Історична роль інженерної діяльності в створенні і розвитку хімічної промисловості
СОДЕРЖАНИЕ: Види мінеральних добрив і органічних барвників, історія їх появи й розвитку; зародження вітчизняного хімічного машинобудування. Історична роль інженерної діяльності, вклад вітчизняних та іноземних вчених та інженерів в утворенні сучасних галузей хімії.ЗМІСТ
Вступ
1. Історична роль інженерної діяльності в створенні і розвитку виробництва мінеральних добрив і виробництва органічних фарбників
1.1 Види мінеральних добрив та історія їх появи й розвитку
1.2 Вклад вітчизняних та іноземних вчених та інженерів в утворенні сучасного вигляду цих галузей хімії
1.3 Роль вітчизняних та іноземних вчених в утворенні та розвитку органічних барвників
2. Внесок інженерної діяльності у створення і розвиток хімічного машинобудування
2.1 Зародження вітчизняного хімічного машинобудування
2.2 Де і як йшла підготовка потрібних кадрів для даної галузі техніки
2.3 Роль інженерів в розробці та налагодженні випуску сучасного обладнання для хімії
2.4 Вклад Сєвєродонецьких фахівців у створення сучасної техніки для різних галузей хімічної промисловості
Висновок
Література
ВСТУП
Тема реферату «Історична роль інженерної діяльності в створені і розвитку виробництва мінеральних добрив і виробництва органічних барвників. Внесок інженерної діяльності у створення і розвиток хімічного машинобудування» з дисципліни «Історія інженерної діяльності».
Мета роботи – ознайомитися з:
- видами мінеральних добрив та історією їх появи й розвитку;
- вкладом вітчизняних та іноземних вчених та інженерів в утворенні сучасного вигляду цих галузей хімії;
- роллю вітчизняних та іноземних вчених в утворені та розвитку органічних барвників;
- історією розвитку Сєвєродонецького об’єднання „Азот” і вкладом вчених і інженерів Сєвєродонецького ДІАП в цю справу;
- розвитком Рубіжанського ПО „Барвінок” і вкладом вчених та інженерів Рубіжанського філіалу НІОПІК у розвиток заводу;
- зародженням вітчизняного хімічного машинобудування;
- роллю інженерів в розробці та налагодженні випуску сучасного обладнання для хімії;
- вкладом Сєвєродонецьких фахівців у створенні сучасної техніки для різних галузей хімічної промисловості.
1. ІСТОРИЧНА РОЛЬ ІНЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ В СТВОРЕННІ І РОЗВИТКУ ВИРОБНИЦТВА МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ І ВИРОБНИЦТВА ОРГАНІЧНИХ ФАРБНИКІВ
1.1 Види мінеральних добрив та історія їх появи й розвитку
Починаючи з 70-х років ХІХ ст. хімічна технологія в тій або іншій формі проникає майже у всі основні галузі виробництва.
Хімічні продукти почали широко застосовувати в сільському господарстві. В цей час налагоджується виробництво одного з видів неорганічних добрив – суперфосфату, а потім і інших. Здобич і обробка мінеральних добрив в цей період складається в особливу область хімії.
Упровадження точних методів хімічного аналізу у вивченні біологічних процесів, що відбуваються в ґрунті, дозволило створити наукову базу для землеробства, підвищити врожайність.
Розвиток хімії і хімічної технології, як було доведено раніше, дозволяє не тільки збільшувати кількість корисних речей і число корисних вживань вже відомих речовин, але і вводить покидьки галузі процесу виробництва і споживання назад в круговорот процесу відтворювання, створюючи тим самим нові можливості і нові ресурси.
Проте, в кінці ХІХ, початку ХХ століть в Російській державі розвитку хімії уділялося мало уваги. Мало, відповідно, випускалося необхідних сільському господарству мінеральних добрив.
Так, в 1914 р. в Російській державі випускалося мінеральних добрив: 89 ум. од., у тому числі азотних – 13,8; фосфорних – 67,3.
Зростання хімії в цілому в Радянському Союзі, до складу якого входила і Україна, почалося практично з 1929г. – першого року І пятирічки розвитку народного господарства.
За період з 1928 по 1940 рр. виробництво мінеральних добрив в СРСР змінювалося таким чином, в ум.од.:
| 1913 | 1928 | 1932 | 1937 | 1940 | |
| всіх добрив | 89 | 135 | 921 | 3240 | 3290 |
| у тому числі: | |||||
| азотних | 13,8 | 11 | 56 | 761 | 972 |
| фосфорних | 67,3 | 111 | 179 | 1473 | 1404 |
| калієвих | - | - | 21 | 356 | 532 |
| фосфоритної муки | 7,9 | 13 | 384 | 650 | 382 |
З початком ВОВ народне господарство країни зазнало величезних втрат, але завдяки тому, що ряд заводів вдалося евакуювати на схід країни, де їх вдалося вже в 1942г. запустити в роботу, що дозволило нарощувати по роках випуск багатьох хімічних продуктів, у тому числі і мінеральних добрив.
| Найменування продукту | Роки | |||
| 1942 | 1943 | 1944 | 1945 | |
| Мінеральні добрива (ум. од.) | 364 | 539 | 776 | 1121 |
Цей випуск складав 1/3 від випуску 1940г.
