- •Оглавление.
- •Раздел I введение в технологию
- •Глава 1
- •Основные понятия и определения
- •§ 1.1. Предмет и содержание курса технологии отраслей промышленности
- •§ 1.2. Связь технологии с экономикой
- •§ 1.3. Понятие о технологических процессах: принципы их классификации
- •§ 1.4. Материальные и энергетические (тепловые) балансы
- •§ 1.5. Понятие о себестоимости и качестве промышленной продукции
- •§ 1.6. Общие положения по технике безопасности и охране труда на промышленных предприятиях
- •Глава 2 сырье, вода и энергия в промышленности § 2.1. Сырье в промышленности
- •Минеральное сырье
- •Растительное и животное сырье
- •Обогащение сырья
- •Комплексное использование минерально-сырьевых ресурсов
- •§ 2.2. Вода в промышленности
- •Промышленная водоподготовка
- •Промышленные сточные воды и их очистка
- •§ 2.3. Роль энергии в технологических процессах
- •Рациональное использование энергии
- •Глава 3 научно-техническая революция и научно-технический прогресс в промышленности § 3.1. Сущность, значение и основные направления научно-технического прогресса
- •§ 3.2. Нтр и технология
- •§ 3.3. Химизация народного хозяйства - важное направление нтп
- •§ 3.4. Нтп в области промышленных материалов
- •§ 3.5. Нтп в области орудий труда. Механизация, автоматизация и роботизация производства
- •§ 3.6. Применение вычислительной техники и асу в технологии
- •§ 3.7. Экологические проблемы нтп
- •Раздел II
- •§ 4.2. Основные закономерности, определения и классификация химических процессов
- •§ 4.3. Понятие о скорости и равновесии химических процессов
- •§ 4.4. Выход продукции в химико-технологических процессах
- •§ 4.5. Общие принципы интенсификации химико-технологических процессов
- •Перспективы развития и совершенствования химико-технологических процессов
- •Глава 5. Высокотемпературные процессы § 5.1. Сущность и значение высокотемпературных процессов
- •Влияние температуры на процессы, идущие в кинетической области
- •Влияние температуры на скорость процессов в диффузионной области
- •Условия, ограничивающие применение высоких температур
- •Типовое оборудование
- •§ 5.2. Тенденции совершенствования высокотемпературных процессов
- •§ 5.3. Высокотемпературные процессы в металлургии
- •Высокотемпературные процессы черных металлов в производстве
- •§ 5.4. Высокотемпературные процессы в производстве строительных материалов
- •§ 5.5. Высокотемпературная переработка топлива
- •Термические процессы переработки нефти и нефтяных фракций
- •§ 5.6. Высокотемпературные процессы в химической промышленности
- •Глава 6 электрохимические процессы § 6.1. Значение и сущность электрохимических процессов
- •Основные закономерности электрохимических процессов
- •§ 6.2. Электролиз водных растворов Электрохимическое производство хлора и едкого натра (каустической соды)
- •Электролиз воды
- •Электрохимическое производство продуктов окисления
- •§ 6.3. Гидроэлектрометаллургия
- •§ 6.4. Электролиз расплавленных сред
- •Свойства расплавленных электролитов
- •Глава 7 каталитические процессы § 7.1. Роль каталитических процессов, основные закономерности и определения
- •§ 7.2. Применение каталитических процессов в промышленности
- •§ 7.3. Производство аммиака
- •§ 7.4. Каталитические процессы нефтепереработки
- •Глава 8 процессы, идущие под повышенным или пониженным давлением § 8.1. Роль давления в технологии
- •§ 8.2. Давление как фактор интенсификации газообразных процессов
- •§ 8.3. Роль давления в жидкофазных и твердофазных процессах
- •Глава 9 биохимические процессы § 9.1. Основные понятия и определения
- •§ 9.2. Применение биотехнологических процессов в промышленности
- •Глава 10 фотохимические процессы
- •Глава 11 радиационно-химические процессы
- •Глава 12 плазмохимические процессы § 12.1. Общие понятия и определения
- •§ 12.2. Виды плазмохимических процессов
- •Глава 13 общие сведения о физических процессах химической технологии § 13.1. Значение физических процессов и их классификация
- •§ 13.2. Виды физических процессов Физико-механические процессы
- •Массообменные процессы
- •Раздел III
- •§ 14.2. Кислоты, щелочи Неорганические кислоты
- •§ 14.3. Минеральные удобрения
- •§ 14.4. Полимеры Общие сведения о полимерах, их строении, свойствах и способах получения
- •Пластмассы, их свойства, значение и применение в народном хозяйстве
- •Химические волокна и их применение в народном хозяйстве
- •Каучуки и резина
- •§ 14.5. Нефтепродукты
- •Глава 15 строительные материалы § 15.1. Общие сведения
