Текст выступления:

Химиялық өндірістің ғылыми принциптері
1. Химиялық өндірістің ғылыми негіздері және негізгі бағыттары

Химиялық өндіріс — ХХІ ғасыр ғылымы мен технологиясының маңызды баспалдағы. Оның негізінде химиялық реакциялар мен процестердің терең зерттелуі жатыр. Қазіргі кезеңде химиялық өндіріс адамзаттың түрлі талаптарына сай жаңа материалдар, дәрі-дәрмектер, тыңайтқыштар және энергия көздерін жасауға бағытталған. Бұл сала үнемі жаңарып, ғылыми жаңалықтармен толығып отырады.

2. Химиялық өндірістің қалыптасу тарихы мен қоғамдағы маңызы

Химиялық өндіріс XVIII ғасырда индустриялық революциямен бірге қарқынды даму жолына түсті. Ал оның алғашқы практикалық тұжырымдары табиғаттағы химиялық заттардың жасанды синтезіне сүйенді. Қазіргі таңда бұл сала ауыл шаруашылығынан бастап энергетикаға дейінгі салаларда негізгі рөл атқарады. Әлемдік өндірістегі 30-40% құнарлылығы химия саласына тікелей байланысты болуы оның стратегиялық маңызын көрсетеді.

3. Химиялық өндірістегі негізгі үрдіс түрлері

Химиялық өндірісте басты үрдістер қатарында синтез, ыдырау және тотығу-қалпына келу процестері бар. Синтез үрдісі, мысалы, аммиактың өндірісіне негіз болады — бірнеше зат қосылып жаңа химиялық қосылыс түзіледі. Ыдырау процесінде күрделі қосылыстар қарапайым компоненттерге бөлініп, кокс сияқты өнімдер алынуы мүмкін. Ал тотығу-қалпына келу және бейтараптандыру реакциялары шикізатты нәтижелі әрі экологиялық қауіпсіз өңдеуге мүмкіндік береді.

4. Шикізат көздері және олардың классификациясы

Химиялық өндірістің жалғыз негізі — шикізат. Оның түрлері органикалық және бейорганикалық болып бөлінеді. Органикалық шикізатқа мұнай, табиғи газ және көмір кіреді, олар Қазақстанның өндірісінде кеңінен қолданылады және елдің бай табиғи ресурстарына жатады. Бейорганикалық шикізат ретінде фосфаттар, тұздар, минералдар саналады. Олардың дұрыс әрі тиімді қолданылуы химиялық өндірістің экологиялық қауіпсіздігін арттырады, өйткені олар табиғи элементтерді баланста сақтауға әсер етеді.

5. Катализаторлар: реакциялардың жылдамдығы мен тиімділігі

Катализаторлар химиялық реакциялардың қарқындылығын арттырып қана қоймай, энергияның үнемделуіне ықпал етеді. Бұл өндірістің тиімділігін едәуір жоғарылатады. Мысалы, аммиак синтезінде темір катализаторы реакция өнімінің көлемін көбейтеді, сонымен қатар өндіріс шығындарын қысқартады. Сонымен бірге, катализатордың дұрыс таңдалуы өндіріс сапасын жақсартып, пайдасын арттырады.

6. ҚР химиялық өнім өндірісінің динамикасы (2010-2020)

Қазақстанда химиялық өнім өндірісі соңғы онжылдықта екі еседен астам артты. Бұл өсім негізінен технологиялық жаңалықтар мен экспорттық сұраныстың артуымен байланысты. Қазақстанның Ұлттық статистика бюросының деректері көрсеткендей, ұлттық химия секторының қарқынды дамуынан ел экономикасы да тәуелділігін арттырды, бұл саланың стратегиялық маңызын күшейтеді.

