегімен лизин, органикалық қышқылдар, антибиотиктер, дәрі-дәрмектер алынады.
Аминқышқылдарының микробиологиялық синтезі ең перспективалы және экономикалық тиімді. Қазіргі уақытта өнеркәсіп өндіретін ақуыз аминқышқылдарының жоғары тазартылған препараттарының 60%-дан астамы дәл осы әдіспен алынады, оның химиялық синтез әдістерімен салыстырғанда басты артықшылығы жаңартылатын шикізат негізінде L-аминқышқылдарын алу мүмкіндігі болып табылады.
Аминқышқылдарының өнеркәсіптік өндірісі кейбір микроорганизмдердің мәдени ортаға кез-келген аминқышқылының едәуір мөлшерін шығару қабілеті ашылғаннан кейін мүмкін болды (с.Киносита, 1955). Сонымен қатар, талданған бірнеше мың жабайы микроорганизмдер штамдарының көпшілігі аминқышқылдарын сыртқы ортаға шығарғаны байқалды, бірақ өте аз мөлшерде. Микроорганизмнің таксономиялық жағдайы мен белгілі бір амин қышқылын өндіру қабілеті арасында ешқандай байланыс жоқ. Сонымен, глутамин қышқылының ықтимал өндірушілерінің арасында организмдер бар, олардың 30% — ашытқы, 30% — стрептомицеттер, 20% — бактериялар және 10% - микроскопиялық саңырауқұлақтар. Зерттелген микроорганизмдердің штаммдарының бірі-Corynebacterium glutamicum глутаматтың суперсинтезіне қабілетті болды. Бұл штамм Токиода (1956) әлемдегі алғашқы ірі глутамин қышқылын микробиологиялық әдіспен өндіруді ұйымдастыруда қолданылды.
Лизин өндірісі. Микроорганизмдер жасушаларында лизин аспарт қышқылынан синтезделеді және үш аминқышқылдарына — лизинге, метионинге және треонинге ортақ биосинтездің тармақталған метаболикалық жолының соңғы өнімі ретінде қызмет етеді.
Осылайша, аминқышқылдарының неоплазмасы процесінде лизинмен бір уақытта екі басқа аминқышқылдары пайда болады-метионин және треонин. Бұл жағдайда тек бір мақсатты аминқышқылдарының ортасында жинақтау әсеріне метаболизм жолының тармақталуына байланысты пайда болатын жанама аминқышқылдарының синтезіне әкелетін процестерді бұғаттау арқылы қол жеткізіледі.
Бактерия жасушасында лизиннің түзілуі қатаң метаболикалық бақылауда болады. L-лизиннің типтік өндірушілерінде — Brevibacterium flavum және Corynebacterium glutamicum — метаболизм жолын ашатын аспартат киназа ферменті-l-треонин мен L-лизиннің жанама өнімдерінің бірлескен және келісілген әрекеті кезінде кері байланыс принципі бойынша ингибирлеуге сезімтал аллостериялық ақуыз. Треонин мен лизин артық концентрацияда жиналған кезде аспартат киназа ингибирленеді және олардың синтезі тоқтайды, екі аминқышқылдарының кез-келгенінің төмен концентрациясы кезінде процесс белсендіріледі.
Лизиннің үлкен мөлшеріне қол жеткізу үшін екі түрлі мутантты алады. Бірінші типтегі мутанттарда гомосериндегидрогеназа синтезделмейді немесе жұмыс істемейді, нәтижесінде метионин мен треонин синтезі бұғатталады. Мұндай мутанттар гомосерин немесе треонин (метионин) бойынша ауксотрофтар болып табылады; олардағы треониннің жасушаішілік концентрациясы айтарлықтай төмендейді, бұл аспартаткиназадан блокаданы алып тастайды. Сондықтан метионин мен треониннің шектеулі концентрациясы бар ортада мутантты штаммдарды өсіру кезінде олар лизиннің артық мөлшерін түзе алады.
Екінші типтегі мутанттар аспартаткиназаның конформациясын анықтайтын құрылымдық ген үшін ақаулы. Нәтижесінде фермент аллостериялық ингибитор-лизиннің жоғары концентрациясына сезімталдығын жоғалтады.
Культуралық ортада жасуша ішінде синтезделген амин қышқылының жоғары концентрациясын қамтамасыз ететін маңызды фактор жасуша мембраналарының өткізгіштігі болып табылады. Жасуша мембранасының өткізгіштігі мутация арқылы немесе қоректік ортаның құрамын өзгерту арқылы артады. Соңғы жағдайда мәдени ортада биотин тапшылығы пайда болады (1 — 5 мкл/л), пенициллин (2 — 4 мкг/л), детергенттер (егіз-40 және егіз - 60) немесе жоғары май қышқылдарының туындылары (пальмитаттар, стеараттар) қосылады. Биотин жасуша мембранасындағы фосфолипидтердің құрамын бақылайды, ал пенициллин бактериялардың жасуша қабырғаларының биосинтезін бұзады, бұл аминқышқылдарының ортаға шығарылуын арттырады.
