SRC = "https://preessent5.com/presentacii-2/20171211%52204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5c32204-2010_okht_lk_1_min_1.jpg" (! Lang:> Dyscyplina Całkowita technologia chemiczna wykładu - 34 godziny (17 K)"> Дисциплина ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Лекции – 34 часа (17 лк) Лабораторные работы – 34 часа Практические занятия – 18 часов Форма аттестации – зачет + ЭКЗАМЕН доцент МИНАКОВСКИЙ АЛЕКСАНДР ФЁДОРОВИЧ (ауд. 117 корп. 3) Кафедра технологии не!} materia organiczna i ogólna technologia chemiczna
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_2.jpg" alt=">Literatura podręcznikowa: 1. Beskov, V. S. Technologia chemii ogólnej / V. S. Beskow –"> Учебная литература: 1. Бесков, В. С. Общая химическая технология / В. С. Бесков. – М.: ИКЦ Академкнига, 2006. – 452 с. 2. Кутепов, А. М., Общая химическая технология / А. М. Кутепов, Т. И. Бондарева, М. Г. Беренгартен. – М.: ИКЦ Академкнига, 2005. – 528 с. 3. Основы химической технологии: учебник Под ред. И. П. Мухленова. – М.: Высшая школа, 1991. – 463 с. 4. Ещенко, Л. С. Общая химическая технология. Расчеты химико-технологических процессов: учеб. пособие для студентов специальностей химико-технологического профиля / Л. С. Ещенко, В. А. Салоников. – Минск.: БГТУ, 2007. – 195 с. 5. Ещенко, Л. С. Общая химическая технология. !} Podręcznik edukacyjno-metodyczny dla studentów specjalności 1-48 01 01 „Technologia chemiczna wytwarzania i przetwarzania materiałów nieorganicznych”, 1-48 01 02 „Technologia chemiczna wytwarzania i przetwarzania materiałów organicznych”, 1-48 01 05 „Technologia chemiczna obróbki drewna” , 1-48 02 01 „Biotechnologia”, 1-57 01 01 „Ochrona środowiska i racjonalne wykorzystanie zasoby naturalne”, 1-57 01 03 „Bioekologia”, 1-36 07 01 „Maszyny i aparatura do produkcji chemicznej i przedsiębiorstw zajmujących się materiałami budowlanymi” formy edukacji stacjonarne i niestacjonarne / L. S. Eshchenko, V. A. Salonikov. – Mińsk: BSTU, 2006. – 74 s.
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_3.jpg" alt=">6. Ignatenkov, V. I. Przykłady i problemy w ogólnej technologii chemicznej: podręcznik dla"> 6. Игнатенков, В. И. Примеры и задачи по общей химической технологии: учебное пособие для вузов / В. И. Игнатенков, В. С. Бесков. – М.: ИКЦ Академкнига, 2006. – 200 с. 7. Расчеты по технологии !} substancje nieorganiczne/ Pod generałem wyd. M. E. Pozina. – L.: Chemia 1977. – 495 s. 8. Eszczenko, L.S. Ogólna technologia chemiczna. Warsztat laboratoryjny dla studentów specjalności 1-48 01 01 „Technologia chemiczna wytwarzania i przetwarzania materiałów nieorganicznych”, 1-48 01 02 „Technologia chemiczna wytwarzania i przetwarzania materiałów organicznych”, 1-48 01 05 „Technologia chemiczna obróbki drewna” , 1-48 02 01 „Biotechnologia”, 1-57 01 01 „Ochrona środowiska i racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych”, 1-57 01 03 „Bioekologia”, 1-36 07 01 „Maszyny i aparatura produkcji chemicznej oraz materiały budowlane przedsiębiorstwa” kursy stacjonarne i niestacjonarne / L. S. Eshchenko, M. T. Sokołow, O.B. Dormeshkin, V. D. Kordikov. – Mińsk: BSTU, 2004. – 83 s.
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_4.jpg" alt=">Wykład 1:">!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_5.jpg" alt=">Cel dyscyplina akademicka„Ogólna technologia chemiczna” to: Zdobycie wiedzy o podstawowych prawach produkcji chemicznej”> Celem dyscypliny akademickiej „Ogólna technologia chemiczna” to: Zdobycie wiedzy o podstawowych prawach produkcji chemicznej w oparciu o wykorzystanie ogólnych zasad nauki (chemia , fizyka, chemia fizyczna i koloidowa, matematyka) oraz dyscyplin ogólnoinżynierskich (procesy i aparatura produkcji chemicznej) Opanowanie umiejętności stosowania określonych wzorców do analizy poszczególnych etapów chemicznego procesu technologicznego i tworzenia optymalnych chemicznych układów technologicznych. Wykonywanie chemicznych procesów technologicznych obliczeń i umiejętności praktycznego wykorzystania zdobytej wiedzy w działalności zawodowej.
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_6.jpg" alt=">">
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_7.jpg" alt=">Na podstawie wyników studiowania dyscypliny student powinien wiedzieć : podstawowe prawa produkcji chemicznej;"> По итогам изучения дисциплины студент должен знать: основные закономерности химического производства; основные закономерности протекания химических реакций и процессов; особенности !} interakcja chemiczna w procesach jednorodnych i heterogenicznych; metody wykonywania obliczeń chemiczno-technologicznych; podstawowe prawa termodynamiczne i kinetyczne przemian chemicznych w przemysłowych warunkach produkcji oraz metody intensyfikacji procesów; nowoczesne metody analizy, rozwoju i optymalizacji chemicznych procesów technologicznych; zasady budowy i analizy chemicznych układów technologicznych; rodzaje reaktorów chemicznych, ich modele, charakterystyki i zasady porównywania efektywności ich pracy.
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_8.jpg" alt=">umieć: posługiwać się podstawowymi prawami chemii, procesów i aparatura do produkcji chemicznej"> уметь: использовать основные законы химии, процессов и аппаратов химических производств для термодинамического и кинетического анализа химических процессов; проводить выбор оптимального технологического режима и аппаратуры; составлять !} schematy technologiczne i dobrać dla nich wyposażenie technologiczne; obliczać bilanse materiałowe i cieplne oraz podstawowe wskaźniki chemiczne i technologiczne procesów; analizować, syntetyzować i optymalizować chemiczne systemy technologiczne, procesy oraz dobierać dla nich standardowe wyposażenie; określić etapy graniczne przemian chemicznych; obliczać charakterystyki termodynamiczne i kinetyczne przemian chemicznych; dobierać typy reaktorów do procesów chemicznych, dokonywać obliczeń reaktorów chemicznych i symulować procesy w nich zachodzące.
