- •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
§ 9.2. Применение биотехнологических процессов в промышленности
Традиционным примером бйотехнологических процессов являются процессы брожения. Исходными веществами для процесса брожения служат сахара и полисахариды, а конечными — органические кислоты или спирты. Одним из наиболее распространенных видов является молочно-кислое брожение. Оно применяется в пищевой промышленности для приготовления кефира, простокваши, творога, сыра и т. д. Консервирование путем квашения, хлебопечение, силосование кормов также основано на деятельности молочнокислых бактерий.
Спиртовое брожение — часто применяемый микробиологический процес. Основными возбудителями спиртового брожения являются/дрожжи,)относящиеся к классу грибов. Под их воздействием из полисахаридов образуются спирт, глицерин, уксусный альдегид. Спиртовое брожение широко используется в виноделии, пивоварении, хлебопечении. Производство чистого этилового спирта также основано на процессе спиртового брожения.
Например, для производства этилового спирта в настоящее время взамен пищевого сырья используют кислотные гидролизаты клетчатки и отходы целлюлозно-бумажной промышленности — сульфитные щелоки; разработаны методы получения ацетона и бутилового спирта из сульфитного щелока и гидролизатов древесины. При брожении крахмала, Сахаров и клетчатки с помощью масляно-кислых бактерий в промышленности получают ацетон, бутиловый спирт, масляную кислоту и другие ценные химические вещества. Масляно-кислое брожение широко применяют в текстильной промышленности при первичной обработке льна, конопли, джута, с тем чтобы отделить лубяные волокна от окружающей растительной ткани.
В настоящее время микробиологическая промышленность насчитывает десятки разнообразных процессов и сотни наименований промышленной продукции. К ним относятся кормовые дрожжи, кормовая биомасса, медицинские дрожжи, вакцина, закваски молочно-кислых бактерий, бактериальные удобрения, бактериальные средства защиты растений, липиды, полисахариды, спирты, ацетон, органические кислоты (уксусная, молочная, лимонная, глюконовая и др.), аминокислоты (лизин, триптофан, глутаминовая кислота), витамины, антибиотики и пенициллин, эритромицин, биомицин, нистатин, актиномицин и др.
Технологический процесс микробиологического синтеза состоит из многих стадий, наиболее важными среди которых являются следующие: приготовление и стерилизация питательной среды, хранение культуры микроорганизмов и размножение посевного материала в лаборатории, получение посевного материала в цехе чистой культуры, основная ферментация, выделение продукта из культурной жидкости, упаковка, хранение готовой продукции.
Самый ответственный процесс в микробиологическом синтезе — ферментация. Поэтому аппараты, в которых проходит этот процесс, — ферментаторы являются главным технологическим оборудованием любого микробиологического производства. Они обычно представляют собой герметические цилиндрические емкости с мешалками объемом от 50 до 200 м. Современные ферментаторы укомплектованы измерительными приборами и регулирующими устройствами. Чрезвычайно важным условием процесса является соблюдение полной стерильности.
Процессы, проходящие в биохимическом реакторе (ферментаторе), отличаются исключительной сложностью, так как на явления микробиологического синтеза накладываются физико-химические явления. Сложность их усугубляется тем, что одновременно протекают процессы как на микроуровне — явления в клетках, так и на макроуровне — процессы массо- и теплопередачи. В настоящее время предприняты попытки математического моделирования биохимических реакторов на основе принципов системного анализа. Повышение эффективности функционирования биохимических реакторов связано с автоматическим регулированием и управлением микробиологическим синтезом. Применение автоматизированных ферментационных установок позволяет не только повысить технико-экономические показатели технологических процессов, но и дает возможность перейти от простой задачи поддержания определенных параметров среды к управлению биологическими параметрами процесса. Становится реально осуществимым применение автоматизированных систем управления технологическим процессом на крупнотоннажных производствах.