Көміртек көзі ретінде аминқышқылдарын өндіруде микроорганизмдер штамдарын өсіру үшін көмірсулар — глюкоза, сахароза және фруктоза мен мальтоза аз қол жетімді. Қоректік ортаның құнын төмендету үшін қайталама шикізат көміртек көзі ретінде қолданылады: қызылша мелассасы, сарысуы, крахмал гидролизаттары, сульфит сілтілері. Бұл процестің технологиясы сірке қышқылы (1,5% дейін), пропион қышқылы, метанол, этанол (1% дейін) және Н-парафиндер негізінде арзан синтетикалық қоректік ортаны дамыту бағытында жетілдірілуде. Азот көзі ретінде мочевина мен аммоний тұздары (сульфаттар мен фосфаттар) қолданылады.
Табысты даму үшін микроорганизмдерге өсу стимуляторлары қажет, олар жүгері, ашытқы және уыт өскіндерінің сығындылары, Кебек пен ашытқының гидролизаттары, В дәрумендері, сонымен қатар тіршілік ету үшін қажетті макро - және микроэлементтер (P, CA, Mg, MP, Fe және т.б.) қоректік ортаға қосылады. Аминқышқылдарының биосинтез процесіне ауамен қамтамасыз ету айтарлықтай әсер етеді, ал аэрация дәрежесі әр нақты амин қышқылын өндіруге жеке болады. Стерильді ауа арнайы турбиналық араластырғыштармен қамтамасыз етіледі. Тәжірибелер көрсеткендей, лизин микроорганизм жасушаларының өсуінің экспоненциалды фазасының ортасынан бастап мәдени ортада пайда болады және оның соңына дейін жетеді. Сондықтан технологиялық процестің бірінші кезеңінде өндірушінің биомассасы қалыптасады, ол күн ішінде арнайы себу аппараттарында өсіріледі (рН 7,0 — 7,2; температура 28 — 30 °C), содан кейін қоректік ортаға толтырылған өндірістік ферментер беріледі. Лизин ашыту басталғаннан кейін 25-30 сағаттан кейін культуралық сұйықтыққа ене бастайды. Ашыту процесі аяқталғаннан кейін (55 — 72 сағаттан кейін) сұйық фаза микроорганизм жасушаларының культурасынан фильтрация арқылы бөлініп, одан лизинді оқшаулау үшін қолданылады.
Лизиннің жоғары тазартылған препараттары катеонитте ион алмасу хроматографиясы әдісімен культуралық сұйықтық фильтратын фракциялағаннан кейін алынады.Осы мақсатта лизин катион пішініне ауыстырылады:
Бұл процесс үшін сүзінді рН 1,6—2,0 (рН < рК,) дейін тұз қышқылымен өңделеді. Екі оң зарядталған ионогенді топтамаға ие бола отырып, лизин барлық басқа катиондар шыққаннан кейін 0,5 — 5% аммоний гидроксиді ерітіндісімен жеке қосылыс түрінде шайырға қатты сіңіріледі және одан элюацияланады. Элюат вакуумда 60 °С температурада шоғырландырылады, монохлоргидрат пішініне ауыстырылады, содан кейін кептіріледі және қайта кристалдану арқылы қосымша тазартылады. Нәтижесінде 97 — 98% тазалықтағы кристалды лизин препараттары алынады, олар тамақ өнімдерінің тағамдық құндылығын арттыру үшін және медицина өнеркәсібінде қолданылады.
Лизиннің жоғары тазартылған препараттарынан басқа, оның тауарлық формасының басқа түрлері алынады: лизиннің сұйық концентраты (LKL), лизиннің құрғақ азықтық концентраты (KKL) және бірінші препаратпен салыстырғанда тазартудың салыстырмалы түрде төмен деңгейімен сипатталатын жоғары концентрацияланған азықтық препараттар.
Микробиологиялық синтез арқылы антибиотиктерді алу микроорганизм жасушасында жүзеге асырылатын биосинтезге негізделген және келесі негізгі кезеңдерді қамтиды:
- продуценттердің жоғары өнімді штаммдарын іріктеу;
- қоректік ортаны таңдау;
- биосинтез (ашыту) процесі);
- антибиотикті оқшаулау және тазарту.
Микробиологиялық синтез дақылдандыру ортасын дайындаумен басталады. Субстрат мирооганизмді жақсы өсіру керек, арзан және тиімді болуы тиім. Қоректік ортаны алдымен биореакторда ылғалды бумен қысым қолданып стерилизациялайды.
Сол мезгілде егілетін материалда дайындалады, продуцент штамның таза дақылы колбада, зертханалық және тәжірибе өндірістік ферменттерде біртіндеп көбейтіледі.
Келесі кезең – 7-10 тәулік бойы аэробты, тереңділік, оқтынды ферментацияжүпеді.
