- •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
§ 6.2. Электролиз водных растворов Электрохимическое производство хлора и едкого натра (каустической соды)
Сырьем для производства хлора и каустической соды служат растворы поваренной соли NaCl. Чистая соль — бесцветные кристаллы, плотность 2,16 г/см2. Хорошо растворяется в воде. Температура плавления 801 °С. В природе соль находится в виде: ископаемой соли (около 9% запаса), самосадочной соли (0,77%) в соляных озерах с донными отложениями, подземных рассолов.
В настоящее время хлор и едкий натр получают двумя способами: диафрагменным и ртутным, в которых электролитом служит раствор NaCl.
В обоих методах анодные процессы подобны, их основной продукт — газообразный хлор. Катодные процессы различны. При диафрагменном способе применяют стальной катод и диафрагму, разделяющую катодное и анодное пространства. Часть поваренной соли превращается в NaOH (10% NaOH) с выделением водорода. Поваренную соль отделяют от едкого натра при упаривании раствора. Товарный продукт — раствор едкого натра (концентрация 42 — 50 %) содержит 2 — 4 % NaCl. В ртутном способе применяют катод из ртути. Ионы натрия, разряжаясь на нем, образуют натриевую ртутную амальгаму. В отдельных аппаратах (разлагателях) амальгама натрия разлагается водой, образуя водород и раствор едкого натра. В разлагателе сразу может быть получен раствор едкого натра с товарной концентрацией (42 —50%), не содержащий примесей поваренной соли. Конструктивно электролизер и разлагатель объединены в один аппарат, называемый электролитической ванной. Каустик, полученный ртутным методом, имеет высокую чистоту и соответствует требованиям стандарта на жидкий каустик марки «А». Каустик, полученный диафрагменным методом, имеет состав, предусмотренный для марок «Б» и «В», содержит больше примесей поваренной соли и ионов железа. Хлор, получаемый тем и другим способом, соответствует техническим требованиям на электролитический хлор.
Капитальные затраты на создание производства NaOH из NaCl ртутным методом примерно на 50 — 70% больше затрат на создание той же мощности диафрагменным методом.
Каустическая сода, получаемая диафрагменным методом, дешевле, однако, несмотря на это, ртутный метод наряду с диафрагменным находит широкое применение. Это объясняется высоким качеством каустической соды, получаемой ртутным методом. Главный потребитель «ртутного» каустика — заводы искусственных волокон, потребители «диафрагменного» каустика — многочисленные производства, для которых примеси в каустике не имеют значения.
Первые промышленные электролизеры для получения едкого натра и хлора работали на периодическом режиме. Продукты электролиза в них разделялись цементной диафрагмой, через которую могли проходить только ионы. На следующем этапе появились электролизеры с проточной диафрагмой из асбеста. Наряду с совершенствованием электролизеров разрабатывались электролизеры на все возрастающую токовую нагрузку и увеличенную плотность тока. Первоначальные электролизеры были рассчитаны на работу с силой тока 1 к А и плотностью тока около 500 А/м2.
В настоящее время в СССР в качестве основного принят электролизер с силой тока 25 и 50 кА; имеются модели, работающие на плотностях тока 700, 900 и 1200 А/м. Они предназначены для цехов, производящих 25 —100 тыс. т хлора в год.
Технологическая схема производства С1 и NaOH. Очищенный рассол, содержащий поваренную соль, из цеха перекачивается в напорный бак через подогреватель, где он нагревается до 90 °С. Из напорного бака рассол поступает в электролизер. На рассольном трубопроводе вмонтирована заземляющая вставка для отвода на землю токов утечки, идущих по струе. Раствор из электролизера стекает через разрыватель струи в коллектор для сбора в приемник. Из приемника продукты перекачиваются в цех выпаривания. Хлор, выделяющийся в электролизерах, охлаждают и сушат.
Водород откачивают из электролизеров водокольцевым Компрессором, предварительно пропуская через холодильник смешения, куда подают холодную воду. При охлаждении конденсируется водяной пар.
Товарной продукцией данного производства являются NaOH и газы — хлор, водород.
Хлор — ядовитый газ желто-зеленого цвета, температура сжижения — 34 °С, вызывает удушье. Хлор широко применяется для производства соляной кислоты, пластмасс, каучуков, химических волокон, ядохимикатов. Большое значение имеет хлор для получения хлорсодержащих растворителей, отбеливателей, хлорной извести, в металлургии соединения хлора применяют для производства титана, благородных металлов и т. д.
Водород — газ без цвета и запаха. Атомная масса водорода 1,00797, он намного легче воздуха (относительная плотность 0,0695). Водород обладает высокой диффузионной способностью, особенно при высоких температурах и давлениях, легко проникает в металлы, активно соединяется с галогенами. Основное его количество используется для синтеза аммиака, метанола и HCL. Применяется он также для производства капрона, нейлона, высших жирных спиртов (сырье для некоторых моющих средств). Водород применяют для гидрирования тяжелых нефтяных фракций, получая бензин и другие легкие топлива. Большое применение водород находит для гидрогенизации жиров, при производстве красителей, для получения чистого кремния, хрома,- титана, при изготовлении электровакуумных приборов, в электросварке и т. д.