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_9.jpg" alt=">Struktura dyscyplin">!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_10.jpg" alt=">Pochodzenie słowa „technologia” (od greckiego „ technos” – sztuka, rzemiosło i „logos” – nauczanie, nauka) w pełni odpowiada"> Происхождение слова «технология»(от греческих«technos»- искусство, ремесло и «logos» - учение, наука) вполне отвечает его содержанию: учение об умении, искусстве перерабатывать исходные вещества в полезные продукты. Инженерная химия (согласно Уставу Американского общества инженеров-химиков) – наука, применяющая, принципы !} nauki przyrodnicze wraz z zasadami ekonomii i stosunków społecznych do dziedziny obejmującej bezpośrednio procesy i aparaturę, w której substancja jest przetwarzana w celu zmiany jej stanu, zawartości energii i/lub właściwości. Technologia chemiczna to nauka przyrodnicza, stosowana o metodach i procesach wytwarzania produktów (dóbr konsumpcyjnych i środków produkcji), prowadzona z udziałem przemian chemicznych w sposób technicznie, ekonomicznie i społecznie wykonalny.
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_11.jpg" alt=">Technologia chemiczna jako nauka ma: Przedmiot badań -"> Химическая технология как наука имеет: Предмет изучения – химическое производство Химическое производство – совокупность процессов и операций, осуществляемых в машинах и аппаратах и предназначенных для переработки сырья путем химических превращений в необратимые продукты Цель изучения Способ производства – создание целесообразных способов производства необходимых человеку продуктов – совокупность всех операций, которые проходит сырьё до получения из него продукта. Он слагается из последовательных операций, протекающих в соответствующих машинах и аппаратах. Операция происходит в одном или нескольких аппаратах; она представляет собой сочетание различных технологических процессов.!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_12.jpg" alt=">Produkcja chemiczna musi być zorganizowana w taki sposób, aby spełniać następujące wymagania są spełnione: otrzymywanie"> Химическое производство должно быть организовано таким образом, чтобы соблюдались следующие требования: получение продукта, отвечающего требованиям СТБ, ТУ; максимальное использование сырья и энергии; максимальная экономическая эффективность; экологическая безопасность; безопасность и надежность эксплуатации оборудования. Основные направления в развитии химической технологии: создание высокоэффективных производств, энерго- и материалосберегающие технологии, защита окружающей среды от промышленных загрязнений, новые эффективные процессы получения химической продукции.!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_13.jpg" alt=">Technologia chemiczna">!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_14.jpg" alt=">2. Historia rozwoju przemysłu chemicznego Ponad 2000 lat temu - siarka, soda naturalna i"> 2. История развития химической промышленности Более 2000 лет назад - сера, природная сода и минеральные краски были известны в Риме и Византии XV в. - в Европе стали появляться мелкие специализированные цеха по производству кислот, солей, щелочей, фармацевтических препаратов!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_15.jpg" alt=">Cechą współczesnego przemysłu chemicznego jest orientacja głównych branże zaawansowanych technologii (farmaceutyczny, materiały polimerowe, odczynniki i"> Особенность современной химической промышленности - ориентация главных наукоемких производств (фармацевтического, полимерных материалов, реагентов и особо чистых веществ), а также продукции парфюмерно-косметической, бытовой химии и т.д. на обеспечение повседневных нужд человека и его здоровья. Особенность химической промышленности - очень широкая, разнообразная по составу сырьевая база. Она включает горнохимическую промышленность (добычу серы, фосфоритов, калийных солей, поваренной соли и т.д.) Важнейший результат НТП во второй половине XX в. - повсеместный и широкий переход химической промышленности на использование продуктов переработки нефти, попутного и природного газа.!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_16.jpg" alt=">Specyficzne cechy przemysłu chemicznego mające wpływ na jego lokalizację to: : 1 ) bardzo duża energochłonność"> Специфические особенности химической промышленности, влияющие на ее размещение, следующие: 1) очень высокая энергоемкость (в первую очередь теплоемкость) в отраслях, связанных со структурной перестройкой вещества (получение полимерных материалов, продукция органического синтеза, электрохимические процессы и др.); 2) высокая водоемкость производств (охлаждение агрегатов, технологические процессы); 3) невысокая трудоемкость большинства производств отрасли; 4) очень высокая капиталоемкость; 5) большие объемы используемого сырья и многих видов готовой продукции; 6) экологические проблемы, обусловленные производством и потреблением ряда химических продуктов.!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_17.jpg" alt=">Największe firmy chemiczne na świecie">!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_18.jpg" alt=">Podstawę kompleksu chemicznego Białorusi tworzą 83 przedsiębiorstwa i organizacje wchodzące w skład państwowego koncernu Biełnieftiehim."> Основу химического комплекса Беларуси составляют 83 предприятия и организации, входящие в государственный концерн «Белнефтехим». В общем объеме промышленной продукции Беларуси их доля занимает примерно 15%, в общереспубликанском экспорте - около 17%. Ведущее место по объему производимой продукции и численности работников занимают горнохимическая (производство калийных удобрений), основная химия (производство химических волокон и нитей) и нефтехимическая отрасли. Основными видами деятельности данных предприятий являются производство минеральных удобрений, шин, химических волокон и нитей, выпуск продукции из стекловолокна, производство пластмассовых изделий, лаков и красок. Данная продукция экспортируется более чем в 80 стран мира. Годовой объем внешнеторгового оборота химического комплекса республики составляет более 3 млрд. долларов США, в том числе экспорт - 1,5 млрд. долларов США. Химическая промышленность Республики Беларусь!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_19.jpg" alt=">Proces chemiczno-technologiczny W sumie chemiczno-technologiczny"> Химико-технологический процесс В совокупном химико-технологическом процессе выделяются следующие виды отдельных процессов и операций, классифицированных по их основному назначению, и соответствующие аппараты и машины, в которых они осуществляются: Механические и гидромеханические процессы – перемещение материалов, изменение их формы и размеров, сжатие и расширение, смешение и разделение потоков. Все они протекают без изменения химического и фазового состава обрабатываемого материала. Теплообменные процессы – нагрев, охлаждение, изменение фазового состояния. Химический и фазовый состав в них не меняется. Массообменные процессы – межфазный обмен, в результате которого меняется компонентный состав контактирующих фаз без коренного изменения !} skład chemiczny, tj. przemiany chemiczne. Procesy chemiczne – procesy związane ze zmianami składu chemicznego substancji; Procesy te przeprowadzane są w reaktorach chemicznych. Proces chemiczno-technologiczny (CTP) to ciąg procesów chemicznych i fizykochemicznych mających na celu ukierunkowane przetwarzanie substancji wyjściowych w produkt.