Ферментация кезінде температура, рН, рО қадағаланып отырады, дақылдық орта тұрақты араластырып отырады, көбікті басу үшін химиялық және механикалық тәсіледр қолданылады. Көбіне екі фазалық дақылдандыру қолданылады; алғашында арзан және тиімді субстратта биомассаны тез жинап алады, кейін қоректік ортаға идиофазада екіншілік метаболиттерді синтездейтін ферменттерді индукциялайтын, өнімдікті күшейтетін бастапқы факторлары кіргізеді. Осындай заттарды дақыл өсіп жатқанда, экспоненциалық фазаның аяғында қосады. Антибиотиктердің өсі бәсеңдеген фазада, идиофазада жетеді.
Антибиотиктерді бөліп алу және тазалау барысында экстракция, иондық алмасу, тұнбалау т.б. әдістер қолданылады.
Экстракция дегеніміз – антибиотиктерді бір ерітіндіден екіншіге көп рет ауыстырар алдында оларды тұндырады яғни, бірнеше ретқайтара кристаллизация жасайды.
Ионды алмастыру сорбциясы негізінде антибиотиктердің теріс зарядталған иондары катионды шайырға жабысады, Енді керісінше шайырға жабысқан антибиотиктерді ерітіндімен айырып алады.
Тұнбалау әдәсәнде антибиотик органикалық затпен немесе бейорганикалық затпен байланысып тұнбаға түседі. Әрі қарай оның экстракциясы жүреді.
Күкірт қышқылын өндіру.
Күкірт қышқылы – түссіз, ұшпайтын, май тәріздес сұйық зат. Қайнау температурасы 337°С, тығыздығы – 1,84 г/см3
Күкірт кышкылын өндіру(Зоя апайдың през)
- Таза Н2SO4 түссіз май тәрізді сұйык зат. Ол 10,40 С температурада кристалдык зат болып катады. Ал 296.20 С температурада кайнайды.
- 1 моль Н2S04 суда ерiгенде 36 кДж жылу беліп шыгарады, өйткені ол сумен гидрат түзеді.
- Кұрамындағы коспаларга және концентрациясына байланысты күкірт қышкылы үш түрге бөлінеді:
- Техникалык Н2SO4 (купорос майы) -92,5%.
- Олеум 18,50% SO3 моногидрат курамында бос калпында болады, мунара кышкылы 75% Н2SO4 (нитроза эдісімен өндірілген).
- Аккумулятор кукірт кышкылы 92-94% Н2 SO4. Өте таза.
Күкірт кышкылын өндіру
Х гасырда алғаш рет 940 л күкірт кышкылын табиги купорос сланцесымен темір купорос коснасын кыздыру аркылы өндірген, осы себеттен ондірісте техникальқ купорос майы деп аталады.
- Қазіргі кезде күкірт кышкылын негізгі екі әдіспен өндіреді: Контактілік эдіс (Олеум 20% SO,. купорос майы 92,5% НSO, аккумляторлык кышкыл)
- Нитрозалык әдіс (мұнаралык) (75-77% H2SO4,)
3 сатыдан тұрады:
1. Газдарды тазарту. Катализаторға зиян келтіретін заттардан газды тазартамыз.Күйдірген газдан тозаңдарды бөліп алғаннан кейін оны катализаторға зиян келтіретін мышьяк, селен , фтор т.б. заттардан тазартады. Осымен қатар өте қымбат қоспааһлар селен, теллур, т.б. бөлініп алынады.
2. SO2-ні SO3-ке катализатор қатысымен тотықтыру. Күкірт диоксидін катализатордың қатысымен тотықтыру күкір қышқылын өндіру үдерісінің негізгі сатысы:
2SO2 + O2 = 2 SO3 +189 кДж (500°C)
Катализатор ретінде Pt, темір оксиді , ванадий оксиді қолданылады.
Pt (платина) – ең активті катализатор, бірақ құны өте қымбат және тез уланады.
Темір оксидінің құны төмен, мышьякпен уланбайды, каталитикалық активтілігі тек қана 625 °С температурадан басталады, активтілігі басқалардан төмен.
Ванадий катализаторының активтілігі Pt-дан төмен болғанымен, құны төмен. Мышьякпен улануы Pt-дан мыңдаған есе аз.
Күкірт қышқылы зауыттарында промоторланған 7% V2O5-ті, промотор ретінде сілтілік металдар оксиді (K2O) қолданылады. Катализатор мөлшері – 5мм.
3. Күкіт ангидридін абсорбциялау
SO3 + H2O= H2SO4 + 92000 кДж
Сызбанұсқасы:
1. Күйдірілген SO2 газын жуғыш мұнараға 70% H2SO4 еріткіштермен жуып,тазалаймыз. Шаң-тозаң мен катализаторды улайтын заттардан тазалаймыз.
2. Электростатикалық сүзгіден өткізіп, сүзіп аламыз.
