Химическа промишленост

Петролна рафинерия в Луизиана – химическа промишленост.

Химическата промишленост обединява компании, които произвеждат химически вещества. Тя е център на съвременна световна икономика, преобразувайки суровини (нефт, природен газ, въздух, вода, метали, минерали и др.) в различни продукти.


ИсторияРедактиране

 
Рисунка на химическите фабрики на германската компания BASF, 1866 г.
 
Дестилационни колони.

Въпреки че химикали се произвеждат и използват през голяма част от човешката история, зараждането на тежката химическа промишленост (производство на химикали в големи количества за различни приложения) съвпада с началното на Индустриалната революция като цяло.

Индустриална революцияРедактиране

Един от първите масово произвеждани химикали чрез промишлени процеси е сярната киселина. През 1736 г. е разработен процес за добиването ѝ, включващ нагряването на селитра, което позволява на сярата да се оксидира и да взаимодейства с вода. Джон Роубък и Самюъл Гарбет първи основават голяма фабрика за производство на сярна киселина в Престонпанс, Шотландия, през 1749 г. В производствения процес те използват оловни кондензационни камери.[1][2]

В началото на 18 век дрехите се избелват със стара урина или кисело мляко и поставянето им под слънчева светлина в продължение на дълго време. Сярната киселина започва да се използва като по-ефективно средство заедно с варовик към средата на столетието. Все пак, откриването на хлорната вар от Чарлз Тенант ускорява създаването на първата голяма химическа компания. Неговата смес от хлор и сух калциев хидроксид се оказва евтин и успешен продукт. Той открива фабриката си северно от Глазгоу, а производството му нараства от 52 тона през 1799 г. то почти 10 000 тона само пет години по-късно[3]

Натриевият карбонат се използва от древността за производство на стъкло, платове, сапун и хартия, а източникът на поташ в Западна Европа е предимно пепелта от дървесина. Към 18 век този източник става все по-неикономичен, поради обезлесяването. Поради тази причина, Френската академия на науките обявява награда от 2400 ливри за разработването на метод за добиване на основи от морската сол. Процесът на Льоблан е патентован през 1791 г. от Никола Льоблан, който скоро след това построява завод в Сен Дени.[4] Наградният фонд така и не му е връчен, поради настъпването на Френската революция.[5] Впоследствие процесът на Льоблан става по-успешен във Великорбитания.[5] Когато през 1824 г. данъците върху производството на сол са премахнати, британската карбонатна промишленост бързо се разраства и химическите цехове на Ливърпул и Глазгоу бързо се превръщат в най-големите центрове за химикали в света. Към 1870-те години британското производство на карбонати съставлява 200 000 тона годишно, което надминава това на всички останали страни в света, взети заедно.

С узряването на Индустриалната революция, големите фабрики започват да произвеждат все по-разнообразни химикали. В началото, големи количества вторични аклални продукти се изхвърлят в околната среда, което довежда до приемането на първите екологични регулации през 1863 г. Те включват строгото инспектиране на заводите и налагат тежки глоби върху компаниите, надхвърлящи допустимите граници на замърсяване. Скоро след това започва да се измислят методи за оползотворяването на вторичните продукти.

В Белгия, промишленият химик Ернест Солвей разработва т. нар. процес на Солвей през 1861 г. През 1864 г. той, заедно с брат си, построява завод в белгийския град Шарлероа, а през 1874 г. двамата отварят още по-голям завод в Нанси, Франция. Новият процес се доказва като по-икономичен и по-екологичен в сравнение с метода на Льоблан. Същата година Лудвиг Монд посещава Солвей, за да купи правата да използва процеса. След това отваря химически завод в Англия. Монд играе ключова роля в комерсиалния успех на процеса на Солвей. В периода 1873 – 1880 г. той внася промени по процеса, премахващи вторичните продукти, които биха могли да забавят или възпрепятстват производството на натриев кабонат.

РазрастванеРедактиране

Към края на 19 век настъпва експлозивен растеж както в количеството продукция, така и в разнообразието на произвежданите химикали. Големи химически предприятия се зараждат в Германия, после и в САЩ.