Після війни були намічені заходи по відновленню зруйнованого народного господарства, у тому числі і хімічної промисловості. До 1950 р. намічалося збільшити виробництво мінеральних добрив в 2 рази. В подальше роки виробництво хімічних товарів неухильно нарощувалося. Нижче приведені дані про виробництво мінеральних добрив з 1940 по 1980 р.
| Найменування продукту | Роки | ||||||
| 1940 | 1950 | 1960 | 1965 | 1970 | 1975 | 1980 | |
| Мінеральні добрива млн./т у тому числі | 3,3 | 5,5 | 13,9 | 31,2 | 55,4 | 90,2 | 103,9 |
| азотні | 1,0 | 1,9 | 4,9 | 13,2 | 26,4 | 41,6 | 49,9 |
| фосфорні | 1,4 | 2,4 | 4,9 | 8,55 | 13,4 | 23,8 | 30,1 |
| калієві | 0,5 | 0,8 | 2,6 | 5,7 | 9,8 | 19,1 | 19,4 |
Збільшення використовування виробництва мінеральних добрив сприяло збільшенню врожайності різних сільськогосподарських продуктів, і в першу чергу, хлібних культур.
1.2 Вклад вітчизняних та іноземних вчених та інженерів в утворення сучасного вигляду цих галузей хімії
У розвиток хімії внесли колосальний внесок наступні росіяни (радянські) інженери і вчені Н.С. Курнаков, Л.А. Чугаєв, І.Н. Черняєв, Н.М. Жайворонків, В.І. Спіцин, А.В. Миколаїв, В.В. Лебединський.
Практично у всіх хімічних виробництвах використовуються каталізатори.
Широко відомі у всіх хімічних виробництвах дослідження в області каталізу А.А. Баландіна, Г.Б. Бореськова, С.С. Лагинова, С.З. Рочинського, М.І. Темкина.
Як наголошувалося вище до мінеральних добрив відносяться наступні види добрив:
- азотні добрива, які включають аміачну селітру, карбамід (або сечовина). Сюди відносять також сульфат амонію і вапняно-аміачну селітру, що містять всього 21% азоту. Аміачна селітра містить 34 % азоту. Останніми роками за рубежем почали використовувати безпосередньо аміак, який виявився дуже ефективним через високий вміст азоту. Але все таки найпоширенішим азотним добривом є аміачна селітра.
- фосфорні добрива, до яких відносять: суперфосфат простий; суперфосфат подвійний; складні, що містять фосфор, фосфоритну муку.
- калієві добрива, до яких відносять хлористий калій, сульфат калію, калімагнезія.
Широкий розвиток виробництва аміачної селітри, як і інших азотних добрив, став можливим лише на базі синтезу аміаку. Аміачну селітру спочатку не застосовували в сільському господарстві через її вибухонебезпеку (відомий випадок вибуху в р. Оппау в 1921 р. з катастрофічними наслідками).
Ще в 1903 р. академік Д.Н. Прянішніков назвав аміачну селітру «добривом майбутнього». Аміачну селітру одержують в результаті переробки аміаку.
Початок широкого промислового виробництва аміачної селітри в СРСР відноситься до 1928-1932 р., коли побудували чотири цехи аміачної селітри, причому один з них був побудований в Донбасі, у м. Горловка (1933р.).
Суть процесу отримання аміачної селітри NH4 NO3 полягає в нейтралізації азотною кислотою аміаку з утворенням водних розчинів нітрату амонію, їх упарювання і подальша кристалізація з утворенням твердого продукту.
Зараз хоча суть технології не змінилася, технологічна схема і апаратурне оформлення невпізнанно змінилися.
Труднощі на початку виробництва були у відсутності апаратури з неіржавіючих сталей і кислототривких сплавів.
Один з найважливіших апаратів цього виробництва
- апарат ІТН (використовування тепло-нейтралізації) поступово удосконалювався, підвищувалася його продуктивність і надійність. Великий внесок у вдосконаленні проектів виробництва NH4 NO3 внесли інженери ГІПРОазот А.К. Ковтун, Б.В. Козлов і ін.
До 1940 р. 60% загального виробництва NH4 NO3 було зосереджене в східних регіонах країни, що зіграло важливу роль у ВВВ, оскільки значно задовольнялася потреба в амселітрі для вибухівки.
Виробництво амселітри гальмувалося через те, що вона злежується в процесі зберігання, тому були потрібні спеціальні добавки. Такі добавки РОПИ і ПАНІ були розроблені інженерами М.Н. Набиєвим і А.І. Ільясовим (м. Черчик) і Манийович М.А. (м. Москва) і їх використовування дало великий народногосподарський ефект.
Найістотнішим в технічному процесі виробництва NH4 NO3 було упровадження способу охолоджування гранул в киплячому шарі.
Ще в 1956-1957 рр. процес грануляції глибоко вивчався у Сєвєродонецьку в ЦЗЛ ЛХК (нині СПО «Азот») інженером Б.Г. Холіним. Нині він зав. кафедри в політехнічному інституті у м. Суми, проф., докт. техн. наук.
Нарощювання виробництва NH4 NO3 продовжувалося з десятиріччя в десятиріччя. Це нарощювання здійснювалося завдяки творчості радянських інженерів. Особливу роль в цій справі слід зазначити інженерів, конструкторів, проектувальників, дослідників ГІАП (м. Москва) і його філіалів, у тому числі і Сєвєродонецького. Нині це Сєвєродонецький інститут «Хімтехнологія».
Треба відзначити, що нарощювання виробництва амселітри проводилося за рахунок будівництва цехів на хімзаводах всіх союзних республік.