3. Сүзгілен соң, кептіру мұнарасында, 98%-дық H2SO4 –пен кептіреміз. Бұл H2SO4-тің суды тартып алатын қасиетіне байланысты.
4. Кептірге соң, жылуалмастырғышқа апарамыз, онда температурасын жоғарылатамыз.
5. Температурасын жоғарылатқан соң, байланыс контактілік аппаратына әкелеміз. Бұнда SO2 газы SO3 – ке айналады. Температура 400-500°С. Ванадий катализаторы қолданылады. Контактілік әдістің 2-сатысы жүреді. Мұнда жылу бөлінеді: бөлінген жылуды жылуалмастырғышқа апарамыз.
6. Одан соң, тоңазытқышта 30-40°С-қа дейін суытып аламыз.
7. Суытып алған соң, сіңіру мұнарасына әкелеміз. SO3 үстіне купорос майын 92,5% H2SO4 құйып абсорбциялаймыз.Сіңірілген соң, олеум (H2SO4 * SO3) түзіледі. Олеум құрамындағы SO3 сумен әрекеттесіп SO3 + H2O = H2SO4 түзіледі. Осы түзілген H2SO4 олеум құрамындағы H2SO4 –пен әрекеттесіп, концентрациялы H2SO4 алынады.
Артықшылығы: өте таза H2SO4 алынады.
Нитрозалық әдіс
Катализатор ретінде азот оксидтері (N2O3 нитроза ) қолданылады.
- ü SO2 – ні алу
- ü SO2 – ні сіңіру
- ü SO2 – нің нитрозамен тотығуы
- ü Нитрозаны азот оксидтерінен босату (денитрация)
- ü Газ фазасында нитрозадан бөлінген азот оксидінің оттегімен тотығуы
- ü Азот оксидтерін H2SO4 –пен сіңіру
2NOHSO4 + H2O = 2 H2SO4 + N2O5
SO2+H2O = H2SO3
H2SO4 + N2O3 = H2SO4 + 2NO
2NO+O2= 2NO2
NO2+ NO= N2O3
Кемшілігі: өте лас H2SO4 алынады, 75-77% H2SO4
Тыңайтқыш алуда қолданылады.
Артықшылығы: экономикалық жағынан тиімді, схемасы қарапайым.
Технологиялық сызбанұсқасы:
Мұнаралар сыртқы Болат қабаты бар қышқылға төзімді керамикалық плиталардан жасалған. Ішінде олар қышқылға төзімді керамиканың саптамасымен тығыз толтырылмаған.
Бірінші кезеңде, екі әдіс үшін де бірдей, SO2 күкірт ангидриті алынады. Бастапқы шикізат, негізінен, құрамында күкірт бар кез-келген зат болуы мүмкін: табиғи темір сульфидтері (ең алдымен FeS2 пириті), сонымен қатар мыс және никель сульфидтері, сульфидті полиметалл кендері, CaSO4.2H2O гипсі және қарапайым күкірт. Күкірт қосылыстары бар жанғыш қазбаларды (көмір, мұнай) өңдеу және жағу кезінде шығарылатын газдар көбірек қолданылады.
Алынған SO2 H2SO4 дейін тотығады, ол үшін азот оксидтері нитрозды әдіспен қолданылады. Осы кезеңнен бастап екі әдіс бір-бірінен ерекшеленеді [5].
Арнайы тотықтырғыш мұнарада no және NO2 азот оксиді ауамен араласады, осылайша жартысы no және NO2 болады.
2NO + O2 = 2NO2 (1.26)
Нәтижесінде газ қоспасында no және NO2 тең болады. Ол 75% күкірт қышқылымен суарылатын мұнараларға беріледі; мұнда азот оксидтерінің қоспасы нитрозиллер қышқылын алу үшін сіңеді:
NO + NO2 + 2H2SO4 =2NO(HSO4) + H2O (1.27)
Нитроза деп аталатын күкірт қышқылындағы нитрозиллер қышқылының ерітіндісі бірінші және екінші мұнараларда суарылады, онда SO2 қарсы ағынмен ағып, су қосылады. Нитрозиллер қышқылының гидролизі нәтижесінде азот қышқылы түзіледі:
NO(HSO4) + H2O=H2SO4 + HNO2 (1.28)
Ол теңдеу бойынша SO2 тотықтырады:
SO2 + 2HNO2=H2SO4 + 2NO (1.29)
Алғашқы екі мұнараның төменгі бөлігінде 76% күкірт қышқылы жиналады, әрине, нитрозаны дайындауға жұмсалған мөлшерден көп (өйткені "жаңа туған" күкірт қышқылы қосылады). Азот оксиді no қайтадан тотығуға оралады. Оның белгілі бір мөлшері пайдаланылған газдармен өлшенетіндіктен, жүйеге азот оксидтерінің көзі ретінде қызмет ететін HNO3 қосу керек.