Пътят на производството на изкуствени торове за селското стопанство е прокаран от сър Джон Лоус в построената му за целта лаборатория. През 1840-те години той основава голям завод близо до Лондон за производство на монокалциев фосфат. Процесът на вулканизация на каучука е патентован от Чарлз Гудиър в САЩ през 1840-те години. Първата синтетична боя е разработена от Уилям Хенри Пъркин в Лондон. Той частично преобразува анилин в сурова смес, която при извличане с алкохол, образува субстанция с наситен лилав цвят. Той също произвежда и първите синтетични парфюми. В крайна сметка, обаче, германската промишленост става тази, която бързо започва да доминира в областта на изкуствените бои. Немските компании BASF, Bayer и Hoechst произвеждат няколко различни вида бои и към 1913 г. промишлеността на Германия произвежда близо 90% от световния запас на бои и продава около 80% от продукцията си в чужбина.[6][7] В САЩ, Хърбърт Хенри Дау използва електрохимия, за да получи химикали от солена вода, което се оказва комерсиален успех и помага за израстването на химическата промишленост в страната.[8]

Петролната промишленост може да се проследи до нефтените съоръжения на Джеймс Йънг в Шотландия и Абрахам Пинео Геснер в Канада. Първата пластмаса е изобретена от английския металург Александър Паркс. През 1856 г. той патентова целулоид, базиран на нитроцелулоза, третирана с различни разтворители.[9] Промишлената употреба на сапун от растителни масла е започната от братята Левър през 1885 г. в Ланкашър и се основава на химичен процес, включващ глицерин и растителни масла.[10]

Към 1920-те години някои химически компании започват да се сливат в големи конгломерати; IG Farben в Германия, Rhône-Poulenc във Франция и Imperial Chemical Industries във Великобритания. DuPont става голяма химическа фирма в началото на 20 век в САЩ.

В днешно време химическото производство е високотехнологична промишленост, където конкурентоспособността зависи повече от капацитета за инвестиране в изследвания и разработки, отколкото от цената на труда.[11]

ТехнологияРедактиране

От инженерна гледна точка, химическата индустрия включва употребата на химически процеси: химически реакции и методи за рафиниране, при които се получава широка гама от твърди, течни и газообразни материали. Повечето от тези продукти служат за производството на други предмети, макар малка от част от тях (разтворители, пестициди, луга, натриев карбонат и цимент) да са пригодни директно за консуматорския пазар.

Промишлеността включва производството на неорганични и органични химикали, керамика, петролни химикали, селскостопански химикали, полимери, каучук (еластомери), олеохимикали (масла, мазнини, восък), експлозиви и аромати.

Вид на продукта Примери
неорганични промишлени амоняк, хлор, натриев хидроксид, сярна киселина, азотна киселина
органичнин промишлени акрилонитрил, фенол, етилен оксид, карбамид
керамика силициев диоксид
петролни етилен, пропилен, бензен, стирен
селскостопански тор, инсектициди, хербициди
полимери полиетилен, бакелит, полиестер
еластомери полиизопрен, неопрен, полиуретан
олеохимикали соево олио, стеаринова киселина
експлозиви нитроглицерин, амониев нитрат, нитроцелулоза
аромати бензил бензоат, кумарин, ванилин
промишлени газове азот, кислород, ацетилен, диазотен оксид

Въпреки че фармацевтичната индустрия често се счита за част от химическата промишленост, тя има много различни характеристики, които я поставят в отделна категория. Други тясно свързани с химическата промишленост отрасли са производството на нефт, стъкло, боя, мастило, лепило и храна.

В химическите заводи, чрез химически процеси се образуват нови вещества в различни видове съдове за реакция. В повечето случаи, реакциите се случват в специално антикорозионно оборудване под високи температура и налягане в присъствието на катализатори. Продуктите от реакциите се отделят посредством различни техники, сред които: дестилация, утаяване, кристализация, дсорбция, филтрация, сублимация и сушене.