7. Реактор түрлері және өндірістегі ерекшеліктері

Химиялық өндірісте әртүрлі типтегі реакторлар қолданылады. Партиялық реакторлар реакцияны шағын көлемде өткізу үшін тиімді, олар көбінесе зертханалық және pilot өндірістерде қолданылады. Үздіксіз реакторларда өнім тұрақты ағынмен өндіріліп, үлкен өндірістер үшін қолайлы. Араластыратын реакторлар химиялық қоспалардың біркелкілігін қамтамасыз етіп, өнімнің сапасын жақсартады. Құбырлы реакторлар ең жоғары температура мен қысымды сақтап, үздіксіз өндірісті қолдауға мүмкіндік береді.

8. Энергия көздерінің ерекшеліктері

Химиялық өндірісте әр түрлі энергия көздерінің әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері бар. Олар өндіріс құнына және қоршаған ортаға әсер етеді. Мысалы, газбен жұмыс істейтін қондырғылар салыстырмалы түрде арзан, бірақ экологиялық қауіп деңгейі жоғары. Ал жаңартылатын энергия көздері экологиялық тұрғыдан тиімді, бірақ бастапқы инвестиция көп талап етеді. Қазақстан Республикасының Энергетика министрлігінің 2023 жылғы мәліметтері көрсеткендей, өндіріс түрі мен шикізатқа сәйкес энергия көзін дұрыс таңдау өндірістің тұрақтылығы мен экологиялық қауіпсіздігін анықтайды.

9. Аммиак синтезі: Габер-Бош процесінің негіздері

Аммиак синтезінде Габер-Бош әдісі ерекше орын алады. Бұл процесс жоғары қысым мен температура жағдайында, темір катализаторының қатысуымен жүреді. Мұндай технология тыңайтқыш өндірудің 80% қамтиды және Қазақстанда Жамбыл мен Ақтөбе облыстарында кең қолданылып келеді. Габер-Бош әдісі өндіріс тиімділігін арттырып, ауыл шаруашылығына қажетті тыңайтқыштарды тұрақты өндіруге мүмкіндік береді.

10. Химиялық өндірістің негізгі кезеңдері

Химиялық өндіріс бірнеше бір-бірімен логикалық байланыста тұрған кезеңдерден тұрады. Олар шикізатты қабылдау, оның алдын ала дайындауы, негізгі химиялық реакциялардың іске асыруы, өнімді бөлу және тазарту, соңында сақтау және тасымалдау. Әр кезеңде жоғары технологиялық процестер мен бақылау жүйелері қолданылады, бұл өнімнің сапасы мен экологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз етеді.

11. Зертханалық бақылау және сапаны басқару

Зертханалық бақылау өндіріс сапасының негізі болып табылады. Шикізаттың химиялық құрамын дәл анықтау қалдықтарды азайтуға мүмкіндік береді. Реакциялық ортадағы температура, қысым және pH сияқты параметрлердің тұрақты бақылауы процестердің тұрақтылығын арттырады. Соның нәтижесінде өнімнің сапасы біркелкі және сенімді болады. Сонымен қатар, соңғы өнімге жүргізілетін сынақтар оның қауіпсіздігін кепілдендіреді, нарықтағы тұтынушылардың сенімін нығайтады.

12. Қоршаған ортаға әсер және экологиялық қауіпсіздік шаралары

Химиялық өндірісте қоршаған ортаға зиянды әсерді азайту – мемлекеттік саясат пен экологиялық жауапкершіліктің маңызды бағыты. Зиянды газдар мен заттарды сүзу үшін сүзгіштер, биореакторлар және химиялық бейтараптандыру технологиялары қолданылады. Қазақстанда 2019 жылдан бастап енгізілген экологиялық инновациялар зиянды қалдықтарды 25%-ға төмендетуді қамтамасыз етті. Бұл еліміздің экологиялық талаптарға деген жауапкершілігінің айқын дәлелі.

13. Технологиялық инновациялар және автоматтандыру

Химиялық өндіріс XXI ғасырдың технологиялары арқылы үздіксіз дамып келеді. PLC және SCADA жүйелері барлық процесті нақты уақыт режимінде автоматты түрде бақылайды. Интеллектуалдық сенсорлар өнім сапасын оңтайландырып, ақауларға тез жауап береді. Қазақстандағы ірі зауыттарда 2018 жылдан бері енгізілген жаңартулар өндіріс шығындарын қысқартып, еңбек қауіпсіздігін арттырды. Автоматтандыру жұмысшылардың жүктемесін азайтып, тиімді әрі тұрақты өндірісті қамтамасыз етеді.