Мұнара әдісінің кемшілігі - алынған күкірт қышқылының тек 76% концентрациясы бар (жоғары концентрацияда нитрозиллер қышқылының гидролизі нашар жүреді). Күкірт қышқылын буландыру арқылы шоғырландыру қосымша қиындық тудырады. Бұл әдістің артықшылығы-SO2 құрамындағы қоспалар процестің барысына әсер етпейді, сондықтан бастапқы SO2 шаңнан, яғни механикалық ластанудан тазарту жеткілікті. Әрине, мұнара күкірт қышқылы жеткілікті таза емес, бұл оны қолдануды шектейді
H2SO4 медицинада қолданылуы:
MgSO4*7H2O магнезия іш қату кезінде айдау мақсатында; BaSO4 рентгеноскопия үшін ішуге арналған; иньекция түрінде гипертония және жүрек ауруларының алдын-алу үшін қолданылады.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІСІ:
Ол мырыш, қорғасын және мыс өндірісінің күкірт бар газдарын жою кезінде пайда болады, әртүрлі технологиялар бойынша үш учаскеде жүзеге асырылады.
Өнімнің атауы:
техникалық күкірт қышқылы.
Өндіріс орны
Өскемен металлургия кешенінің күкірт қышқылы зауыты.
Технологиялық сызба
Мырыш, қорғасын және мыс өндірістерінің құрамында күкірт бар газдарын кәдеге жарату кезінде күкірт қышқылын алу түрлі технологиялар бойынша үш учаскеде жүзеге асырылады. "Гипрохим" институты әзірлеген БҚ мырыш зауытының газдарын кәдеге жарату. Технология 1955 жылы игерілді.
В том числе, по компаниям ниже:
ТОО `СОВМЕСТНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ СЕРНОКИСЛОТНЫЙ ЗАВОД КАЗАТОМПРОМ`, ТОО `СКЗ-ПИРИТ`, ТОО `КОРПОРАЦИЯ КАЗАХМЫС`, ТОО `СКЗ-U `, ТОО `КАЗЦИНК`, ТОО `КАЗФОСФАТ`
Көмірсутек шикізатының пиролиз процесі.
Көмірсутек пиролизі-бұл ауаның жетіспеушілігімен органикалық табиғи қосылыстардың термиялық ыдырауы.
Көмірсутек шикізатының термиялық пиролизі процесі төмен молекулалы олефиндерді - этилен мен пропиленді алудың негізгі тәсілі болып қала береді.
Пиролиз қондырғыларының қолданыстағы қуаты этилен бойынша жылына 113,0 млн т немесе әлемдік өндірістің шамамен 100% - ын және пропилен бойынша жылына 38,6 млн т немесе әлемдік өндірістің 67% - дан астамын құрайды. Қалғаны-пропилен өндірісінің 30% - ы каталитикалық крекингке, шамамен 3% - ы баяу кокстеу және висбрекинг процестерінің газдарынан келеді.
Әлемде этилен мен пропиленді тұтынудың орташа жылдық өсімі 4% - дан асады.
Этилен мен пропилен өндірумен қатар пиролиз процесі сұйық пиролиз өнімдерінен алынған ілеспе С4 пиролизінен және бензолдан бөлінетін дивинилдің негізгі көзі болып табылады.
Әлемдік дивинил өндірісінің шамамен 80% - ы және бензол өндірісінің 39% - ы көмірсутектер пиролизімен жүзеге асырылады.
Пиролиз процесі жоғары температураға ұшыраған кезде, оттегінің шектеулі болуы және су буының болуы кезінде органикалық қосылыстардың төмен молекулалық салмағы бар көмірсутектерге деструктивті түрленуінен (термиялық ыдырауынан) тұрады. Соңғы нәтиже процестің таңдалған бағытына байланысты. Шартты түрде пиролиздің екі бағытын бөлуге болады: шикізат және қалдықтарды залалсыздандыру. Өнеркәсіпте шикізат бағыты барынша дамыды және кеңінен қолданылды. Ол сұйық өнімдермен (шайырлы қалдық) және пиролиз газымен бірге қатты көміртегі қалдығы (кокс) түрінде пайдалы өнімдер алу үшін бастапқы органикалық шикізатты өңдеуге бағытталған, олар өз кезегінде одан әрі органикалық және мұнай-химия синтезі үшін материал ретінде қызмет етеді. Процестің мақсатты өнімі-этилен, пропилен, бутилен сияқты қанықпаған көмірсутектерге бай пиролизді газ. Мақсатты өнімдерден басқа, хош иісті қосылыстар (бензол, толуол және т.б.) сияқты шайырлы қалдықтардағы процестің жанама өнімдері де қызығушылық тудырады. Екінші жол органикалық қосылыстары бар өнеркәсіптік қалдықтарды залалсыздандыруға бағытталған. Оны жүргізу барысында өнеркәсіп үшін құнды болып табылатын қатты, сұйық және газ тәрізді өнімдер де шығарылады. Пиролиз өнімдерінің өнімділігі мен құрамы шикізаттың қасиеттеріне және процестің температуралық режиміне байланысты.