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_20.jpg" alt=">system chemiczno-technologiczny to model produkcji chemicznej lub chemicznej -proces technologiczny, jego wyświetlenie"> химико-технологическая система представляет собой модель химического производства или химико-технологического процесса, отображающую его структуру и позволяющую прогнозировать те или иные свойства и показатели Продукт дополнительный Структура и функциональные элементы химического производства: 1 – подготовка сырья; 2 – химическая переработка сырья; 3 – выделение целевого продукта; 4 – обезвреживание и переработка побочных продуктов; 5 – энергетическая подсистема; 6 – подготовка вспомогательных материалов и водоподготовка; 7 – подсистема управления Химико-технологическая система (ХТС) – совокупность аппаратов, машин, реакторов, других устройств (элементов), а также материальных, тепловых, энергетических и других потоков (связей) между ними, функционирующая как единое целое и предназначенная для переработки исходных веществ (сырья) в продукты.!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_21.jpg" alt=">Skład produkcji chemicznej, zapewniający jej funkcjonowanie jako jednostki produkcyjnej : chemiczny proces technologiczny, magazynowanie surowców, produktów"> Состав химического производства, обеспечивающий его функционирование как производственной единицы: химико-технологический процесс; хранилища сырья, продуктов и других материалов; система организации транспортировки сырья, продуктов, вспомогательных материалов, промежуточных веществ, отходов; дополнительные здания, сооружения; обслуживающий персонал производственных подразделений; система управления, обеспечения и безопасности.!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_22.jpg" alt=">Produkty końcowe Produkty docelowe CTP Produkty uboczne Odpady są produktami docelowy lub wielofunkcyjny"> Конечные продукты ХТП целевые продукты побочные продукты отходы это продукты целевого или многоцелевого назначения, получаемые при переработке сырья при заданных оптимальных условиях и соответствующие требованиям технических условий. образуются параллельно с целевым продуктом в результате переработки сырья это побочные продукты, которые в настоящее время по техническим или экономическим причинам не находят применения и выводятся из ХТП в окружающую среду.!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_23.jpg" alt=">Wskaźniki produkcji chemicznej i chemicznego procesu technologicznego Wskaźniki operacyjne charakteryzują zachodzące zmiany w chemicznym procesie technologicznym"> Показатели химического производства и химико-технологического процесса Эксплуатационные показатели характеризуют изменения, возникающие в химико-технологическом процессе при появлении отклонений от регламентированных условий и состояний. Основными эксплуатационными показателями являются надежность, безопасность функционирования, чувствительность, управляемость и регулируемость. Технологические показатели: расходные коэффициенты; степень превращения исходных реагентов; селективность; выход продукта; производительность (мощность); интенсивность процесса; удельные капитальные затраты; качество продукта. Экономические показатели определяют экономическую эффективность производства. К ним относятся себестоимость продукции, производительность труда Социальные показатели определяют комфортность работы на данном производстве и его влияние на окружающую среду.!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_24.jpg" alt=">Wskaźniki technologiczne Produktywność (moc) - ilość otrzymanego produktu lub ilość przetworzonych surowców (G)"> Технологические показатели Производительность (мощность) – количество получаемого продукта или количество перерабатываемого сырья (G) в единицу времени (t). П = G/t αR = или αR = Выход продукта – это отношение реально полученной массы (химического количества) продукта к максимально возможной его массе (химическому количеству), которая могла бы быть получена при данных условиях осуществления химической реакции:!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_25.jpg" alt=">Współczynniki zużycia - wartości charakteryzujące zużycie surowców, woda, paliwo, prąd,"> Расходные коэффициенты – величины, характеризующие расход сырья, воды, топлива, электроэнергии, пара, вспомогательных материалов на производство единицы продукции. где Рк –расходный коэффициент, т/т, кг/т, м3/т; m1 – масса сырья, кг, т; m2 – масса целевого продукта, кг, т. Рк = Технологические показатели!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_26.jpg" alt=">Wskaźniki technologiczne Selektywność to stosunek masy (ilość chemiczna) docelowego produktu, otrzymanego praktycznie, do"> Технологические показатели Селективность – это отношение массы (химического количества) целевого продукта, полученного практически, к общей массе (химическому количеству) образовавшихся продуктов: Степень превращения показывает, насколько полно в химико-технологическом процессе используется сырье. Степень превращения – это отношение массы (химического количества) исходного реагента, превратившегося в результате химической реакции в продукты, к его первоначальной массе (химическому количеству). хi = где хi – степень превращения реагента I; mi, 0 – масса реагента I в исходной реакционной смеси, кг; mi – масса реагента I в реакционной смеси, выходящей из аппарата или находящейся в реакторе, кг. =!}
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_27.jpg" alt=">Wskaźniki technologiczne Intensywność to produktywność związana z dowolną wartością, charakteryzującą wymiary reaktora, aparatury, "> Технологические показатели Интенсивностью называется производительность, отнесенная к какой-либо величине, характеризующей размеры реактора, аппарата, его объему, площади !} Przekrój itd.: I = gdzie I – intensywność, kg/(m3 h), t/(m2 dzień); V – objętość aparatury, m3; F – powierzchnia aparatury, m2 Analizując pracę reaktorów katalitycznych, zwyczajowo odnosi się wydajność całej aparatury do jednostkowej objętości lub masy katalizatora załadowanego do reaktora. Wartość ta, liczbowo równa ilości produktu otrzymanego na jednostkę objętości lub masy katalizatora, nazywana jest wydajnością katalizatora lub jego intensywnością
Src="https://present5.com/presentacii-2/20171211%5C32204-2010_okht_lk_1_min.ppt%5C32204-2010_okht_lk_1_min_28.jpg" alt=">">
Technologia Chemiczna- dziedzina chemii, w której opracowywane są zaawansowane technicznie i ekonomicznie wykonalne metody przetwarzania surowców naturalnych i półproduktów syntetycznych na artykuły gospodarstwa domowego i środki produkcji.
