- •Предисловие
- •Тема 1 общие понятия о химическом производстве
- •1.1. Химическая технология как наука
- •М акрокинетика
- •1.2. Связь химической технологии с другими науками
- •Химическая технология
- •1.3. История отечественной химической технологии
- •Контрольные вопросы
- •Тема 2 компоненты химического производства
- •2.1. Сырье в химическом производстве
- •Химическое сырье, классификация
- •Кларки наиболее распространенных в земной коре элементов
- •2.2. Энергия в химической технологии
- •Энергетические ресурсы
- •2.4. Воздух в химической технологии
- •Химический состав сухого воздуха в приземном слое
- •Структура вредных выбросов промышленности России
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3 критерии оценки эффективности химического производства
- •3.1. Технико-экономические показатели (тэп)
- •3.2. Структура экономики химического производства
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4 системный подход в изучении химико-техноло-гического процесса
- •4.1. Общие понятия и определения
- •4.2. Химико-технологическая система как объект моделирования
- •4.3. Операторы
- •Типовые технологические операторы
- •4.4. Матричное представление моделей
- •Матрица инценденций
- •Матрица смежности (связи)
- •4.5. Подсистемы хтс
- •4.6. Связи
- •4.7. Классификация технологических схем
- •4.8. Системный подход к разработке технологии производства
- •4.9. Оптимизация производства
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5 общие закономерности химических процессов
- •5.1. Понятие о химическом процессе
- •5.2. Классификация химических реакций
- •5.3. Интенсификация гомогенных процессов
- •5.4. Интенсификация гетерогенных процессов
- •5.5. Интенсификация процессов, основанных на необратимых реакциях
- •5.6. Интенсификация процессов, основанных на обратимых реакциях
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6 гетерогенный катализ
- •6.1. Общие положения катализа
- •6.2. Процессы абсорбции и хемосорбции в гетерогенном катализе
- •6.3. Механизм гетерогенных каталитических процессов
- •6.4. Основные требования к гетерогенным катализаторам
- •6.5. Основные структурные параметры гетерогенных катализаторов
- •6.6. Технологические свойства гетерогенных катализаторов
- •6.7. Классификация гетерогенных катализаторов
- •6.8. Состав катализаторов
- •6.9. Приготовление катализаторов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7 гомогенный катализ
- •7.1. Кислотный (основной) катализ
- •7.2. Металлокомплексный катализ
- •7.3. Ферментативный катализ
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8 химические реакторы
- •8.1. Принципы классификации химических реакторов
- •8.2. Принципы проектирования химических реакторов
- •8.3. Химические реакторы с идеальной структурой потока в изотермическом режиме
- •8.3.3. Примеры аналитического решения математической модели (8.22) и (8.23) для частных случаев.
- •8.4. Сравнение эффективности проточных реакторов идеального смешения и идеального вытеснения
- •8.5. Конструкции реакторов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9 производство серной кислоты
- •9.1. Способы производства серной кислоты
- •8.2. Сырье процесса
- •8.3. Промышленные процессы получения серной кислоты
- •Влияние параметров процесса на степень превращения so2 в so3
- •9.4. Пути совершенствования сернокислотного производства
- •Динамика использования различных источников сырья
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9 производство аммиака
- •10.1. Проблема связанного азота
- •10.2. Получение азота и водорода для синтеза аммиака
- •10.3. Синтез аммиака
- •Контрольные вопросы
- •Тема 11 переработка нефти
- •11.1. Общие сведения о нефти
- •11.2. Классификация нефтей
- •11.3. Состав нефти
- •11.4. Нефтепродукты
- •11.5. Подготовка нефти на нефтепромыслах
- •11.6. Первичная переработка нефти
- •11.7. Пиролиз
- •11.8. Коксование
- •11.9. Каталитический крекинг
- •11.10. Каталитический риформинг
- •11.11. Гидроочистка
- •11.12. Производство нефтяных масел
- •Контрольные вопросы
- •Тема 12 переработка каменного угля
- •12.1. Показатели качества каменных углей
- •12.2. Классификация углей
- •12.3. Коксование каменных углей
- •Коксование
- •Тушение
- •Разгонка
- •12.4. Состав прямого коксового газа и его разделение
- •11.5. Переработка сырого бензола
- •12.6. Переработка каменноугольной смолы
- •12.7. Газификация твердого топлива. Процесс Фишера – Тропша
- •Контрольные вопросы
- •Тема 13 производство стирола
- •13.1. Получение этилбензола
- •13.2. Производство стирола дегидрированием этилбензола
- •13.1.3. Технологическая схема производства стирола дегидрированием этилбензола
- •Контрольные вопросы
- •Тема 14 производство этанола
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Тема 5. Общие закономерности химических процессов……………………..54
- •Тема 6. Гетерогенный катализ ……………………………………….................64
- •Тема 7. Гомогенный катализ……………………………………………………93
- •Тема 8. Химические реакторы…………………………………………………101
- •Тема 9. Производство серной кислоты……………………………………….123
- •Тема 10. Производство аммиака………………………………………………137
- •Тема 11. Переработка нефти…………………………………………………...146
- •Тема 12. Переработка каменного угля………………………………………..204
- •Тема 13. Производство стирола……………………………………………….213
- •Тема 14. Производство этанола………………………………………………..218
М акрокинетика
Массопередача Теплопередача Состояние катализатора
- уровень потока, на котором описание явлений дается как взаимодействие совокупности частиц, с учетом характера их движения в потоке (ламинарное, переходное, турбулентное) и изменения температуры и концентрации реагентов по фронту потока;
- уровень реактора, на котором описание явлений дается с учетом конструкции аппарата (реактора), в котором реализуется технологический процесс.