Термототықтандыру крекингі (пиролиз). Бұл үрдіс оттегінің
қатысуымен жүреді, экзотермиялық. Бұдан бөлінген темература крекинг үрдісінің оптималды температурасын ұстауға пайдаланылады. Термокрекингке керекті жылуды метанның бір бөлігін жағу арқылы алады:
CH4 + O2 CO2 +2 H2 + 802 кДж .
Термототықтыру крекингісінің негізгі реакциясы:
CH4 +1/2 O2 CO +2 H2 + 32 кДж .
2CH4 - C2H4 + 3 H2 - 376 кДж .
Пиролиз пешінде температура 14500С шамасында болады. Метан-оттек қатынасы: 2,0:1,6. Екі газды жеке-жеке 400-6000С температурада қыздырып, үлкен көлемдік жылдамдықпен реакция жүретін камераға жібереді, онда~ 0,003-0,006 сек. ғана болады. Крекинг өнімдерінің құрамында ацетиленнен басқа Н2, күйе, СО болады. Массасы 1 т С2Н2 өндіргенде бөлініп шығатын сутектен 3-4 тонна аммиак синтездеуге болады.
Крекинг пеші
1 араластыру камерасы
2 камерада 1300-1400 градус пиролиз жүргіземіз метан мол ыдыратамыз реакция 0,003-0,006 сек жүруі керек
3 ацетилен мұздатқышка жібереді. Сутегі мен синтез газ түзіледі
Көмірсутек пиролизі-бұл ауаның жетіспеушілігімен органикалық табиғи қосылыстардың термиялық ыдырауы.
Өнеркәсіптік жағдайда көмірсутектердің пиролизі 800-900 °C температурада және атмосфералық қысымға жақын қысым кезінде жүзеге асырылады (пирозмеевикке кіре берісте ~ 0,3 МПа, шығу кезінде - 0,1 МПа артық).
Пирозмеевикте шикізаттың болу уақыты 0,1-0,5 сек.
Шартты түрде пиролиздегі барлық реакцияларды бастапқы және қайталама деп бөлуге болады:
- бастапқы реакциялар реакция массасының газ көлемінің ұлғаюымен жүреді. Бұл, негізінен, жоғары молекулалық парафиндер мен нафтендік көмірсутектердің бөліну реакциясы, молекулалық массасы аз көмірсутектер пайда болады.
- конденсацияның қайталама реакциялары негізінен пиролиздің кейінгі кезеңдерінде жүреді.
Реакция өнімдері молекулаларының молекулалық массасының ұлғаюына байланысты реакция массасының газ тәрізді көлемінің төмендеуі байқалады.
Негізінен, конденсация/поликонденсация реакциясы нәтижесінде нафталин, антрацен сияқты хош иісті, көп ядролы хош иісті көмірсутектердің түзілу реакциясы термиялық тұрақты хош иісті көмірсутектердің синтезіне әкеледі, соның ішінде Дильс-Альдер типті реакциялар.
Сондай-ақ, қайталама реакцияларға өнеркәсіпте пек деп аталатын әртүрлі паста тәрізді сутегі көміртегі қосылыстарының түзілу реакциясы жатады.
Сутегі жоқ, өте жоғары температурада күйген өнім Кокс деп аталады.
Пиролитикалық кокс қасиеттері бойынша тас көмір коксынан ерекшеленеді.
Реакциялардың бастапқы (ауыр молекулалардың ыдырауы) және қайталама (поликонденсацияланған хош иісті көмірсутектердің синтезі) шартты түрде бөлінуі.
Пиролиздің қайталама реакцияларының жылдамдығын азайту үшін пиролиз шикізатын су буымен сұйылту қолданылады. Нәтижесінде көмірсутектердің парциалды қысымы төмендейді және Ле-Шателье принципіне сәйкес реакция аймағындағы қысымның төмендеуі көлемнің ұлғаюымен жүретін реакциялардың, яғни бастапқы реакциялардың жүруіне ықпал етеді.
Этан, Бутан, тікелей жұмыс істейтін бензин үшін будың шикізатқа қатынасы әдетте 0,3 : 1,0, 0,4 : 1,0, 0,5 : 1,0 тиісінше.
Пиролиздің құбырлы реакторлары өнеркәсіпте кеңінен таралды.
Пиролиз пештері 2 бөліктен тұрады - Радиант және конвекция.
Радиантты бөлімде осы бөлімнің қыздырғыштарында жанармай газының жану жылуымен жылытылатын құбырлы пиролиз реакторлары (пирозмеевиктер) бар.
Пирозмеевиктер қыздырғыштардың жалыны "жағылған" пештің радиантты бөлігінің ішкі кірпішінен жылу сәулесімен жылытылады.