Technologia chemiczna dzieli się na technologię wytwarzania substancji nieorganicznych i technologię wytwarzania substancji organicznych. Technologia produkcji substancji nieorganicznych obejmuje: produkcję kwasów, zasad, sody, soli, amoniaku, nawozów mineralnych, metali, stopów itp. Technologia produkcji substancji organicznych obejmuje kauczuki syntetyczne, tworzywa sztuczne, barwniki, alkohole, kwasy organiczne, aldehydy, ketony itp.
Technologia chemiczna uwzględnia także sposoby przetwarzania chemicznego wody naturalne, rudy, węgiel, gaz, ropa naftowa, drewno itp.
Technologia chemiczna oferuje innym sektorom gospodarki narodowej wiele unikalnych materiałów - azotek boru, sztuczne diamenty, włókna chemiczne, kauczuki syntetyczne, elektroceramikę, materiały półprzewodnikowe i inne, sprzyja rozwojowi innych sektorów gospodarki narodowej poprzez wprowadzanie nowych, skutecznych metod wpływanie na przedmioty pracy (galwanizacja, synteza biochemiczna, wzbogacanie rud, przetwarzanie paliw itp.).
W rezultacie obróbka chemiczna paliwa kopalne ( węgiel, ropa naftowa, łupki i torf) Gospodarka narodowa otrzymuje tak ważne produkty jak koks, oleje i paliwa silnikowe, gazy łatwopalne. Kwasy azotowy, siarkowy i fosforowy otrzymywane są technologią chemiczną i produkowane z nich nawozy mineralne. Nawozy mineralne stosowane są w rolnictwie.
Technologie chemiczne mają przewagę nad mechanicznymi metodami przetwarzania surowców:
- przetwarzać prawie wszystkie rodzaje surowców: mineralne (sole potasu, gips, siarka itp.), paliwa (ropa, gaz, węgiel itp.), surowce pochodzenia roślinnego i rolnictwa, wodę i powietrze, produkty różnych gałęzi przemysłu;
- uwzględnić w działalność gospodarcza w procesie osiągania postępu naukowo-technicznego nowe rodzaje surowców;
- zastąpić cenne i rzadkie surowce tańszymi i bardziej powszechnymi;
- Kompleksowo wykorzystują surowce i utylizują odpady przemysłowe, z tych samych surowców uzyskują różne produkty chemiczne i odwrotnie - ten sam produkt z różnych surowców.
Ważne kierunki rozwoju technologii chemicznej skupiają się na wykorzystaniu ciepła reakcji, tworzeniu technologii bezodpadowych, zastosowaniu procesów plazmowo-chemicznych, technologii laserowej, reakcjach fotochemicznych i radiacyjno-chemicznych itp. Technologia biochemiczna zajmuje szczególne miejsce. Stosując procesy biochemiczne, rozwiązuje się problemy wiązania azotu atmosferycznego, syntezy białek i tłuszczów, wykorzystania dwutlenku węgla do syntezy organicznej itp.
Racjonalne wykorzystanie procesów chemicznych pozwala nam na ciągłe rozwiązywanie najważniejszego problemu podtrzymywania życia człowieka poprzez pozyskiwanie wysokowartościowych produktów spożywczych, doskonalenie podaży pasz na skalę przemysłową, pozyskiwanie wysoce skutecznych leków i środków zwalczania szkodników rolniczych.
Słowo „technologia” ma pochodzenie greckie i jest dosłownie tłumaczone jako „nauka o rzemiośle”. Z współczesnego punktu widzenia możemy zdefiniować technologia jako nauka,badanie metod i procesów masowego przetwarzania surowców na produkty konsumpcyjne o maksymalnym efekcie ekonomicznym.
Technologie są mechaniczne i chemiczne. Technologia mechaniczna bada procesy związane ze zmianą kształtu i właściwości fizycznych przetwarzanych surowców, głównie poprzez operacje mechaniczne. Na przykład produkcja wyrobów z drewna - technologie obróbki drewna, produkcja wyrobów metalowych - inżynieria mechaniczna itp. Technologia chemiczna bada procesy związane ze zmianami składu i właściwości chemicznych przetwarzanych surowców na skutek zachodzących reakcji chemicznych.
Istnieje ogromna różnorodność prywatnych technologii chemicznych, które można połączyć w dwie duże grupy:
technologie chemiczne |
|
nieorganiczny |
organiczny |
1) podstawowa synteza nieorganiczna - produkcja kwasów, zasad, soli i nawozów mineralnych; 2) drobna synteza nieorganiczna - produkcja leków, odczynników, leków, metali rzadkich itp.; 3) metalurgia – produkcja metali żelaznych i nieżelaznych; 4) produkcja krzemianów – produkcja spoiw, ceramiki i szkła; 5) technologia chemii jądrowej. |
1) podstawowa synteza organiczna – produkcja produktów organicznych na dużą skalę; 2) drobna synteza organiczna – produkcja odczynników, leków, środków ochrony roślin itp.; 3) przetwórstwo ropy i gazu; 4) synteza petrochemiczna – produkcja produktów organicznych na bazie surowców węglowodorowych; 5) przetwórstwo surowców roślinnych i zwierzęcych; 6) technologie wielkocząsteczkowe – produkcja kauczuku syntetycznego, tworzyw sztucznych, włókien chemicznych i innych związków wielkocząsteczkowych; 7) biotechnologia – produkcja drożdży paszowych, aminokwasów, enzymów, antybiotyków itp. |
Opracowując jakąkolwiek prywatną technologię, trzeba znać trzy ogólne dyscypliny inżynieryjne: ogólną technologię chemiczną (GCT), procesy i aparaturę technologii chemicznej (PAHT) oraz ciepłownictwo przemysłowe (IT), które razem stanowią podstawę chemii przemysłowej.
Ogólna technologia chemiczna– nauka zajmująca się badaniem teoretycznych podstaw rozwoju technologii dla różnych klas reakcji chemicznych.
Przedmiotem badań OXT są wzorce leżące u podstaw funkcjonowania produkcji chemicznej.