Последнее время в промышленности практикуют различные превращения молекул органических веществ — микробиологическую трансформацию. Отбирая особые культуры микроорганизмов, можно провести самые различные химические реакции — окисление и восстановление, фосфорилирование, аминирование, специфический гидролиз и другие реакции, осуществить которые химическим путем очень трудно, а зачастую невозможно. С помощью микробиологической трансформации можно превращать продукты химического синтеза в другие необходимые для народного хозяйства вещества.
Заманчивой перспективой может стать применение биотехнологических процессов для фиксации (усвоения) атмосферного азота с помощью бактерий, обогащения бедных руд, выщелачивания руд цветных металлов, а также для добычи полезных ископаемых.
Значительное место среди микробиологических процессов занимает биологическая очистка сточных вод, которую в настоящее время считают одним из наиболее надежных и эффективных методов очистки.
Механизм процесса биологической очистки сточных вод заключается в разложении и окислении вредных примесей с помощью микроорганизмов. Не все химические соединения, содержащиеся в сточных водах, разлагаются с одинаковой скоростью. Наиболее легко подвергаются процессам биологического разложения углеводороды, белки, значительно медленнее разрушаются жиры. Труднее всего окисляются целлюлоза, лигнин, парафины, нефтяные масла, бензол, толуол и другие ароматические углеводороды. Практически неразложимы хлорбензол, хлороформ, нитробензол, нитрофенол и другие вещества, содержащиеся в сточных водах химических предприятий.
Производственные сточные воды большей частью имеют сложный состав, обусловленный присутствием целого комплекса соединений. При этом целесообразность применения биологических методов для полной очистки таких сточных вод определяется как концентрацией отдельных компонентов загрязнений, так и доступностью их биологическому окислению и разложению. Для трудноразложимых соединений применяется так называемая комбинированная очистка сточных вод, которая достигается путем последовательного применения различных химических, физико-химических и биологических методов.
Биологическая очистка по способам осуществления делится на очистку, протекающую в естественных условиях, и на очистку, протекающую в искусственно созданных условиях.
Биологическая очистка в естественных условиях проводится на полях орошения или в биологических прудах. Биологическая очистка в искусственно созданных условиях проводится на биологических очистных станциях, где основными устройствами для очистки служат биофильтры, аэротенки и также сооружения для анаэробной очистки.
По видам применяемых микроорганизмов биологические методы очистки воды бывают аэробные и анаэробные.
Анаэробные процессы протекают в замедленном темпе, и скорость биологической анаэробной очистки сточных вод гораздо меньше, чем при аэробных методах очистки.
Аэробные процессы очистки применяются для окисления загрязнений и минерализации органических веществ, растворенных в жидкой фазе сточных вод. Они широко применяются для очистки сточных вод гидролизной, пищевой, химической промышленности. В результате процессов окисления органических веществ кислородом воздуха при помощи аэробных бактерий происходит разложение этих веществ (белков, жиров, Сахаров, спиртов, углеводородов, кислот и т. д.) до воды, углекислого газа, азота, аммиака и т. д. Например, при очистке стоков поливинилацетатного производства, имеющих очень сложный состав, происходит окисление различными группами микробов ацетальдегида, уксусной и янтарной кислот, метилового и бутилового спиртов, формальдегида, нитросоединений и т. д. до углекислого газа, воды и азота.
Обладая широким спектром применимости и высокими технико-экономическими показателями, биотехнологические процессы являются перспективными, быстро развивающимися технологическими процессами.
В одиннадцатой пятилетке микробиологическая промышленность получит дальнейшее развитие как одна из важных отраслей агропромышленного комплекса. Ей отведена важная роль в укреплении кормовой базы животноводства. На основе внедрения новой техники и технологии, совершенствования организации производства предусмотрено повысить производительность труда на 40 %. Микробиологическая промышленность активно развивается за счет ввода в строй новых предприятий, а также за счет реконструкции, технического перевооружения, автоматизации технологических процессов, применения агрегатов повышенной единичной мощности.