У ряду із згаданими вище фахівцями в справі створення сучасного виробництва NH4 NO3 важливу роль зіграли такі фахівці, як В.А. Іванов, В.К. Кисельов, В.М. Ніязов, Т.И. Познякова і ін.
Є досить крупне виробництво амселітри і в м. Сєвєродонецк на СПО «Азот». Грануляційна башта помітно підноситься над корпусами нашого гіганта хімії.
Іншим видом ефективного азотного добрива є карбомід– продукт взаємодії двоокису вуглецю з аміаком. Карбамід (сечовина) вперше синтезований Ф. Велером в 1828 р. з хлористого амонія і циановокислого срібла, а в 1970г. він був одержаний А.І. Базаровим з аміаку і двоокису вуглецю.
Промислове виробництво карбаміду стало можливим лише через сторіччя після дослідів, проведених Ф. Велером, завдяки розвитку науки і техніки. З 20-30-х років ХХ сторіччя почався бурхливий розвиток виробництва карбаміду в багатьох країнах світу.
Перші досліди по виробництву карбаміду в СРСР були здійснені в 30-х роках, а з 60-х спостерігався підйом його вироблення з використанням вітчизняного і імпортного устаткування.
Фундаментальні дослідження по синтезу карбаміду були проведені в державному інституті високого тиску під керівництвом Б.А. Болотова.
Перші модельні установки по отриманню цього добрива показали (1935-1936гг.), що звичні конструкційні матеріали того часу не були придатні для промислового синтезу карбаміду.
Виробництво цього продукту на ЛХК (нині СПО «Азот») було пущено в експлуатацію в 1958г., а в 1970г. були проведені заходи щодо інтенсифікації цього виробництва.
У проектуванні і упровадженні вдосконаленої технології отримання карбаміду активну участь брали співробітники Дзержінського філіалу ГІАП, який став головним інститутом в справі вдосконалення виробництва карбаміду.
Важливе місце у виробництві і забезпеченні сільського господарства займають фосфорні добрива, які одержують з фосфатних руд. До систематичного вивчення яких в Росії приступили тільки в 1980 р. (проф. Я.В. Самойлов).
Важливим етапом розвитку радянської фосфатної промисловості зявилося відкриття і освоєння на Кольському півострові хібінських апатитових руд.
Фосфор знаходить вживання в багатьох областях, проте в найбільших кількостях (більш ніж 90 %) він використовується в сільському господарстві у складі фосфорних і комплексних (разом з живильними елементами – азотом і калієм) добрив.
Завдяки винятковості біологічної ролі фосфору академік А.Е. Ферсман називав його «елементом життя».
Роль фосфору в житті рослин була виявлена в 1838-1840 р.
Значний внесок в справу створення фосфорних добрив внесли Д.І. Мєнделєєв і дослідник А.С. Єрмолов.
Випуск фосфорних добрив досить у великих кількостях був в кінці ХІХ і початку ХХ сторіч.
Перша світова, а потім і громадянська війна привели багато таких підприємств майже до повного руйнування, тому дореволюційний рівень в СРСР фосфорних добрив був досягнутий тільки в 1927/28 рр.
Проблеми комплексного використовування фосфатної сировини вивчалися в НІУЇФ, МХТІ ім. Д.И. Мєнделєєва та ін. дослідницьких інститутах.
Завдяки широким дослідженням, будівництву нових заводів, що працюють за новою технологією і з використанням новітнього устаткування вдалося збільшити випуск цих добрив, і почато виробництво нових складних добрив – карбоаммофоска, наприклад.
Колосальну роль в цій справі зіграли інженери-дослідники, конструктори, вчені, такі як Н.Е. Товкачів, Н.М. Кувшнников, М.Б. Геладзе, Н.Л. Малоносов і ін.
Одним з важливих мінеральних добрив є калієвідобрива, випуску яких в дореволюційній Росії не було.
У 1928-1940 р. продовжувалася розвідка родовищ калієвих солей. В 1933 р. був введений в експлуатацію перший в країні завод по виробництву калієвих солей – Солікамській калієвий комбінат, найбільший в світі калієвий комбінат Березниковській був введений в експлуатацію в 1954 р.
З 1946 р. починається експлуатація на Україні прикарпатських родовищ калієвих солей: Стебниковського і Калуш-Голинського.
З 1954 р. було почато освоєння нового крупного родовища калієвих солей у Білорусії – Старобінського. В 1961 р. у Передкарпатті почав будуватися гігант хімпромисловості – Калуській хіміко-металургійний комбінат (з 1965г. він в строю).
Основним продуктом, який випускався на цих підприємствах, є хлористий калій, який застосовується як водорозчинне калієве добриво.
У пуску і освоєнні процесу збагачення на перших калієвих флотаційних фабриках взяли активну участь інженери Ю.Ч. Могульськая, Н.І. Піонів, Н.Н. Тетеріна, Е.І. Соловйов і ін.
У даний час сільське господарство не мислить свій розвиток без мінеральних добрив. На жаль в даний період, період ринкових відносин, мінеральні добрива сталі дорогими і їх виробництво і вживання скоротилося.
1.3 Роль вітчизняних та іноземних вчених в утворенні та розвитку органічних барвників
Органічні фарбники, які так необхідні текстильній, шкіряній, поліграфічній, хутряній і іншим промисловостями, в даний час по масштабах виробництва сильно поступаються майже всім іншим видам хімічної продукції і складає їх виробництво близько 1 млн. т/рік. Але для вироблення такого нікчемного порівняно з випуском, наприклад, мінеральних добрив доводиться переробляти понад 30-40 млн. т. органічної і мінеральної сировини. Вся ця величезна маса початкових речовин повинна пройти велике число складних (в хімічному) і різноманітних (в технологічному відношенні) стадій, перш ніж вона перетворитися на готову продукцію.