Cele OCT jako nauki:
1) znajdowanie ogólnych wzorców procesów chemicznych i technologicznych;
2) w oparciu o znajomość przepisów ogólnych, znalezienie optymalnych warunków prowadzenia chemicznych procesów technologicznych;
3) badanie przemian chemicznych z uwzględnieniem procesów wymiany masy i ciepła;
4) zwiększenie efektywności wykorzystania surowców, energii, zmniejszenie ilości odpadów i emisji do środowiska; poprawę jakości produktów.
Metody OXT:
Eksperymentalny;
Modelowanie.
Podstawowe pojęcia inżynierii chemicznejnologia
Produkcja chemiczna– zespół procesów i operacji realizowanych w maszynach i aparaturze, mających na celu przetworzenie surowców poprzez przemiany chemiczne w niezbędny produkt.
Proces chemiczno-technologiczny (CTP)– część produkcji chemicznej, składająca się z trzech głównych etapów:
Produkt docelowy– produkt, dla którego zorganizowany jest ten HTP. Wszystkie inne produkty to tzw skutki uboczne. Produkty uboczne można otrzymać zarówno w reakcjach docelowych, jak i ubocznych. Jeśli produkt uboczny nie ma zastosowania, nazywa się go śmieci; jeśli jest używany, nazywa się to wycofanie Lub surowce wtórne. Jeśli produkt docelowy zostanie użyty jako materiał wyjściowy w innej produkcji, wówczas nazywa się go półprodukt.
Materiał źródłowy, który przychodzi do przetworzenia i ma wartość, nazywa się surowy materiał. Substancja bezpośrednio zaangażowana w docelową reakcję chemiczną nazywa się odczynnik. Odczynnik jest głównym, ale nie jedynym składnikiem surowca. Zwykle nazywane są wszystkie składniki surowca, które nie biorą udziału w reakcji docelowej zanieczyszczenia.
W technologii często używane są pojęcia „przekształcony” i „nieprzekształcony” odczynnik. Przekształcony odczynnik– jest to ilość odczynnika, która weszła w reakcje (zarówno docelową, jak i boczną). Nieprzekształcony odczynnik- jest to ilość odczynnika, która opuszcza reaktor w nieprzetworzonym, oryginalnym stanie. Suma mas przereagowanego i nieprzereagowanego odczynnika jest równa masie wniesiony do reaktora z odczynnikiem.
Materiały pomocnicze– chemikalia zapewniające prawidłowy przebieg CTP (katalizatory, rozpuszczalniki itp.).
Początkowa mieszanina– mieszanina substancji wchodząca do reaktora na etapie przemiany chemicznej. Mieszanina reakcyjna- mieszanina substancji znajdujących się w reaktorze lub z niego odprowadzanych. W trakcie reakcji zmienia się jego skład. O składzie mieszaniny reakcyjnej możemy mówić w pewnym momencie od początku reakcji.
Przykład:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
4NH3 + 4O2 → 2N2O + 6H2O
Pierwsza reakcja jest cel, Pozostałe dwa - strona. Tlenek azotu (II) – NO – produkt docelowy na etapie utleniania amoniaku i Produkt pośredni w produkcji kwas azotowy. Woda, azot i tlenek azotu (I) – przez produkty. Odczynniki w tym procesie występują amoniak i tlen; surowy materiał– amoniak, który zawiera pewną ilość zanieczyszczeń, oraz powietrze, w którym zanieczyszczeniami są azot i inne gazy. Materiał pomocniczy jest platyna, stosowana w procesie jako selektywny katalizator przyspieszający tylko pierwszą reakcję. Początkowa mieszanina jest mieszaniną amoniaku i powietrza o zawartości amoniaku 9,5 - 11,5% obj. Mieszanina reakcyjna– gazy azotowe zawierające NO, N 2 O, N 2, pary H 2 O oraz nieprzereagowany O 2 i NH 3.
Federalna Agencja ds. Edukacji Państwo federalne instytucja edukacyjna wyższe wykształcenie zawodowe Nowogrodzki Uniwersytet Państwowy im. Jarosława Mądrego Instytut Rolnictwa i Zasobów Naturalnych Wydział Nauk Przyrodniczych i Zasobów Naturalnych Katedra Chemii i Ekologii TECHNOLOGIA CHEMICZNA Kurs wykładów Nowogród Wielki 2007 1 Spis treści. 1 Człowiek i środowisko 1.1 Środowisko 1.2 Człowiek jako składnik środowiska 1.3 Działalność produkcyjna człowieka i zasoby planety 1.4 Reakcja środowiska na działalność antropogeniczną 1.5 Biosfera i jej ewolucja 2 Produkcja chemiczna w systemie działalności antropogenicznej 2.1 Produkcja materiałowa i jej organizacja 2.2 Przemysł chemiczny 3 Chemia i produkcja 3.1 Technologia chemiczna - naukowe podstawy produkcji chemicznej 3.2 Cechy technologii chemicznej jako nauki 3.3 Związek technologii chemicznej z innymi naukami 4 Główne składniki produkcji chemicznej 4.1 Surowce chemiczne 4.2 Zasoby i racjonalne wykorzystanie surowców 4.3 Przygotowanie surowców chemicznych do przetwórstwa 4.4 Zastępowanie surowców spożywczych niespożywczych i mineralnych roślinnych 5 Woda w przemyśle chemicznym 5.1 Wykorzystanie wody, właściwości wody 5.2 Uzdatnianie wody przemysłowej 6 Energia wody przemysł chemiczny 6.1 Zużycie energii w przemyśle chemicznym 6.2 Źródła energii 6.3 Klasyfikacja surowców energetycznych 7 Ekonomika produkcji chemicznej 7.1 Techniczne i ekonomiczne wskaźniki produkcji chemicznej 7.2 Struktura gospodarki przemysł chemiczny 7.3 Bilans materiałowo-energetyczny produkcji chemicznej 8 Podstawowe zasady technologia chemiczna 8.1. Koncepcja chemicznego procesu technologicznego 8.2. Procesy w reaktorze chemicznym. 