Процесите и продуктите от тях обикновено се тестват по време на и след производството чрез специално предназначени инструменти на място и лаборатории за контрол на качеството, за да се осигури безопасна работна среда и че продуктът съответства на изискваните спецификации. Много организации използват и специален софтуер, за да поддържат качеството на продуктите си и производствените си стандарти.[12]

Продуктите се опаковат и доставят по различни начини: тръбопроводи, цистерни, резервоари, барабани, бутилки и контейнери. Химичните компании често разполагат с лаборатории за научноизследователска и развойна дейност, които разработват и тестват различни процеси и продукти. Те могат да се намират далеч от самите производствени мощности.

Химическата промишленост е суровиноемък и енергоемък отрасъл. Изграждането на мощностите му изисква големи капиталовложения, а повечето от производствата са замърсители на природната среда.

ПроизводствоРедактиране

Полимери и пластмаси като поливинилхлорид, полиетилен, полистирен, полипропилен, поликарбонат, полиетилентерефталат и други представляват към 80% от световната крайна (към потребителите) индустрия.[13]

Веществата се използват, за да се произведе широка разнообразност от потребителски стоки и сервизни индустрии. Химическата промишленост използва 26% от собственото си производство. Търсени стоки измежду водещите индустриални купувачи включват гума, пластмасови продукти, текстил, дрехи, хартия и основни метали. Широко разпространени стоки за бита са сапуните, перилните препарати и козметиката.

Тази индустрия се оценява световно на 3 трилиона долара, като Азия (Китай, Япония, Южна Корея, Индия), Европа (Германия, Франция, Великобритания, Италия) и САЩ са най-големите производители на световно ниво. Най-голямата химическа компания в света по продажби е немската BASF (63,7 млрд. долара за 2015 г.).

В БългарияРедактиране

В България, химическата промишленост започва да се развива от края на 19 век с инвестиции от чуждестранни фирми. С началото на 20 век започват работа множество дребни предприятия, разчитащи на местните суровини и произвеждащи основно стоки за бита. След края на Втората световна война започва бурно развитие на отрасъла, когато са построени повечето от големите химически заводи в страната. Все пак, много от новопостроените заводи не разполагат с пречиствателни съоръжения, което довежда до значителни екологични проблеми в тяхната околност. В същото време, в технологично отношение те значително отстъпват от европейските конкуренти.[14]

ИзточнициРедактиране

  1. Derry, Thomas Kingston. A Short History of Technology: From the Earliest Times to A.D. 1900. New York, Dover, 1993.
  2. Kiefer, David M.. Sulfuric Acid: Pumping Up the Volume. // American Chemical Society, 2001. Посетен на 21 април 2008.
  3. The Chemical Industries In The UK. // American Chemical Society. Посетен на 21 април 2013.
  4. Aftalion, Fred. A History of the International Chemical Industry. Philadelphia, University of Pennsylvania Press, 1991. ISBN 978-0-8122-1297-6. с. 11 – 13.
  5. а б Aftalion, Fred. A History of the International Chemical Industry. Philadelphia, University of Pennsylvania Press, 1991. ISBN 978-0-8122-1297-6. с. 14 – 16.
  6. Aftalion 1991, с. 104
  7. Chandler 2004, с. 475
  8. Electrolytic Production of Bromine – National Historic Chemical Landmark – American Chemical Society. // Посетен на 10 октомври 2016.
  9. UK Patent office. Patents for inventions. UK Patent office, 1857. с. 255.
  10. Jeannifer Filly Sumayku, Unilever: Providing Enjoyable and Meaningful Life to Customers, The President Post, 22 March 2010
  11. Centi, Gabriele. Resources and energy efficiency :the winning strategy for chemical industry. // La Chimica l'Industria (1). януари 2012. с. 64 – 67.
  12. Chemical and Agrochemical Enterprise Quality Management Software. // Sparta Systems, Inc.. Посетен на 20 март 2015.
  13. Singh, Kirpal. 17.2. // Chemistry in Daily Life. PHI Learning Private Limited, July 2012. ISBN 978-81-203-4617-8. с. 132.
  14. География на химическата промишленост В България