Впродовж багатьох тисячоліть потреби людства в речовинах, здатних офарблювати різні матеріали, задовольнялася за рахунок природних фарбників, витягуваних з деяких рослинних і тваринних організмів. Положення змінилося лише в кінці XVIII сторіччя, коли зявилася велика потреба у фарбниках, тому виникла необхідність (невідкладна) в заміні дорогих природних фарбників на дешеві штучні фарбники.
У 1820 р. вдалося одержати необхідний для цих цілей нафталін, в 1985 р. бензол, в 1832 р. антрацен, потім толуол, ксилол і т.п. Російський учений М.М. Зінін в 1842 р. відкрив загальний метод синтезу ароматичних амінів (анілін і інші речовини).
Анілін в 1885 р. російським вченим Натансоном був відкритий в м. Юр’єві (Тарту). Потім англійському інженеру В. Перкіну через півроку вдалося окислити анілін, що дозволило йому одержати речовину, що офарблює шовк в червонувато-фіолетовий колір. Від цієї дати (1856 р.) і веде своє літочислення анілінофарбна промисловість.
Вчені і інженери Радянської держави внесли великий внесок у розвиток анілінофарбної промисловості. Це російські хіміки: А.М. Бутлеров, В.В. Морков’яников, Н.Д. Зелінській, Н.М. Кижнер, Н.Н. Ворожцов – старший, А.Е. Порай-Кошиц, П.П. Шаригін.
За даними Н.Н. Ворожцова – молодшого з дванадцяти проміжних продуктів, які у переліку німецького хімічного концерну «І.Г. Фарбеніндустрі» значилися найважливішими, вісім вперше синтезовані російськими вченими. Проте, не дивлячись на цей позитивний факт, анілінофарбна промисловість Російської держави знаходилася в зачатковому стані.
Лише із створенням в середині 1913 р. Хімічного комітету при головному артилерійському управлінні на чолі з В.Н. Іпатьєвим почалася серйозна робота по установці устаткування рекуперації на коксохімічних заводах Донбасу, що дозволило виробляти необхідний даній промисловості чистий бензол і чистий толуол.
У кінці 1914 р. було створено акціонерне товариство хімічної промисловості «Руско-Краска». В цей же час почалося будівництво крупного анілінофарбного заводу на ст. Рубіжне.
Після революції, не дивлячись на труднощі, колосальні роботи проводилися по відновленню і розвитку вітчизняної анілінофарбної промисловості. В 20-е роки ХХ сторіччя особливо швидкими темпами розвивалися Дорогомилівський, Рубіжанський і Дербаневський хімзаводи. В 1940 р. хімзаводи цієї групи вже випускали 186 марок фарбників. З початком ВОВ 88 % потужності даної промисловості було втрачено. Проте на базі евакуйованого устаткування в неймовірно скрутних умовах в східних районах країни поступово організовувалися нові центри анілінофарбної промисловості. Разом з тим в 1945 р. випуск фарбників склав лише 45 % довоєнного виробництва.
Після закінчення ВОВ вже в 1950 р. цей довоєнний випуск фарбників був значно перевершений як за обємом, так і по асортименту.
На Рубіжанськом хімкомбинаті в цей час було створено крупне виробництво тіоіндігоїдних і кубових поліциклічних фарбників.
Великий внесок в цю справу внесли інженери РХК Е.М. Арнольдов, І.Д. Бєлкін, І.А. Троянов, П.Н. Лемешов, А.Ф. Сахаров, А.Н. Батенчук, за що їм було привласнено Державну премію СРСР.
Успішно розвивалося виробництво різних хімічних напівпродуктів і фарбників на Дорогоміловському заводі, Дербенєвському, Березниковському, Новомосковському, Кемеровському хімічних заводах і комбінатах.
Рішучий крок до поліпшення асортименту фарбників був створений в період 1971-1975 рр.
У звязку з появою нових видів синтетичних волокон почалося виробництво фарбників нових класів.
Великим досягненням анілінофарбної промисловості зявилася організація виробництва активних фарбників – нового класу, фарбників, що володіють здатністю в процесі фарбування хімічно взаємодіяти з офарблюваним субстратом (наприклад, з целюлозою виляску, кератином шерсті і т.п.).
У період 1976-1980 р. вперше в світі інженери НДОПІКУ Н.С. Докуніхін, Г.Н. Ворожцов створили новий оригінальний клас фарбників, що одержав назву «Кубогени». Ці фарбники виявилися значно простіше за кубові фарбники і доповнювали гамму відсутніх в цьому класі чистими і яскравими фарбниками червоного кольору.
Великий внесок у розвиток хімії даних фарбників вносили в цей час інженери-хіміки інституту НДОПІК і його філіалів, у тому числі Р.Ф. НДОПІК.
У цьому філіалі вдалося створити багато різних фарбників і потім за допомогою проектного інституту ДІПРООРХІМ упровадити їх на виробництві.
Серед цілого роду видатних інженерів цього інституту слід зазначити професора Голомба – людини дивної долі, вражаючої працездатності і винахідливості. На жаль, він рано пішов з життя.
У ці роки великий розвиток отримало виробництво прискорювачів вулканізації каучуків, протистаріння гуми і пластичних мас і інших добавок до полімерних матеріалів.
