Тема 1. Химическая технология как наука и основа химической промышленности

Раздел 1. Развитие основной химической промышленности в России и мире.

1. Химическая технология. Основные понятия, определения

Технология в переводе с греческого - наука о ремеслах, она изучает пути и методы превращения каких-либо исходных материалов в предметы потребления или средства производства.

Видов технологий много. Их можно разделить на механические и химические. В механических технологиях изменяется форма и величина исходных веществ, а молекулярный состав остается неизменным. Химические технологии основаны на том, что продукты изготавливаются из сырья с помощью химических и физико-химических процессов.

Примеры механических технологий: обработка металлов (обработка резанием, штамповка, ковка, шлифовка), изготовление тканей, получение изделий из пластмасс и др.

В тоже время в химических технологиях используются часто и механические процессы.

К механическим процессам относятся: дробление, смешение разнородных материалов, измельчение, сжатие газов, перемещение жидкостей и т. д.

Химическими и физико-химическими процессами являются: химические реакции, горение, растворение, перегонка и т.д.(приведите еще примеры).

Химическая технология – это теоретическая база создания новых и усовершенствования существующих производств.

Химические производства представляют собой совокупность большого числа взаимосвязанных процессов.

Основными элементами каждого химического производства и химико - технологического процесса считаются сырье, энергия и аппаратура. В настоящее время изучаются и другие важные элементы: физике - химические основы процесса (термодинамика, кинетика и др.), экономические показатели производства, системы и методы контроля за технологическим процессом и управления им, конструкцион­ные материалы для изготовления аппаратуры и др.

Все элементы производства исследуются в тесной взаимосвязи, а также с учетом экономики и новейших достижений науки и техники.

Основные понятия и термины:

Операция – механическое воздействие на материал, не приводящее к изменению его состава, например, дробление, транспортировка и взвешивание. Операции, как правило, выполняются машинами.

Процесс – последовательные и закономерные изменения в системе, приводящие к возникновению в ней новых свойств. К процессам относятся такие явления (изменения), как растворение твердых веществ или газов в жидкостях, кристаллизация твердых веществ из расплавов или растворов, химическое взаимодействие и т.п.

Процессы делятся на периодические и непрерывные.

Периодическими называются процессы, в которых основные стадии: загрузка, разогрев, химическое взаимодействие, охлаждение и выгрузка выполняются последовательно в одном аппарате. Интенсивность работы периодически действующих аппаратов сильно изменяется во времени: во время загрузки и разгрузки она равна нулю, а в период реакции она достигает максимума.

Непрерывными называются процессы, в которых основные стадии осуществляются одновременно и непрерывно. Интенсивность работы аппарата, в этом случае сохраняется практически постоянной. Непрерывно-действующие аппараты более производительные, их легче механизировать и автоматизировать.

Аппарат – устройство для реализации процесса.

Параметр – это какая-либо величина, характеризующая состояние вещества или условия работы аппарата. Наиболее важными параметрами являются температура, давление и концентрация.

Технологический режим – совокупность параметров, определяющих условия работы данного аппарата или системы аппаратов.

Работа аппаратов и установок характеризуется такими показателями, как выход продукта, производительность, мощность и интенсивность.

Выход продукта (Х)- это отношение количества фактически полученного продукта (G_факт), к тому количеству, которое может образоваться в предположении, что реакция необратима (G_теор):

X=G_факт/G_теор *100%

Практический выход меньше теоретического из-за неполноты реакции и различных потерь.

Производительность аппарата, установки или цеха (Р) - это количество продукции, получаемое в единицу времени (τ):

P=G_факт/τ [кг/сек; м³/ч.; т/ч; т/сут]

Мощность – это производительность, достигаемая в оптимальных условиях. Обычно производительность ниже мощности из-за различных нарушений режима или неплановых остановок.

Интенсивность аппарата (I) – это отношение производительности (Р) к какой-либо величине, характеризующей аппарат (по поверхности или объему):

I=P/F [кг/ч*м²]; или I=P/V [кг/ч*м³]

где F – рабочая поверхность аппарата, м²; V – полный объем аппарата, м³.

Материальный поток – количество твердых, жидких или газообразных веществ, поступающих (или выходящих) в данный аппарат в единицу времени (кг/сек; т/сутки; м³/ч)

Расходный коэффициент – расход данного вида сырья, вспомогательных веществ или энергии на единицу продукции (φ т/т, м³/т, кВт*ч/т). Расходные коэффициенты зависят от качества сырья, способа производства, состояния оборудования и соблюдения норм технологического режима, они всегда выше теоретических.

Технологическая схема – описание или графическое изображение последовательности процессов, аппаратов и операций, необходимых для получения данного продукта из определенного вида сырья с их материальными потоками и энергетическими связями.

Количество химических веществ, используемых различными отраслями народного хозяйства, чрезвычайно велико. В связи с этим из совокупности химических технологий выделяют технологию неорганических веществ и технологию органических веществ. В свою очередь эти технологии включают в себя ряд отраслевых технологий.

Так технология неорганических веществ объединяет:

1. технологию основной химической промышленности – производство кислот, щелочей, солей и минеральных удобрений

2. технологию силикатов – производство вяжущих веществ, стекла, керамики, огнеупоров

3. технологию черных металлов

4. технологию цветных металлов и т. д.

Основная химическая промышленность является фундаментом химической промышленности.

Технология обслуживает нужды производства, поэтому цели и задачи технологии как науки определяются задачами производства.