Пештің конвекциялық бөлігінде шикізатты алдын-ала қыздыру, пиролиздің басталу температурасына дейін (600-650 °C) сұйылтылған су буы Радиант секциясынан түтін газдарымен конвективті жылу беру арқылы жүзеге асырылады.
Температураны дәлірек реттеу үшін пештің шығысындағы екі бөлімде де түтін газының жылдамдығын реттеу үшін шибері бар сорғыш желдеткіш орнатылған.
Шикізатты қыздырудан және сұйылту буынан басқа, конвекциялық бөлікте қазандықтың қоректік суы қыздырылады, ол пештің шығысындағы пиролиз өнімдерін салқындату үшін қолданылады - қатайту және буландыру аппараттарында.
қаныққан бу жоғары қысымды бу шығару үшін қолданылады, ол өз кезегінде пирогаз компрессорының Бу турбинасын айналдыру үшін қолданылады.
Пиролиз пештерінің соңғы модельдерінде қаныққан буды қажетті температураға дейін (550 °C) қыздыру модулі конвекциялық бөлікке енгізілді.
Нәтижесінде пиролиз пештерінің соңғы модельдерінде жылуды пайдалану тиімділігі 91-93% құрайды.
Пиролиз кезінде процестің селективтілігін және өнімнің шығуын арттыру үшін реакция аймағында шикізаттың болу уақытын азайтып, температураны көтеру керек. Қазіргі уақытта заманауи пештердегі байланыс уақыты шамамен 0,2 секундты құрайды., ал пиролиз температурасы 870-900 °C-қа жетеді.
Пиролиз пештерін жасаушы компаниялардың көпшілігі ауыспалы диаметрлі құбырлармен тармақталған пирозмеевиктерді конструктивті орындау жолымен жүрді.
Сонымен , егер бастапқыда пирозмеевиктер пештің құрылымдық өлшемдерін азайту үшін тең бөліктерге (катушкаларға) бүгілген тұрақты диаметрлі ұзын құбыр болса, қазір пирозмеевиктер шағын диаметрлі Ø - нің көптеген кіріс құбырларынан (10 - 20) жасалған, олар біріктірілген, нәтижесінде шығуда катушкалар әлдеқайда үлкен 1-2 құбырдан тұрады Ø.
Мұндай пирожныйларда бастапқы аймақта жоғары жылу кернеуіне қол жеткізіледі, ал соңында қабырға температурасы Кокс түзілу процесінде жоғары рөл атқарады.
Бастапқыда Радиант секциясындағы пирозмеевиктер көлденең қалыпта болды, мұндай пештердегі байланыс уақыты кемінде 1,0 секунд, пиролиз температурасы 800 °C - тан аспады.
Көлденеңінен радиантный пирозмеевиктің тік еркін ілінетін құбырларына өту пиромеевиктердің ыстыққа төзімді, сынғыш материалдарын пайдалануға мүмкіндік берді, бұл жоғары температуралы режимі бар пештердің пайда болуына және пирозмеевиктерде ағынның қысқа уақытына әкелді.
Жағымсыз қайталама реакциялар жүруінің күрт алдын алу үшін пештен шыға берісте шыңдау-буландыру аппараттары (ЗИА) орнатылады.
ЗИА құбыр кеңістігінде реакция өнімдері 450-550 °C температураға дейін күрт салқындатылады (қатаяды).
Құбыраралық кеңістікте жоғары қысымды бу шығару үшін пайдаланылатын қазандық суының булануы орын алады.
ЗИА пеш блоктарының схемасына кіріспе пиролиз өнімдерінің жылуын жоғары қысымды бу шығарып тастауға мүмкіндік берді.
Меншікті жоғары қысымды будың болуы электр жетегі бар компрессорларды бу турбинасы бар компрессорларға ауыстыруға әкелді, бұл пиролиз өнімдерінің айтарлықтай с/құнына әкелді.
Реакция өнімдерін газ бөлудің абсорбциялық схемасынан төмен температуралы фракциялауға толық көшу төменгі олефиндердің жоғары сапалы - полимерлеу тазалығына әкелді.
Химиялық талшықтар өндірісі. Медицинада пайдаланылатын талшықтар
Химиялық талшықтар туралы жалпы мағлұматтар
Жасанды талшықтар алу мүмкіндігін бірінші болып XVII ғасырда ағылшын Р.Гук айтқан еді, бірақ өнеркәсіпте жасанды жібек XIX ғасырда ғана алынды.
Целлюлозалық талшықтардан ең бірінші нитратты жібек (1890 ж.), кейін- мыс-аммиакты және вискозды жібектер алынды. Ацетатты жібек бірінші дүниежүзілік соғыстың соңына қарай алынды. Россиядағы вискозды жібек шығару жөніндегі бірінші завод Мытищиде салынды.Ол 1913 жылы 136 т вискоза талшығын өндіру химиялық заводтарда алынады. Химиялық талшықтар жүнге қарағанда 100 есе көп пайдаланылады.