Треба сказати, що не дивлячись на бурхливе зростання виробництва різних фарбників і напівпродуктів, для їх випуску умови роботи на цих виробництвах були важкими, оскільки тут, в основному, здійснювалися періодичні процеси і, у звязку з цим, багато використовувалося ручної праці, повязаної з найрізноманітнішою гаммою речовин, більшість з яких є токсичними.
У звязку з цим велику увагу надавалося питанням автоматичного контролю технологічних процесів, автоматизації окремих процесів і цілих виробництв, механізації трудомістких процесів і поліпшенню умов праці.
Широке поширення набули, зокрема, автоматичні фільтр-преси, розроблені інженерами УкрНДІХІММАШа і що серійно випускаються заводом «Прогрес» (р. Бердичів), інженери-конструктори якого багато зробили для удосконалення конструкції таких пресів, барабанні вакуум-фільтри, розпилюючі сушарки, погружні насоси і т.п.
На жаль, в даний час анілінофарбна промисловість знаходиться в занепадницькому поляганні.
Багато цехів, наприклад, Рубежанського ПО «Фарбник» зупинені, а це значить, що їх практично не можливо буде запустити через корозію апаратів і трубопроводів, ліквідований Рубежанській філіал НІОПІК (він зараз ввійшов до складу обєднання «Фарбник»). Багато інженерів-хіміків найвищого класу виявилися без роботи.
інженер вчений хімічний машинобудування
2. ВНЕСОК ІНЖЕНЕРНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ У СТВОРЕННЯ І РОЗВИТОК ХІМІЧНОГО МАШИНОБУДУВАННЯ
2.1 Зародження вітчизняного хімічного машинобудування
Інженер, що спеціалізується в області хімічного апаратобудування повинен володіти необхідними знаннями по технічним, тепловим, міцністим і гідродинамічним розрахункам, по конструюванню, та розрахунку на міцність, жорсткість та стійкість окремих конструкцій, монтажу і випробуванню апаратів хімічної промисловості. Повинен уміти вибирати конструкційні матеріали з урахуванням їх поведінки в умовах дії на них агресивного середовища при заданому тиску і температурах.
Інженер, що займається конструюванням апаратів хімпромисловості, повинен володіти наступними якостями:
1) винахідливістю, тобто умінням вигадувати або винаходити цінні, корисні ідеї або принципи, що лежать в основі речей або процесів, призначених для досягнення цілей;
2) умінням проводити інженерний аналіз – здатністю аналізувати даний елемент, систему або процес, показуючи технічні або наукові принципи з метою швидкого отримання правильних рішень;
3) технічними знаннями – доскональним знанням і глибоким освоєнням конкретної інженерної спеціальності;
4) широкою спеціалізацією – здатністю компетентно і упевнено розбиратися в основних проблемах або інших ідеях наукових дисциплін, що лежать за межами даної вузької спеціалізації.
5) математичною майстерністю – уміти у разі потреби застосовувати математичний апарат і обчислювальні методи;
6) умінням ухвалювати рішення в умовах невизначеності, але при повному всебічному обліку всіх істотних;
7) знанням технології виробництва – розумінням можливостей і обмежень як колишніх, так і нових технологічних процесів;
8) умінням передавати інформацію про одержані результати – здатністю виражати свої думки чітко і переконливо – усно, письмово і графічно.
Професор П.М. Лук’янов в своєму 6-томному творі «Історія хімічних промислів і хімпромисловості Росії» указував, що «кожний працівник в тій або іншій галузі науки і промисловості не може не зацікавитися джерелами її розвитку». В цій історії, як в дзеркалі відображаються причини її прогресу, заміна одного виду сировини іншим, причини виникнення або вмирання того або іншого технологічного процесу або, образно виражаючись, причина «моральної сторони його». В ній відображаються впливи наукових відкриттів на промисловість, вплив економічної політики уряду і ін.
Про це ж говорив і великий російський критик В.Г. Белінській: «Теперішній час – є результат минулого і вказівка на майбутнє. Ми запитуємо те, що пройшло, щоб воно пояснило нам наш теперішній час і натякнуло нам про наше майбутнє».
Хімічна промисловість не може успішно розвиватися без відповідного розвитку хімічного машинобудування.
За основу класифікації хімічного устаткування взято дві ознаки: характер технологічного процесу; спільність конструктивних форм, машинобудівної технології, вживання матеріалів і захисних покриттів.
До машин хімічних виробництв відноситься технологічне устаткування, в якому обовязковим і визначаючим зміст технологічного процесу є механічна дія робочих органів машини на обєкт обробки. По функціонально-технологічному призначенню розрізняють наступні види машинного технологічного устаткування хімічних виробництв:
1. Дробарки і подрібнювачі.
2. Машини для класифікації сипких матеріалів.
3. Змішувачі, живильники, дозатори.
4. Мішалки.
5. Фільтри.
6. Центрифуги.
7. Машини з барабанами, що обертаються.
У хімпромисловості використовується ще більша гамма різноманітного хімічного устаткування і машин, причому окремі машини мають широке вживання, а інше устаткування може використовуватися тільки в окремих виробництвах. Але перш ніж говорити про ці машини слід зупиниться на історії становлення і подальшого розвитку хімічного машинобудування.
У ХІХ столітті в Росії хімічне машинобудування не існувало. В дореволюційній Росії хімпромисловість розподілялася по країні украй нерівномірно. Машинобудівні заводи будувалися, як правило, безпосередньо в районах споживання машин. Наприклад, устаткування для цукрової промисловості виготовлялося тільки в Україні, устаткування для підприємств хімічної промисловості – на Україні і в Центральному промисловому районі Росії.
