- •Раздел 1. Введение в курс.
- •Комплексное использование сырья
- •Совершенствование методов выделения целевых продуктов и очистки всех потоков, которые попадают в окружающую среду.
- •Комбинирование производств
- •Повышение степени энергосбережения на предприятиях химической промышленности
- •Создание агрегатов большой единичной мощности
- •Интенсификация хтп
- •Раздел 2. Разработка химической концепции метода.
- •Время пребывания исходных веществ в реакционной зоне.
- •Объемная скорость
- •Алгоритм разработки химической концепции хтп
- •Термодинамический анализ
- •Изобарно-изотермический потенциал (энергия Гиббса)
- •Связь константы с равновесным выходом
- •Связь константы равновесия с энергией Гиббса
- •Анализ зависимостей изменения константы равновесия от температуры при различных знаках ∆н и ∆s реакции.
- •Качественная оценка условий проведения процесса.
- •Влияние температуры
- •Влияние соотношения реагентов на их степень превращения и выход продукта
- •Соотношение реагентов – стехиометрическое
- •Один из реагентов - в избытке
- •Влияние величины общего давления
- •Влияние введения в систему инертного компонента (d), при сохранении величины общего давления
- •Вывод продукта из зоны реакции
- •Понятие элементарной реакции
- •Простые по механизму и стехиометрически простые реакции
- •Зависимость константы скорости элементарной реакции от температуры
- •Зависимость дифференциальной селективности от концентраций реагирующих веществ
- •Зависимость дифференциальной селективности от температуры
- •Особенности кинетики окисления оксида азота (II) в оксид азота (IV)
- •Скорость обратимых реакций
- •Обратимая эндотермическая реакция
- •Раздел 3. Химическое производство как химико-технологическая система (хтс).
- •Раздел 4. Основные принципы разработки хтс и способы их реализации.
- •Принцип наилучшего использования сырья.
- •Избыток реагентов ускоряет как химическую, так и диффузионную стадии процессов.
- •Подавление побочных реакций.
- •Принцип наибольшей интенсивности процесса.
- •Принцип наилучшего использования энергии.
- •Принцип экологической безопасности химических производств.
- •Раздел 5. Реализация основных принципов разработки и организации хтс на примерах конкретных производств.
- •Производство технологических газов конверсией метана.
- •Паровая конверсия
- •Термодинамика процесса
- •Кинетика процесса
- •Выбор оптимальных условий для проведения паровой конверсии метана
- •Катализатор и температура
- •Соотношение исходных веществ
- •Паровоздушная конверсия метана
- •Паровая конверсия монооксида углерода
- •Термодинамика процесса
- •Кинетика процесса
- •Выбор оптимальных условий для проведения паровой конверсии монооксида углерода
- •Катализаторы и температура
- •Соотношение исходных веществ
- •Очистка от диоксида углерода
- •Моноэтаноламиновая очистка
- •Карбонатная очистка
- •Очистка от монооксида углерода
- •Промывка жидким азотом
- •Тонкая очистка метанированием
- •Катализаторы синтеза аммиака.
- •Производство метанола.
- •5.6. Производство этанола.
Раздел 1. Введение в курс.
-
Химическая технология как наука о промышленных способах переработки сырья в продукты потребления и средства производства. Краткие сведения об истории развития химической промышленности и химической технологии России.
Слово «технология» образовано на основе двух греческих слов: «techne» - некий гибрид искусства и ремесла, «logos» - знание, учение, наука. Таким образом, смысл слова технология означает: «наука о ремесле», «наука о производстве», «искусство что-то делать».
Технология является прикладной наукой, которая на базе достижений естественных наук решает прикладные задачи, связанные с разработкой методов, приемов, устройств для получения веществ и материалов, целевых продуктов, необходимых для удовлетворения потребностей людей.
Технологию можно условно поделить на механическую и химическую. Если понимать технологию как совокупность знаний о способах и средствах обработки веществ и материалов, то механическая технология предполагает разработку процессов без изменения состава исходных веществ (материалов), а химическая - глубокие изменения их состава и структуры. Условность этого деления в том, что ряд механических процессов протекает с участием химических превращений, например, литьё пластмасс, а любое химическое превращение на уровне производства сопровождается механическими и физическими процессами. Обязательным в химической технологии является наличие химического превращения.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ - наука о способах переработки сырьевых и техногенных материалов в целевые продукты, реализуемых с использованием химических превращений.
Краткие сведения об истории развития химической технологии
-
Первые производства по получению химических веществ появились в Европе примерно в XV веке, в России - на рубеже XVI - XVII веков. Небольшие фабрики, производившие соду, серную кислоту, соли, краски, порох, некоторые органические вещества.
-
Слово «технология» было предложено немецким ученым И. Бекманом в 1772 г. В 1795 г. И.Ф. Гмелин подготовил и издал первый учебник по химической технологии - «Руководство по технической химии». В 1803 г. издается в России «Химические основания ремесел и заводов».
-
С начала XIX века химическая технология стала обязательным предметом, преподававшимся в высших как технических, так и в экономических учебных заведениях. Первые учебники по химической технологии представляли собой фактически набор прописей, рецептов и устройств.
-
В 1807-1808 гг. появляется первый русский учебник И.А. Двигубского «Начальные основания технологии, или краткое показание работ на заводах и фабриках производимых».
-
Первая попытка систематизировать общие приемы была осуществлена в 1828 г. Денисовым Ф.А. в учебнике «Пространное руководство к общей технологии, или к познанию всех работ, средств, орудий и машин, употребляемых в разных технических искусствах». В этом учебнике впервые были обобщены приемы и процессы.
-
В XIX веке химическая технология стала существовать как наука, обобщавшая и суммировавшая приемы, используемые для наиболее эффективного получения химических веществ.
-
Перспективы и основные направления развития химической промышленности на современном этапе: безотходные (малоотходные) производства, технологическое комбинирование, энергосберегающие технологии, агрегаты большой единичной мощности, новые методы интенсификации химико-технологических производств.
Основные тенденции развития современной химической промышленности связаны прежде всего с решением глобальных проблем человечества:
-
Продовольственные ресурсы Земли;
-
Ресурсы минерального сырья для промышленности;
-
Энергетические ресурсы;
-
Предотвращение загрязнения биосферы;
-
Для увеличения эффективности необходимо стремиться к созданию малоотходных производств, то есть уменьшению количества отходов. В идеале можно говорить о безотходных вариантах производства. Под безотходной технологией понимают такой принцип организации производства, при котором цикл: сырьевые ресурсы - производство - потребление – вторичные ресурсы построен с рациональным использованием всех компонентов сырья, всех видов энергии и без нарушения экологического равновесия.
Таким образом, безотходное производство — это производство с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. Термин «безотходная технология» рассматривается в качестве теоретического предела, идеальной модели, которая может быть реализована лишь частично. Отсюда появляется понятие малоотходная технология – способ производства продукции, при котором вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, в частности, ПДК.
В химической технологии основными причинами образования отходов производства являются:
- наличие примесей в сырье;
- неполнота превращения реагентов в целевые продукты;
- протекание побочных реакций;
- образование побочных продуктов в основных реакциях.
Следовательно, для сокращения количества отходов и создания малоотходных производств необходимо максимальное совершенствование химико-технологических процессов. Одним из наиболее эффективных приемов уменьшения количества отходов является повышение эффективности каталитических процессов за счет повышения качества катализаторов.