14. Негізгі химиялық өнім үлесі (Қазақстан, 2022)

2022 жылғы статистика көрсеткендей, Қазақстанда тыңайтқыштар нарығы химиялық өнім арасындағы ең ірі сектор болып табылады. Оның ішінде фосфат және азотты тыңайтқыштар басты орынды иеленеді. Бұл саланы дамытудың стратегиялық маңызы бар, себебі ауыл шаруашылығының өнімділігі мен азық-түлік қауіпсіздігін қамтамасыз етуге үлкен үлес қосады.

15. Өндірістегі қауіпсіздік стандарттары мен нормалары

Өндірістегі қауіпсіздікті қамтамасыз ету маңызды міндеттердің бірі. ISO 45001 стандарты енгізілуі жұмысшыларға қауіпсіз еңбек жағдайларын қамтамасыз етеді. Қорғаныш киімдері мен газ анықтау құралдары қауіпті заттардың әсерінен сақтайды. Соның нәтижесінде 2021 жылы өнеркәсіптік жазатайым оқиғалардың саны 14%-ға төмендеді, бұл қауіпсіздік шараларының тиімділігін дәлелдейді.

16. Химиялық өндірістің әлеуметтік-экономикалық әсері

Қазіргі таңда химиялық өнеркәсіп еліміздің экономикалық және әлеуметтік құрылымының маңызды құрамдас бөлігіне айналды. Атап айтқанда, бұл салада 30 мыңнан астам жоғары білікті мамандар еңбек етуде, олардың кәсіби өсуі мен дамуы еліміздің экономикалық тұрақтылығын нығайтуға елеулі үлес қосуда. Мамандардың үздіксіз білім алу мен кәсіби тәжірибе жинауы арқылы химия саласы жаңа технологиялар мен өндірістік шешімдерді табысты енгізуде.

Сонымен қатар, отандық химиялық өнімдер халықтың тұрмыс сапасын айтарлықтай жақсартып қана қоймай, сонымен бірге импортқа тәуелділікті төмендетуге және ұлттық өндірістің тұрақты дамуына негіз қалайды. Бұл өз кезегінде экономиканың барынша өзекті мәселелерінің бірі — ұлттық қауіпсіздікті нығайтуға ықпал етеді. Химиялық өндіріс арқылы алынатын өнімдер ауыл шаруашылығынан бастап, медицина және энергетика салаларына дейін кең спектрде қолданылады, бұл олардың маңыздылығын арттырып отыр.

17. Қазақстандағы басты химиялық өндіріс кәсіпорындары

Қазіргі кезде Қазақстанда бірнеше ірі химиялық өндіріс кәсіпорындары жұмыс істейді, олардың географиялық орналасуы елдің әртүрлі аймақтарына теңдей таралған. Мысалы, Павлодар облысындағы зауыттар химиялық реагенттер мен тыңайтқыштар өндірісінің негізгі орталығы болса, Ақтөбе мен Қарағандыда пластмасса және фармацевтикалық шикізат өндірісі дами бастады. Сонымен қатар, Орал мен Шымкент сияқты өнеркәсіптік аудандарда түрлі химиялық қоспалар мен техникаға арналған компоненттер шығарылады.

Бұл кесте экономикалық әлеуетті дұрыс бағалап, химиялық өнеркәсіптің өнім түрлері мен кәсіпорындардың жылдық өндірістік қуаттарын анық көрсетеді. Осындай мәліметтер негізінде өңірлік даму стратегияларын жасау, өнеркәсіптің инфрақұрылымын жетілдіру бағыттары айқындалады, бұл саланың әрі қарай өсуіне жаңа серпін береді.