Яке ж основне устаткування і які машини були потрібні хімії, на що повинні були звернути увагу і зусилля інженери тих далеких років, та і зараз над чим працює інженерна думка. Номенклатура такого устаткування величезна.
Оскільки в хімії використовується величезна гамма матеріалів, більшість з яких володіє агресивними властивостями, тому для забезпечення працездатності хімустаткування його необхідно виготовляти з хімічно стійких матеріалів (неіржавіюча сталь, кольорові метали, пластмаса, стекло, кераміка). Щоб все це створити була потрібна активна інженерна діяльність, робота вчених і конструкторів.
2.2 Де і як йшла підготовка потрібних кадрів для даної галузі техніки
У колишньому Радянському Союзі до 1927 року практично спеціальних заводів по хіммашинобудівництву і інститутів цієї галузі промисловості не було. Тільки після створення в грудні 1927 року Державного хіміко-апаратурного пайового товариства «Хімстрой» його хіміко-технологічна група поклала початок організації в країні науково-дослідних і проектних інститутів хімпрому, а конструкторсько-машинобудівна група абсолютно нової, що зароджувалась галузь промисловості – хімічного машинобудування.
У 1928 році була створена лабораторія по хімічній апаратурі при МХТІ імені Д.І. Менделєєва. Займалися цією проблемою і машинобудівники. В 1928 році при Машино-технічному синдикаті був організований проектний відділ, в якому працювало 122 людини.
Таким чином 1928 рік можна вважати роком народження нової самостійної галузі – хімічного машинобудування.
У травні 1930 року організаційно оформляється нова галузь – створюється Всесоюзне обєднання хімічного і цукрового машинобудування, куди ввійшли 9 машинобудівних заводів: ім. М.В. Фрунзе (м. Суми), «Більшовик» (м. Київ), «Прогрес» (Бердичів), «Червоний жовтень» (м. Фастів), ім. Артема (м. Дніпропетровськ) і ін. Причому 8 з 9 заводів знаходилися в Україні. В цей час значну увагу почали надавати становленню наукової бази. В 1930 році в м. Москві був створений перший в країні галузевий інститут хімічного машинобудування (ГНІХМ), який пізніше реорганізований в експериментально-конструкторський інститут хіммаша (ЕКімаш). Цей інститут в 1936 році був переведений з м. Москви до Харкова, перейменований згодом в Харківський філіал НДІХІММАШ, а з 1957 року – УкрНДІХІММАШ. Цей інститут діє і понині.
Основна задача галузі хіммаша була звільнити країну від імпорту хімобладнання. Ця задача, на жаль, повністю не вирішена і понині.
У 30-е роки в країні зявилися дипломовані фахівці по хімічному машинобудуванню. Першим учбовим інститутом галузі в 1931 році став МІХМ. Він випускає в Росії багато фахівців для хімічного машинобудування і зараз.
Великий внесок в підготовку інженерів для хімічного машинобудування внесли такі вчені, як І.А. Тимошенко, А.А. Бурдаков, Н.Д. Цюрупа.
З 1931 року в країні було налагоджено виробництво апаратури для заводів синтетичного аміаку, емальованої хімапаратури.
У 1933 році в місті Суми був виготовлений перший вітчизняний компресор високого тиску.
У 1934 році був освоєний випуск важких гумозмішувачів і вальцевих змішувачів для гуми.
У 1936 році випущена перша трубчаста парова сушарка для торфу, виготовлені центрифуги, почато освоєння автоклавних суперцентрифуг.
Всього в 1937 році була освоєно 81 нову машину. До 1941 року загальне число інженерів в галузі досягло 6400 чоловік.
Проте ВОВ, що почалася, завдала великої шкоди хімічному машинобудуванню. Заводи хіммаша в Україні були зруйновані, але багато з них були евакуйовані на схід.
Так, в 1942 році в м. Свердловськ (нині Катеринбург) на базі евакуйованого заводу «Більшовик» був побудований завод Уралхіммаш.
У 1943 році був створений НДІХІММАШ в м. Свердловськ, а потім переведений до Москви. В 1960 році цей інститут відкрив в м. Сєвєродонецьк свій філіал (зараз це Сєвєродонецький УкрНДІХІММАШ).
Хімічне машинобудування почало бурхливо розвиватися після ВОВ. Будувалися нові цехи на діючих заводах хіммаша. Йшло будівництво нових заводів, в 1955 році було вже випущено 113 тис. т хімустаткування, тоді як в 1940 році всього 17,2 тис. т.
У 60-і роки відбулося значне розширення мережі НДІ і учбових інститутів для підготовки фахівців для хіммаша.
Якщо в 1959 році було в країні 19 заводів хіммаша, то на кінець 1965 року було вже 29 заводів, на яких працювало 70 тис. людей, у тому числі 3002 конструктора; виробництво хімобладнання зросло в 3,6 рази. Великий внесок інженерні кадри галузі в подальші роки внесли в створення нового хімустаткування, у тому числі великої одиничної потужності. Так був початий випуск колон високого тиску в рулоньованому виконанні, карусельні фільтри з поверхнею фільтрації 100 м2 і т.п.
Основою розвитку хімічного машинобудування є проведення глибоких експериментальних і теоретичних досліджень процесів і устаткування. Цю роботу виконували ряд галузевих науково-дослідних і конструкторських інститутів, серед яких головним чином був НДІ хіммаш (Москва).
