РОЛЬ ДАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ

В технологии применение повышенного и пониженно­го давления позволяет создавать не только принципиаль­но новые материалы, но и методы воздействия на их структуру, свойства и форму. Так, вакуум является осно­вой многих технологических процессов напыления тон­ких пленок, создания электронных приборов, а также производства очень чистых материалов в фармации, хи­мии, металлургии, радиоэлектронике. Повышенное дав­ление, вызывая перестройку электронного состояния, спо­собно кристаллический диэлектрик превратить в металл, а некоторые металлы — в диэлектрик. Сверхвысокие дав­ления (250000 МПа) не исключают возможности получе­ния в будущем металлического водорода и даже прида­ния ему сверхпроводящих свойств. В настоящее время при давлении около 10000 МПа и температуре 2400 °С изменением электронной структуры углерода графит пре­вращают в алмаз. При давлении 80000 МПа и темпера­туре 1800 °С из смеси соединений, содержащих бор и азот, синтезируют неизвестный в природе минерал бо-разон (нитрид бора). По твердости он не уступает алма­зу, а по теплостойкости даже превосходит его.

Повышенное давление широко используется для пла­стической деформации в процессах формообразования и упрочнения, тонкого и сверхтонкого измельчения, про­питки пористых материалов жидкостью, фильтрации и т. д.

В последние годы в технологии наметилась тенденция применения повышенного давления для сознания замкнутых безотходных и энергосберегающих производств. Например, комплекс мероприятий по переводу сернокис­лотного производства на энерготехнологическую схему, работающую при давлении 1,5 — 2 МПа, обеспечивает утилизацию вторичных энергоресурсов и перевод всего производства на энергетическое самообеспечение. Это не только исключает потребление энергии извне, но и по­зволяет кроме удовлетворения собственных нужд отда­вать на сторону с каждой тонны выработанной кислоты до 100 кВт-ч электрической энергии и до 500 кг водяного

пара.

В производстве отдельных видов химической продук­ции (стирола, аммиака, некоторых сверхтвердых мате­риалов) высокое и сверхвысокое давление применяется как один из факторов .интенсификации технологического процесса. Однако в большинстве случаев этот фактор оказывается дорогостоящим и часто экономически неце­лесообразным из-за неоправданно больших эксплуата­ционных и энергетических затрат, необходимости уста­новки толстостенного оборудования повышенной проч­ности, надежности и материалоемкости. Поэтому в технологической практике вопрос о целесообразности использования давления решается в каждом конкретном случае в зависимости от ряда факторов, агрегатного со­стояния взаимодействующих веществ, степени достиже­ния равновесия, влияния режима процесса на выход

продукта.

В химической технологии изменение давления обеспе­чивает повышение или понижение концентрации веществ, изменение их объема и теплофизических свойств. Иногда изменением давления ускоряют или замедляют переход веществ из одного агрегатного состояния в другое. Это позволяет регулированием скорости конденсации, испаре­ния, кристаллизации, абсорбции, адсорбции или десорб­ции добиваться оптимального выхода продукта и улуч­шения его качества.

В некоторых процессах повышенное или пониженное давление играет вспомогательную роль и применяется не самостоятельно, а комбинированно, совместно с темпе­ратурой или катализатором, либо с тем и другим одно­временно. Пример тому — термический и каталитический крекинг нефтяных фракций, гидрирование топлив, вулка­низация каучука, производство карбамида, полиэтилена высокого давления.