Таким образом, проблема различия между теоретической химией и хи-мической технологией – это проблема различий фундаментальных исследований и реальных промышленных производств, на них основанных, а решение этой проблемы сводится к решению задач масштабного перехода от одного объекта исследования к другому.
1.2. Связь химической технологии с другими науками
Химическая технология базируется на материале целого ряда наук: инженерных и химических наук, математике, физике, механике, гидродинамике, минералогии и др.
В то же время сама химическая технология составляет основу экономических наук, изучающих химическую технологию, ее материалы используют при изучении экологических проблем, научно-инженерной этики и т. д.
Связи химической технологии с другими науками и областями знаний можно представить схемой, изображенной на рис. 1.1.
Химическое сырье Строение и свойства Оборудо-
Кинетические и термоди- вещества вание
намические расчеты
Физическое моделирование
Математическое моделирование
иХимическая технология
технологические расчеты
Экология
Экономика
Рис. 1.1. Связь химической технологии с фундаментальными науками
1.3. История отечественной химической технологии
В 1803 г. при Российской АН впервые была создана кафедра химической технологии, а в 1804 г. начинает издаваться первый в России «Технологический журнал».
Впервые преподавание курса химической технологии было осуществлено в 1806 г. в Московском университете профессором И.А. Двигубским. В 1808 г. он издал учебник «Начальные основания технологии или краткие показания работ на заводах и фабриках производимых». В 1830 г. был орга-низован Санкт-Петербургский практический технологический институт (ныне химико-технологический университет). В 1851 г. П.А. Ильенков издает «Курс химической технологии». Тем самым химическая технология отделя-ется от теоретической химии и становится самостоятельной наукой, хотя еще и сохраняет описательный характер.
Научные основы химической технологии закладываются затем в работах таких крупнейших ученых-химиков, как Д.И. Менделеев, Н.Н. Зинин, Н.Д. Зелинский, И.Н. Каблуков, Н.Н. Ворожцов, А.Г. Касаткин, С.И. Вольфкович, П.М. Лукьянов, П.Т. Романков и др.
После 1917 г. в стране создается широкая сеть отраслевых научно-исследовательских институтов, задачей которых являлась разработка новых и совершенствование существующих технологий в определенных областях химических производств.
Параллельно издается ряд фундаментальных исследований и учебников по химической технологии. Это: «Материалы и процессы химической технологии» Д.П. Коновалова (1924 г.), «Принципы инженерной химии» В. Уокера, В. Льюиса и В. Мак-Адамса (1923 г.), «Основные процессы и аппараты химической технологии» А.Г. Касаткина (1935-1937 г.г.), выдержавшая множество переизданий, «Общая химическая технология» С.И. Вольфковича (1940-1953 г.г.), «Процессы и аппараты химической технологии» Н.И. Гельперина (1958 г.), также в последующем издававшаяся многократно, «Основы химической технологии» под редакцией И.П. Мухленова (1991) и ряд других. С целью обобщения и координации деятельности в области химической технологии создан Научный Совет по теоретическим основам химической технологии, а в 1966 г. начато издание журнала «Теоретические основы химической технологии».