Велика роль радянських вчених і інженерів в розробці теорії, методів розрахунку і конструювання машин і апаратів хімічних виробництв: П.А. Ребіндера, В.А. Баумана, І.Ф. Гончарова і т.д.
Головним каменем науки хімічного машинобудування є теорія розрахунків тонкостінних оболонок. Сучасна теорія оболонок в основному базується на двох допущеннях:
1. Прямі, які перпендикулярні до серединної поверхні, зберігають свою довжину.
2. Напруги, діючі на майданчики, які паралельні серединній поверхні, малі в порівнянні з іншими напругами; і ними можна нехтувати.
Перші радянські роботи в цьому напрямі належать І.Я. Штаєрману, що застосував до рішення оболонок обертання метод асимптотичної інтеграції. Йому так само належить вельми інтенсивна робота, в якій розрахунок куполу проводиться аналогічно розрахунку арки на іншій підставі.
Інший метод – отримання рівняння теорії товстих оболонок, виходячи із загальних рівнянь теорії пружності. Особливої уваги заслуговує одержане їм рішення для горизонтального опертого по краям циліндра, частково або цілком заповненого рідиною.
Слідуючи по тому ж шляху, одержали рівняння теорії тонких оболонок. Результати своїх численних робіт по теорії оболонок опублікували в 1946р. В ній є відносне просте рішення для опертого по краям горизонтального циліндра, наповненого рідиною, а також рішення задачі про розподіл напруг навкруги отвору в стінці циліндра, що знаходиться під впливом кільцевих і осьових напруг.
З інших робіт слід зазначити статті, в яких внесено ряд уточнень і доповнень в рівняння Лява, з питання про краєвий ефект, з питання стійкості тонких оболонок.
2.3 Роль інженерів в розробці та налагодженні випуску сучасного обладнання для хімії
Тісно повязана з теорією тонких оболонок, теорія тонких пластинок, яка почала розроблятися в Росії ще в дореволюційний період І.Г. Бубновим, Л.С. Лейбензоном, А.Н. Динніком і іншими. Особливо значні в цій області заслуги Б.Н. Галеркина, який у ряді досліджень дав рішення для великого числа практично важливих випадків прямокутних, трикутних, еліптичних, секаторних і інших пластинок при різних типах навантажень і умовах закріплення.
Великий внесок в теорію тонких пластинок зробив також П.Ф. Панкович в роботі, що відноситься до будівельної механіки корабля.
Значні і численні роботи С.Г. Лехніцкого по теорії анізотропних пластинок, які зведені в монографію, що містить ряд оригінальних рішень.
Нові рішення для пластинок змінної товщини дав А.Д. Коваленко в роботі, в якій розглядаються диски конічних і показових профілів з поперечними постійними або змінними навантаженнями, контурними поперечними силами або згинаючими моментами і температурними напругами.
У роботі В.Н. Соколова дається просте оригінальне рішення для суцільних і кільцевих круглих пластинок, що вимагає визначення лише двох постійних інтегрувань, незалежно від числа областей інтегрування.
Теорія швидкообертаючихся дисків розроблялася в СРСР головним чином у звязку з потребами турбобудування. Методи розрахунку були запропоновані Г.И. Пахомовым і У.Е. Рівошем.
Вельми загальне рішення для швидкообертаючихся дисків дав А.Д. Коваленко, що використовував його до розрахунку дисків конічного і експоненціального профілів, навантажених власною масою і бічним навантаженням, при нерівномірному нагріві диска.
Розрахунок швидкообертаючихся судин, що містять як один з конструктивних елементів диски, був вперше приведений в книзі З.Б. Канторовича «Основи розрахунку хімічних машин і апаратів» першого видання, пізніше цей розрахунок одержав подальше розширення, особливо стосовно роторів центрифуг.
Значний внесок внесли російські і радянські вчені в теорію товстостінних циліндрів, що мають таке велике вживання у ряді галузей машино- і апаратобудування і в артилерії.
Загальні методи розрахунку товстостінних циліндрів в області пластичних деформацій дали А.А. Ільюшин і В.В. Соколовській.
Значний інтерес представляють оригінальні роботи Г.С. Шапіро «Про стиснення нескінченного полого кругового циліндра тиском, прикладеним на ділянці бічної поверхні» і В.Л. Бідермана «Розрахунок симетрично навантажених циліндрових деталей», в яких розглядаються циліндри, навантажені тиском, що змінюється уздовж тієї, що утворюється по лінійному закону ламаної, циліндри, навантажені зосередженим кільцевим тиском, а так само циліндри, що навантажені силами нормальними до площини торця, або зсовуючими силами, що лежать в площині торця» Слід особливо наголосити і на роботах А.Л. Гольденвейзера «Теорія пружних тонких оболонок», А.С Вольміра «Гнучкі пластинки і оболонки», Х.М. Муштарі і К.З. Галимова «Нелінійна теорія пружних оболонок», П.М. Огибалова «Вигин, стійкість і коливання пластинок», А.Д. Коваленко «Круглі пластини змінної товщини».
Сучасне хімічне машинобудування, як самостійна галузь в СРСР стала існувати з 1966 року, коли було створено Міністерство хімічного і нафтового машинобудування. В даний час хімічне машинобудування уже є великою галуззю народного господарства країни, що має свої крупні заводи, галузеву наукову, лабораторну і досвідчену бази.