- •§ 15.2. Основные виды строительных материалов Природные (естественные) материалы, применяемые в строительстве
- •Керамические материалы
- •Огнеупорные материалы
- •Минеральные вяжущие
- •Бетон, железобетон и строительные растворы
- •Силикатные (автоклавные) материалы
- •Асбестоцементные материалы
- •Стекло и изделия на его основе
- •Теплоизоляционные материалы
- •Глава 16 металлы и сплавы § 16.1. Общие сведения
- •§ 16.2. Методы определения качества металла (сплава)
- •§ 16.3. Термическая и химико-термическая обработка
- •§ 16.4. Черные металлы и сплавы
- •Материалы со специальными свойствами (стали, сплавы)
- •Магнитные материалы
- •Инструментальные материалы
- •§ 16.5. Цветные металлы и их сплавы
- •§ 16.6. Коррозия металлов
- •Классификация коррозионных процессов
- •Электрохимическая коррозия металлов
- •§ 16.7. Защита металлов от коррозии Защита металлов от химической коррозии
- •Экономия на 1 т листа
- •Защита металлов от электрохимической коррозии
- •Технико-экономические показатели и выбор методов защиты
- •Раздел IV
- •Типы производств
- •Типизация технологических процессов
- •Технологичность конструкций изделий
- •Качество изделий
- •Понятие о точности обработки
- •Основные методы и средства контроля качества изделий
- •Шероховатость поверхности
- •Выбор заготовок
- •§ 17.2. Экономическая оценка технологического процесса
- •Глава 18
- •Литье в песчано-глинистые формы
- •Специальные способы литья
- •§ 18.2. Основы технологии производства заготовок методами пластической деформации
- •Формообразование заготовок, изделий из пластмасс и резины методами пластической деформации
- •Формообразование деталей методами порошковой металлургии
- •§ 18.3. Изготовление неразъемных соединений Понятие о неразъемных соединениях. Виды неразъемных соединений
- •Сущность процессов сварки материалов и их классификация
- •Сварка плавлением
- •Огневая резка материалов
- •Сварка давлением
- •Контроль качества сварных соединений
- •Клеевая технология
- •§ 18.4. Обработка конструкционных материалов резанием
- •Обработка на станках-автоматах и полуавтоматах
- •Чистовая обработка наружных поверхностей тел вращения
- •Обработка внутренних поверхностей тел вращения.
- •Обработка плоских поверхностей
- •Обработка фасонных поверхностей
- •Методы изготовления деталей зубчатых зацеплений
- •Обработка резанием неметаллических материалов
- •Обработка заготовок на агрегатных станках
- •§ 18.5. Электрофизические методы обработки
- •Применение ультразвука в промышленности
- •Плазменная обработка материалов
- •Лазерная обработка
- •Глава 19 основные технологические процессы электроники и микроэлектроники § 19.1. Технология изготовления интегральных микросхем
- •Фотолитография в микроэлектронике
- •Нанесение тонких пленок в вакууме
- •Осаждение из газовой фазы
- •§ 19.2. Технология изготовления печатных плат
- •Технологические процессы изготовления пп
- •Субстрактивные методы изготовления печатных плат
- •Технология изготовления многослойных печатных плат
- •Аддитивные методы изготовления печатных плат
- •Печатные платы с многопроводным монтажом
- •Глава 20 технология сборочных процессов § 20.1. Понятие о технологическом процессе сборки и его организационных формах
- •§ 20.2. Контроль и испытание готовых изделий
- •Глава 21 основы технологии строительного производства § 21.1. Роль капитального строительства в развитии народного хозяйства ссср
- •§ 21.2. Строительные работы
- •§ 21.3. Основные направления совершенствования строительства
- •Глава 22 оптимизация технологических процессов § 22.1. Общая постановка задач оптимизации технологических процессов
- •§ 22.2. Методы оптимизации технологических процессов
- •Регрессионный и корреляционный методы анализа при оптимизации технологических процессов
- •Методы планирования эксперимента для оптимизации технологических процессов
Условия, ограничивающие применение высоких температур
Повышение температуры, несмотря на положительное влияние на скорость химических превращений, на практике ограничено целым рядом экономических и технологических требований. Так, для эндотермических процессов высокие температуры наиболее благоприятны. Однако выход продукции повышается по затухающей кривой. Следовательно, в этом случае необходима экономически рациональная температура процесса. Для экзотермических процессов повышение температуры выше оптимальной ведет к резкому снижению суммарной скорости процесса и к уменьшению выхода продукции, что препятствует значительному повышению температуры в экзотермических реакциях.