8.2.1.Proces chemiczny 8.2.2 Szybkość reakcji chemicznej 8.2.3 Ogólna szybkość procesu chemicznego 8.2.4. Obliczenia termodynamiczne chemicznych procesów technologicznych 8.2.5. Równowaga w układzie 8.2.6 Obliczanie równowagi na podstawie danych termodynamicznych 8.2.7 Analiza termodynamiczna 9 Organizacja produkcji chemicznej 9.1 Produkcja chemiczna jako system 9.2 Modelowanie układu chemiczno-technologicznego 9.3 Organizacja produkcji chemicznej 9.3.1 Wybór schematu procesu 9.3 .2 Dobór parametrów procesu 9.4 Zarządzanie produkcją chemiczną 10 Procesy i aparatura do produkcji chemicznej 10.1 ogólna charakterystyka i klasyfikacja procesów 10.2 Podstawowe procesy technologii chemicznej i urządzenia do nich 10.2.1 Procesy hydromechaniczne 2 10.2.2. Procesy termiczne 10.2.3 Procesy przenoszenia masy 10.3 Reaktory chemiczne 10.3.1 Zasady projektowania reaktorów chemicznych 10.3.2 Klasyfikacja reaktorów chemicznych 10.3.3 Projekty reaktorów chemicznych 10.3.4 Projektowanie urządzeń kontaktowych 11 Procesy jednorodne 11.1 Charakterystyka procesów jednorodnych 11.1 .1 Procesy jednorodne w fazie gazowej 11.1.2 Procesy jednorodne w fazie ciekłej 11. 2 Podstawowe zasady procesów jednorodnych 12.1 Charakterystyka procesów heterogenicznych 12 Procesy heterogeniczne 12.1 Charakterystyka procesów heterogenicznych 12.2 Procesy w układzie gaz-ciecz (G-L) 12.3 Procesy w układzie ciecz-ciało stałe (L-S) 12.4 Procesy w układzie gaz - ciało stałe (G - S) 12.5 Procesy w układach binarnych ciało stałe, dwufazowa ciecz i wielofazowe 12.6 Procesy i aparatura wysokotemperaturowa 12.7 Procesy i aparatura katalityczna 12.7. 1. Istota i rodzaje katalizy 12.7.2 Właściwości katalizatorów stałych i ich wytwarzanie 12.7.3 Projektowanie sprzętu procesów katalitycznych 13 Najważniejsza produkcja chemiczna 13.1 Produkcja kwasu siarkowego 13.2 Technologia azotu związanego 13.2.1 Baza surowcowa przemysłu azotowego 13.2.2 Produkcja gazów procesowych 13.2.3 Synteza amoniaku 13.2.4 Produkcja kwasu azotowego 13.3 Technologia nawozów mineralnych 13.3.1 Klasyfikacja nawozów mineralnych 13.3.2 Typowe procesy technologii soli 13.3.3 Rozkład surowców fosforanowych i produkcja nawozów nawozy fosforowe 13.3.3.1 Produkcja kwasu fosforowego 13.3.3.2 Produkcja superfosfatu prostego 13.3.3.3 Produkcja superfosfatu podwójnego 13.3.3.4 Rozkład fosforanów kwasem azotowym 13.3.4 Produkcja nawozów azotowych 13.3.4.1 Produkcja saletry amonowej 13.3.4.2 Produkcja mocznika 13.3.4.3 Produkcja siarczanu amonu 13.3.4.4 Produkcja saletry wapnia. 13.3.4.5 Produkcja nawozów ciekłych azotem 13.3.5 Produkcja nawozów potasowych 13.3.5.1 Charakterystyka ogólna 13.3.5.2 Surowce 13.3.5.3 Produkcja chlorku potasu 13.3.5.4 Produkcja siarczanu potasu 13.4 Produkcja materiałów krzemianowych 13.4.1 Informacje ogólne dot. materiały silikatowe 3 13.4.2 Typowe procesy technologii materiałów silikatowych 13.5 Produkcja spoiw. 13.5.1 Ogólna charakterystyka i klasyfikacja 13.5.2 Produkcja cementu portlandzkiego 13.5.3 Produkcja wapna dmuchanego 13.6 Produkcja szkła 13.6.1 Skład i klasyfikacja szkła 13. 6.2 Proces produkcji szkła 13.7 Produkcja materiałów ceramicznych 13.7.1 Ogólna charakterystyka i klasyfikacja materiałów 13.7.2 Produkcja cegieł budowlanych 13.7.3 Produkcja materiałów ogniotrwałych 13.8. Produkcja elektrochemiczna 13.8.1 Elektroliza roztwory wodne chlorek sodu 13.8.1.1. Elektroliza roztworu chlorku sodu w kąpielach z katodą stalową i anodą grafitową 13.8.1.2 Elektroliza roztworów chlorku sodu w kąpielach z katodą rtęciową i anodą grafitową 13.8.2 Produkcja kwasu solnego 13.8.3 Elektroliza wytopów. Produkcja aluminium 13.8.3.1 Produkcja tlenku glinu 13.8.3.2 Produkcja aluminium 13.9 Metalurgia 13.9.1 Rudy i metody ich przetwarzania 13.9.2 Produkcja żelaza 13.9.3 Produkcja stali 13.9.4. Produkcja miedzi 13.10 Chemiczna obróbka paliw 13.10.1 Koksowanie węgli kamiennych 13.10.2 Przeróbka paliw ciekłych 13.10.3. Produkcja i przetwarzanie paliw gazowych 13.11 Zasadowa synteza organiczna 13.11.1 Surowce i procesy ochrony środowiska 13.11.2 Synteza alkoholu metylowego 13.11.3 Produkcja etanolu 13.11.4. Produkcja acetylenu 11.13.5 Produkcja formaldehydu 11.13.6 Produkcja żywic mocznikowo-formaldehydowych 11.13.7 Produkcja aldehydu octowego 11.13.8 Produkcja kwas octowy i bezwodnik 13.12 Produkcja monomerów 13.12.1 Monomery polimeryzacyjne 13.12.2. Produkcja dyspersji polioctanu winylu 13.13 Związki wielkocząsteczkowe 13.13.1 Produkcja celulozy 13.13.2 Produkcja włókien chemicznych 13.13.3 Produkcja tworzyw sztucznych 13.13.4 Produkcja gumy 4 1 Człowiek i środowisko 1.1 Środowisko Podstawowe źródło zaspokojenia potrzeb materialnych i duchowych ludzi człowiek jest naturą. Reprezentuje także jego siedlisko – środowisko. Środowisko obejmuje środowisko naturalne, które obejmuje naturalne ciała materialne i procesy w nich zachodzące; przedmioty materialne stworzone przez człowieka oraz procesy i zjawiska wywołane działalnością człowieka. Środowisko składa się zatem z elementów fizycznych i społeczno-ekonomicznych. Elementy fizyczne – naturalne i wytworzone przez człowieka (powstałe przez człowieka w wyniku jego działalności). Naturalne składniki - pozycja geograficzna region, zasoby energetyczne, klimat, zasoby wodne, powietrze, gleba itp. Mają one wpływ na wybór lokalizacji i metody produkcji, możliwość lokalizacji produkcji, rodzaje produkcji itp. Komponenty wytworzone przez człowieka – ciała z materiałów sztucznych, materiały syntetyczne, i produkty, budynki mieszkalne i przemysłowe, odzież, komunikacja