18. Ғылыми зерттеулер мен білім: саланың драйверлері

Химиялық саланың дамуы ғылыми зерттеулер мен білім беру жүйесінің дамуына тығыз байланысты. Қазақстандағы жоғары оқу орындарында жыл сайын 1000-нан астам химия мамандары бакалавр дәрежесін алып, 200 магистр дайындайды. Бұл кадрлар еліміздің ғылыми әлеуетін арттырып, инновациялық идеяларды өндірісте жүзеге асыру үшін қажетті негіз бола алады.

Ғылыми-зерттеу жұмыстарының негізгі бағыттары – катализ, жасыл химия және жаңа материалдарды әзірлеу. Бұл бағыттар химиялық өндірістерде энергияны үнемдеу, экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету және өнімнің сапасын жоғарылату сияқты мәселелерді шешуге бағытталған. Бұған қоса, ғылыми дәреже алу үшін тынымсыз еңбектеніп жүрген ғалымдардың жұмысы саланың технологиялық жетістіктерінің негізін қалауда және білім берудің сапасын арттыруға ықпал етеді.

Осындай интеграцияланған білім мен ғылыми тұрғыдан қолдау химия өнеркәсібінің жаһандық бәсекеге қабілеттілігін нығайта түседі.

19. Жасыл химия мен тұрақты даму стратегиялары

Қазіргі таңда химиялық өндірістің дамуында жасыл химия принциптерін пайдалану маңызды трендке айналып отыр. Бұл бағытта екі негізгі бағыт бар:

Біріншіден, өнеркәсіптік процестерде экологиялық таза, қалдықтарды азайтуға бағытталған технологиялардың енгізілуі. Мысалы, қайта өңделетін материалдарды пайдалану және энергияны үнемдеу шаралары ғылыми зерттеулер мен өндірістік тәжірибе аясында кеңінен дамып келеді.

Екіншіден, тұрақты даму стратегиялары химиялық кәсіпорындардың әлеуметтік жауапкершілігін арттыруды нысанаға алады. Бұл жерде өндірістегі қауіпсіздік нормаларын сақтау, қызметкерлердің денсаулығын қорғау және жергілікті қауымдастықтармен ынтымақтастық маңызды рөл атқарады. Осылайша, жасыл химия мен тұрақты даму – Қазақстанның химиялық өнеркәсібінің болашағын анықтайтын басты принциптер.

20. Химиялық өндіріс: ғылыми жетістіктерден тұрақты болашаққа

Химиялық өндіріс еліміздің экономикалық дамуында және экологиялық тепе-теңдікті сақтауында маңызды рөл атқарады. Бұл саладағы инновациялар мен ғылыми зерттеулер экономиканың әртүрлі салаларында жаңа мүмкіндіктерге жол ашады. Жасыл химияның негізінде жатқан технологиялар – заманауи өндірістің тұрақты және экологиялық қауіпсіз дамуын қамтамасыз етуде.

Өнеркәсіп пен ғылымның тығыз байланысуынан туған синергия болашақта Қазақстанның химиялық саласының жаһандық деңгейде бәсекеге қабілетті және экологияға залалы аз өндірістердің көшбасшылығына қол жеткізуін қамтамасыз етеді.

Дереккөздер

Сергиенко В.Н., Химические технологии и производство, М., 2018.

Қазақстанның Ұлттық статистика бюросы. Химиялық өндіріс статистикасы, 2021.

Республикасының Энергетика министрлігі. Энергетика туралы есеп, 2023.

Қазақстанның Статистика комитеті. Экономикалық көрсеткіштер, 2023.

ISO 45001:2018 Occupational health and safety management systems. Requirements.

Қазақстанның Индустрия және инфрақұрылымдық даму министрлігі, 2023.

Нұрша Ә., «Қазақстанның химиялық өнеркәсібіндегі инновациялық технологиялар», Алматы, 2022.

Мұхамеджанова Г., «Жасыл химия және тұрақты даму», Астана, 2021.

Сүлейменов Т., «Экономикалық дамуда химиялық өндірістің рөлі», ҚазҰУ баспасы, 2020.

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі, 2023 жылдық есеп.