Перед хімічним машинобудуванням тут поставлена задача створення і випуску високопродуктивного устаткування, у тому числі для нових технологічних процесів в хімічній, нафтовій, газовій, нафтопереробній, нафтохімічній, медичній, мікробіологічній, целюлозно-паперовій промисловості.
Оболонки у вигляді циліндрів, куль, конусів або їх комбінації широко застосовуються в сучасній техніці. Це парові казани, сухі газгольдери високого тиску, куполи будівель і т.д. Особливо часто оболонки зустрічаються в апаратах хімічної промисловості. Таке значне вживання оболонок вже відвіку примусило учених звернути увагу на питання теорії оболонок, і формули для їх розрахунку запропоновані ще в 17 столітті. Вперше більш глибоке дослідження цих питань було опубліковано в 1828г. В цьому дослідженні бралися до уваги лише розтягуючі і стискаючі напруги, що виникають в оболонках під дією прикладених сил, і не враховувалися згинаючі моменти і напруги середовища.
Великий внесок в теорію тонких оболонок зробили і радянські учені, які внесли в неї ряд поправок і уточнень і які запропонували нові оригінальні методи.
А.Л. Гольденвейзер вказав на помилку в основних рівняннях Лява. В.Н. Новожілов, P.M. Фількенштейн, Х.М. Муштарі, А.И. Лурье встановили наближений характер теорії, ступінь наближення, що дається нею, і область її застосовності, поклавши, таким чином, почало новим методам дослідження. Оригінальний і плідний метод побудови теорії оболонок, виходячи із загальних рівнянь теорії пружності, розробили Б.Г. Галеркин, А.І. Лурье.
Більшість вказаних робіт відноситься, головним чином, до оболонок обертання, навантажених силами, розподіленими симетрично навкруги осі по поверхні або по вільних краях оболонок. Паралельно йшло вивчення оболонок, навантажених несиметрично розподіленими і зосередженими навантаженнями.
І наприкінці слід сказати про основні напрями науково-технічного прогресу в хімічному машинобудуванні: створення устаткування великої одиничної продуктивності; створення нових агрегатів безперервної дії, що інтенсифікують хімічні виробництва на основі використовування новітніх досягнень науки і техніки; широка механізація і автоматизація технологічних процесів, вживання гнучких автоматизованих виробництв; максимальна економія матеріальних і енергетичних ресурсів в знов створюваному устаткуванні і в галузі; широке використовування нових конструкційних матеріалів; підвищення якості устаткування що випускається, і, зокрема, такого його показника, як надійність, оскільки простої устаткування високої інтенсивності приводять до великих економічних втрат.
Широко тут, завдяки інженерній діяльності, повинні упроваджуватися нові технологічні процеси і методи обробки металу – плазмова, електрошлакова, електронно-променева зварка, спеціальні види лиття із застосуванням машинного формування, освоєні нові економічні матеріали, високоефективні методи захисту металів і ін.
На жаль в даний час заводи хімічного машинобудування України, володіючи високими технологічними можливостями, слабо працюють. У них немає замовлень або дуже мало на нове хімобладнання.
2.4 Вклад Сєвєродонецьких фахівців у створення сучасної техніки для різних галузей хімічної промисловості
Наприкінці слідує зупиниться на історії діяльності Сєвєродонецького УкрНДІХІММАШа, якому вже більше 40 років. Інститут створив багато типів змішувачів для сипких і пастоподібних матеріалів, випуск яких здійснювався на 5 заводах хіммаша, у тому числі на 2-х українських, подрібнювачів, дозаторів і живильників, велика гамма іншого устаткування.
Він мав звязок з багатьма хімічними заводами.
Займався і займається інститут створенням устаткування і деталей для хімзаводів з пластичних мас.
ВИСНОВОК
При виконані роботи ми ознайомилися з:
- видами мінеральних добрив та історією їх появи й розвитку;
- вкладом вітчизняних та іноземних вчених та інженерів в утворенні сучасного вигляду цих галузей хімії;
- роллю вітчизняних та іноземних вчених в утворенні та розвитку органічних барвників;
- історією розвитку Сєвєродонецького об’єднання „Азот” і вкладом вчених і інженерів Сєвєродонецького ДІАП в цю справу;
- розвитком Рубіжанського ПО „Барвінок” і вкладом вчених та інженерів Рубіжанського філіалу НІОПІК у розвиток заводу;
- зародженням вітчизняного хімічного машинобудування;
- роллю інженерів в розробці та налагодженні випуску сучасного обладнання для хімії;
- вкладом Сєвєродонецьких фахівців у створенні сучасної техніки для різних галузей хімічної промисловості.
ЛІТЕРАТУРА
1. Развитие химической промышленности в СССР (в 2-х томах), - М.: изд. «Наука», 1984.
2. Мартынюк И.О. Инженер в зеркале времени, - Киев, Видавництво політлетератури, 1998
3. Зворыкин А.А., Осьмова Н.И., Чернышов В.И., Шукарин С.В. История техники – М.: Изд – в социально – экономической литературы, 2002
4. Аптекарь М.Д., Рамазанов С.К., Фрегер Г.Е. История инженерной деятельности. – Киев: изд – во «Аристей», 2003
5. Радунская И. Люди и работа. – М.: Советская Россия, 1986
6. Боголюбов А.Н. Машина и человек. – Киев: Видавництво “Наукова думка”, 2000
7. XX век: последние 10 лет / под ред. Л. Брауна. – М.: Прогресс. – Пантея, 1992