i pojazdy itd. 1.2 Człowiek – jako składnik środowiska W układzie człowiek-środowisko człowiek reprezentuje nie tylko przedmiot, ale także jego podmiot, gdyż ma zdolność zmiany środowiska i przystosowania go do swoich potrzeb. Naturalne środowisko fizyczne 3 Technogeniczne środowisko fizyczne MAN 1 Człowiek 2 Środowisko społeczno-ekonomiczne Człowiek w strukturze środowiska Konsekwencją tego jest istnienie w takim układzie różnorodnych powiązań jedno- i dwukierunkowych. Powiązania pierwszego typu są charakterystyczne dla całej historii ludzkości. Połączenia drugiego typu powstają w wyniku pojawienia się sztucznego środowiska fizycznego. W naszej epoce nabrały szczególnego znaczenia ze względu na przyspieszony rozwój produkcji. Połączenia trzeciego typu wynikają z coraz większego wpływu działalności antropogenicznej na przyrodę (tworzenie wielkopowierzchniowych sztucznych zbiorników wodnych, niszczenie lasów itp.), prowadzą do przekształcenia Ziemi jako planety. 1.3 Działalność produkcyjna człowieka i zasoby planety Warunkiem istnienia i rozwoju ludzkości jest produkcja materialna, tj. społeczny i praktyczny stosunek człowieka do przyrody. Zróżnicowana i gigantyczna skala produkcji przemysłowej powoduje znaczące skutki dla środowiska i powoduje zmiany w atmosferze, hydrosferze i litosferze. Atmosfera jest naturalną zewnętrzną powłoką gazową Ziemi. Hydrosfera to wodna powłoka Ziemi. Litosfera – twarda skorupa Ziemia, źródło minerałów i paliw kopalnych, warstwa gleby. Najważniejszy wynik Funkcjonowanie układu człowiek-środowisko polega na konsumpcji przez człowieka zasobów planety. Zasoby dzielą się na naturalne i społeczne. Społeczny – to populacja, warunki rozrodu, potencjał naukowy. Zasoby naturalne są klasyfikowane według następujących kryteriów: 5 Zasoby naturalne WYPALNE WYKORZYSTANE NIE WYKORZYSTANE Energia słoneczna Odnawialne nieodnawialne powietrze atmosferyczne Zniszczalne rozproszone Klasyfikacja zasobów naturalnych. Podczas działalności produkcyjnej zasoby nieodnawialne ulegają całkowitemu zniszczeniu (paliwa kopalne) lub rozproszeniu (metale). Wpływ produkcji przemysłowej na wyczerpywanie się zasobów naturalnych planety i jego konsekwencje widać na poniższych przykładach: 1. Górnictwo na Ziemi prowadzi do szybkiego wyczerpywania się zasobów nieodnawialnych, zanieczyszczeń oraz zmian w składzie atmosfery i litosfera. 2. Spalanie paliw chemicznych powoduje emisję do atmosfery ponad 100 tysięcy różnych związków chemicznych. 3. Konsumpcja świeża woda. Produkcja przemysłowa pochłania do 13% całkowitego przepływu rzek. Prowadzi to do wyczerpywania się dostępnych na planecie zasobów słodkiej wody. Równolegle ze zużyciem wzrasta zrzut ścieków przemysłowych do zbiorników wodnych, co prowadzi do intensywnego zanieczyszczenia hydrosfery. Najważniejszą konsekwencją produkcji przemysłowej jest jej wpływ na naturalny bilans energetyczny i stan środowiska. „Wkład cieplny” działalności człowieka ma miejsce dzisiaj. 0,006% promieniowania słonecznego. Konsekwencją tego będzie wzrost temperatury planety o 10°C. 1.4 Reakcja środowiska na działalność antropogeniczną Układ „człowiek-środowisko” znajduje się w stanie równowagi dynamicznej, w której zachowany jest stan równowagi ekologicznej środowisko naturalne , w którym organizmy żywe oddziałują ze swoim środowiskiem oraz między sobą i środowiskiem, nie zakłócając tej równowagi. Działalność produkcyjna człowieka prowadzi do zakłócenia tego stanu i wywołuje reakcję otoczenia. Ze względu na głębokość reakcji środowiska wyróżnia się: – zaburzenie, przejściową i odwrotną zmianę w środowisku; - zanieczyszczenie; – anomalie. W przypadku długotrwałego narażenia może nastąpić: - kryzys ekologiczny - stan, w którym parametry zbliżają się do wartości dopuszczalnych, - zniszczenie środowiska, w którym staje się ono niezdatne do zamieszkania. 1.5 Biosfera i jej ewolucja Środowisko jest złożonym systemem wieloskładnikowym, którego elementy są połączone licznymi połączeniami. Środowisko składa się z szeregu podsystemów, z których każdy zawiera pewną liczbę elementów, które są ze sobą funkcjonalnie połączone. W systemie tym podsystemem drugiego rzędu, ekosferą, jest środowisko naturalne. Cykl ekosfery to przepływ tworzący system, który reprezentuje ruch elementów w produkcji substancji. Biosfera to zewnętrzna powłoka Ziemi, jej grubość wynosi 50 km. Istotnym składnikiem biosfery jest materia żywa, materia biogenna (produkty organiczne i mineralno-organiczne, materia obojętna – skały). Odbiciem zależności zachodzących w biosferze jest biocenoza - jest to jednorodny obszar powierzchni ziemi z określonym składem składników żywych i obojętnych oraz dynamiczną interakcją między nimi. Następuje wyczerpywanie się zasobów nieodnawialnych, spadek i zanieczyszczenie przezroczystości atmosfery, wzrost temperatury powierzchniowej warstwy atmosfery i zanieczyszczenie hydrosfery. CZŁOWIEK - ŚRODOWISKO antroposfera Antroposfera Ekosfera socjosfera (środowisko fizyczne) gospodarka biosfera technosfera sfera społeczna agrosystemy technosystemy opieka zdrowotna (POI, kopalnie, transport) kultura biogeocenoza ideologia nauka. 