В ряде случаев повышение температуры ускоряет побочные реакции, что приводит к появлению побочных веществ, ухудшению качества и уменьшению количества основного продукта. Значительный рост температуры во многих производственных процессах оказывается вредным, так как приводит к удалению реагирующих веществ из сферы реакции из-за испарения жидких, а также частичного сплавления или спекания твердых материалов. Повышение температуры реакции ограничивается термической стойкостью конструкционных материалов, из которых изготовлена аппаратура. Например, большинство самых важных конструкционных материалов — металлы и их сплавы — в основном работают в пределах до 1000 °С, жаропрочные стали — до 700 °С, немногим выше термостойкость строительной керамики. Главным материалом, применяемым для постройки промышленных печей и аппаратов, работающих в условиях высокотемпературного (выше 1000 °С) нагрева, являются огнеупоры, способные выдерживать многократные колебания температуры в широких пределах. Особо высокой теплостойкостью отличаются магнезитовые изделия (выше 2000 °С), а также графит. Повышение температуры лимитируется также и энергетическими затратами из-за резкого роста теплопотерь в окружающую среду.
Таким образом, оптимальной температурой в высокотемпературных процессах может служить лишь экономически рациональная температура, выбранная с учетом минимального износа аппаратуры, стоимости конструкционных материалов, теплопотерь и др.
Типовое оборудование
Основу типового оборудования высокотемпературных процессов составляют печи. Современная промышленная печь — это аппарат, в котором для тепловой обработки материалов используется теплота от сжигания топлива, электрический нагрев либо утилизируемая теплота экзотермических процессов. В таком аппарате выделение и использование теплоты совмещено с осуществлением определенного технологического процесса, например с выплавкой металла, обжигом керамических изделий, коксованием углей, перегонкой нефти и т. п. Как правило, печи имеют простую и прочную конструкцию, механизированную загрузку и выгрузку, автоматизированную систему поддержания и устойчивую работу в течение определенного времени (в сталеплавильных печах огнеупорная футеровка выдерживает до 800—1000 плавок, а в кислородных конверторах — до 350).
Типы и конструкции печей отличаются чрезвычайным разнообразием, поэтому их классифицируют не только по отраслям производства, но и по технологическому назначению, источнику тепловой энергии, способу нагрева, способу загрузки сырья и т. д.
Основные виды промышленных печей крупнотоннажного производства (с учетом принципа их устройства и работы) приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Типы печей |
Осуществляемые процессы | |
Шахтные (в том числе доменные, цветной металлургии, газогенераторные) |
Выплавка чугуна, меди, свинца, никеля; газификация твердого топлива | |
Полочные |
Обжиг колчедана, руд цветных металлов и солей
| |
Взвешенного (кипящего) слоя |
Газификация и пиролиз твердого топлива, разложение тяжелых нефтяных остатков, обжиг колчедана, руд цветных металлов
| |
Барабанные вращающиеся
|
Производство цементного клинкера, глинозема, разложение бикарбоната натрия, обжиг колчедана, глины, доломита, восстановление сульфатов, обезвоживание различных материалов
| |
Туннельные |
Обжиг огнеупоров, керамики, сушка изделий на их основе
| |
Камерные |
Коксование каменного угля, отжиг стекла, обжиг керамики, огнеупоров, строитель- ного кирпича | |
Ванные, в том числе отражательные |
Выплавка стали, цветных металлов, стекла, сжигание серы | |
Конвертор |
Выплавка и переплавка стали и цветных металлов | |
Трубчатые |
Пиролиз углеводородов, перегонка и кре- кинг нефти и нефтепродуктов | |
Электрические, в том числе: |
| |
дуговые |
Плавка и рафинирование цветных металлов, ферросплавов, стали, электрокрекинг метана | |
сопротивления |
получение кварцевого стекла, карбида кремния, графита, сероуглерода | |
комбинированные |
получение фосфора, электрокорунда, плавленных огнеупоров, электролиз расплавов | |
индукционные |
переплавка металлов и сплавов, варка кварцевого стекла |
Сравнительную оценку печей производят по ряду технико-экономических показателей. Среди них решающими являются: интенсивность передачи теплоты нагреваемому материалу; коэффициент использования теплоты, который тем выше, чем меньше тепловые потери и удачнее выбран способ регенерации теплоты; выход продукта при высоком его качестве.