Шығу тегіне байланысты талшық табиғи, химиялық болып екіге бөлінеді. Табиғи талшық: органикалық жəне бейорганикалық болып бөлінеді. Органикалық талшыққа өсімдіктен алынатын (мақта, сығыр, кендір кенеп жəне т.б.) талшықтар, ал бейорганикалық табиғи талшыққа асбест жатады. Табиғи талшықтың өзіндік құны жоғары жəне механикалық, химиялық қасиеттері төмен. Химиялық талшықтар жасанды жəне синтетикалық болып бөлінеді. Табиғи полимерлерді қайта өңдеп талшықтарды жасанды талшықтар, ал синтетикалық полимерлерден алынғандарын синтетикалық талшықтар деп атайды. Жасанды талшықтар алу үшін табиғи полимер ретінде целлюлоза немесе мақтаны жинап алғаннан кейін қалатын мақта мамығы қолданылады. Полимерді балқыту немесе еріту арқылы алуға болады. Бірақ полимерді балқытуға болмайды, өйткені ол қыздырғанда ыдырайды. Демек, оны еріту мүмкіншіліктерін қарастыру керек. Еріту үшін целлюлозаны химиялық əдістермен өңдеу керек.
Химиялық талшықтары өңдіру технологиясы:
Процесс 4 сатыдан тұрады.
1. бастапқы материалды алу:
Молекула құрылымының сызықты болуы
Молекулалық салмағы 15000 нан 100000 ға дейін болуы керек.
Полимердің таза болуы.
2. балқыған немесе ерітінді күйіндегі иіретін полимерді дайындау
Концентрациясы 7-25 пайызды, тұтқырлығы керекті мөлшердегі иірілетін ерітіндіні полимерді еріткішке ерітіп дайындайды. Еріткіш ретінде сілті, ацетон, спирт және т.б. қолданылады.
3. Талшықты формаға келтіру (иіру)
Иіру массасын түбінде 100-ден 6000-ға дейін тесіктері бар фильерге жібереді. Фильердегі тесіктер жұлдызша, үшбұрыш пішінді болып келеді. Иіру массасының түріне қарай ылғал, құрғақ иіру әдістері болып бөлінеді.
4. Өңдеу (әшекейлеу)
Өңдеу сатасы талшыққа әртүрлі қасиеттер беруден тұрады. Ол үшін талшықтар барлық қоспалардан мұқият жуылады. Ағартылады, боялады, сабын немесе сілті ерітіндісімен өңделеді.
Медицинада Полимерлі материалдар қалпына келтіру хирургиясында полиметилметакрилаттан протездер жасау үшін (бет бөліктері, көз протездері), операция кезінде қан тамырлары мен өңештің бөліктерін ауыстыру үшін (полиэтиленнен, поливинил спиртінен жасалған байланыстырушы түтіктер), операциядан кейін тігістер салу үшін қолданылады (полиамидтерден және поливинил спиртінен жасалған талшықтар). Суда еритін синтетикалық полимерлер, мысалы поливинилпирролидон, қан құю кезінде қан сарысуын алмастырғыш ретінде кеңінен қолданылады. [c.726]
Синтетикалық полимерлер медицинада қан тамырларының, буындардың, жүрек клапандарының, көздің, түрлі тіндердің протездерін жасау үшін қолданылады. Синтетикалық талшықтар хирургиялық тәжірибеде тігіс материалы ретінде өзгереді. Арнайы полимерлер жасалды, олардан қан құюға арналған жабдықтар, Түрлі катетерлер мен медициналық түтіктер жасалды.
ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ӨНДІРІСІ:
"Химволокно" ЖШС» Қостанай қаласында орналасқан.
Қызметінің негізгі бағыты – термосақталған синтетикалық талшық пен синтетикалық түбіт (халлофайбер) өндіру. Ватин өндірісінің технологиялық процесін негізге ала отырып, компанияның технологиялық бөлімі жақсартылған көрсеткіштері бар синтепон жасау әдісін жасады.Синтепон ЖШС "Химволокно" ені 1,5 м және тығыздығы 80г/ш.м. - ден 400г/ш. м. - ге дейін кенеп түрінде шығарылады, сондай-ақ силикондалған синтепон шығарылады, ол 30% немесе 50% силикондайтын талшықтан тұрады, бұл оны одан да жұмсақ және жұмсақ етеді. Біздің өндірісіміздің синтепоны тігін өнеркәсібінде де, жиһаз өнеркәсібінде де қолданылады.
Қысқа уақыт ішінде мата төсеу және үй тоқыма тігу желілері ашылды.Негізгі өнім-синтепонға негізделген өнімдер, ең алдымен жастықтар мен көрпелер. Барлық өнімдерді тігу үшін жоғары сапалы табиғи және синтетикалық маталар қолданылады.
Ctrl
Enter
Заметили ошЫбку
Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Написать комментарий
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.