2. Produkcja chemiczna w systemie działalności antropogenicznej 2.1 Produkcja materialna i jej organizacja Obecnie Interakcja człowieka z otoczeniem realizowana jest w formie produkcji materiałów na dużą skalę. Produkcja materialna to proces tworzenia dóbr materialnych. Stanowi podstawę wszystkich innych rodzajów działalności ludzkiej i obejmuje trzy główne elementy: 1. Przedmioty pracy - wszystko, co jest przetwarzane, do czego skierowana jest praca ludzka. Są one dane przez naturę i są wytworem pracy. 2. Środki pracy - maszyny, urządzenia, urządzenia, za pomocą których człowiek oddziałuje na przedmioty pracy. 3. Praca żywa to świadoma, celowa działalność człowieka. Proces produkcji materialnej realizowany jest organizacyjnie w postaci przemysłu. 2.2 Przemysł chemiczny Ze względu na przeznaczenie wytwarzanych produktów przemysł dzieli się na sektory, z których jednym jest przemysł chemiczny. Udział przemysłu chemicznego i petrochemicznego w całkowitej produkcji Federacji Rosyjskiej wynosi 9%, ustępując jedynie przemysłowi paliwowemu i maszynowemu (20%). Przemysł chemiczny dzieli się na gałęzie o szerokiej specjalizacji (chemia górnicza, chemia podstawowa, produkcja syntezy organicznej itp.) i gałęzie o wąskiej specjalizacji (produkcja nawozów mineralnych, tworzyw sztucznych, barwników itp.). Wyroby przemysłu chemicznego, zgodnie z klasyfikacją przyjętą w kraju, pogrupowane są w 7 klas, z których każda zawiera od setek do tysięcy różnych pozycji: I klasa. Produkty syntezy nieorganicznej. II stopnia. Materiały polimerowe, kauczuki syntetyczne, tworzywa sztuczne, włókna chemiczne. 3. klasa. Farby i lakiery. 4 klasie. Barwniki syntetyczne i półprodukty. 5 klasa. Produkty syntezy organicznej (chemia ropy naftowej – koksu i drewna). 6 klasa. Odczynniki chemiczne i substancje czyste. 7 7. klasa. Chemiczno-farmaceutyczny. Klasyfikacja ta jest warunkowa, ponieważ sama produkcja chemiczna nie obejmuje metalurgii i produkcji materiałów silikatowych, chociaż wykorzystują one chemiczne metody przetwarzania. W systemie produkcji materialnej przemysł chemiczny zajmuje szczególne miejsce ze względu na swą specyfikę: - specjalne metody oddziaływania na przedmioty pracy, prowadzące do przemian chemicznych, co pozwala na wytwarzanie nowych substancji; – wysokie zużycie materiałów i energii; – wysoki stopień automatyzacja produkcji; – różnorodność i wąska specjalizacja stosowanych maszyn i urządzeń. 3 Nauka i produkcja chemiczna 3.1 Technologia chemiczna - naukowe podstawy produkcji chemicznej Współczesna produkcja chemiczna to zakrojona na szeroką skalę, zautomatyzowana produkcja, której podstawą jest technologia chemiczna (od techno - sztuka, umiejętności + logos - nauczanie), tj. technologia chemiczna to nauka o najbardziej ekonomicznych i przyjaznych dla środowiska metodach chemicznego przetwarzania surowców naturalnych na dobra konsumpcyjne i środki produkcji. Przedmioty technologii chemicznej – substancje i układy substancji biorące udział w produkcji chemicznej; procesy technologii chemicznej - zespół różnych operacji przeprowadzanych podczas produkcji, mających na celu przekształcenie tych substancji w inne. Nowoczesna ogólna technologia chemiczna powstała w wyniku naturalnego procesu, charakterystycznego na pewnym etapie rozwoju wszystkich dziedzin nauki, integracji niezależnych wcześniej technologii wytwarzania poszczególnych produktów w wyniku uogólnienia empirycznych zasad ich produkcja. Nowoczesna technologia chemiczna, korzystając z osiągnięć nauk przyrodniczych i technicznych, bada i opracowuje zespół procesów fizycznych i chemicznych, maszyn i urządzeń, optymalne sposoby prowadzenia tych procesów i ich kontroli w przemysłowej produkcji różnych substancji. Technologia chemiczna opiera się na naukach chemicznych, takich jak chemia fizyczna, termodynamika chemiczna i kinetyka chemiczna. Wybitny akademik w dziedzinie chemii fizycznej. Konovalov za jedno z głównych zadań technologii chemicznej, odróżniającej jej przedmiot od czystej chemii, uważał ustalenie najkorzystniejszego przebiegu działania i zaprojektowanie odpowiednich przyrządów fabrycznych i urządzeń pomocniczych. Dlatego technologia chemiczna jest nie do pomyślenia bez ścisłego powiązania z ekonomią, fizyką, matematyką i innymi naukami technicznymi. Technologia chemiczna u zarania swego istnienia była nauką opisową. Wiele podręczników wczesnych technologii służyło jako encyklopedie procesów technologicznych. Rozwój nauki i przemysłu doprowadził do znacznego wzrostu liczby gałęzi przemysłu chemicznego. Rozwój produkcji chemicznej z jednej strony i rozwój nauk chemicznych i technicznych z drugiej umożliwiły opracowanie podstaw teoretycznych chemicznych procesów technologicznych. Współczesna produkcja chemiczna przetwarza gigantyczne ilości surowców i zastosowań duża liczba energii różnego rodzaju, realizowanej przy dużych nakładach kapitałowych i kosztach operacyjnych. Prowadzi to do jednego z podstawowych wymagań współczesnej produkcji – jej wydajności. Na tę cechę technologii zwrócił uwagę Mendelejew, określając ją jako: „badanie korzystnych metod przetwarzania produktów naturalnych w produkty konsumenckie”. Technologia musi zbadać metody najbardziej opłacalne, wybrać z możliwych najbardziej odpowiednie pod względem opłacalności w danych warunkach czasu i miejsca, aby dać produktowi jak największą taniość przy pożądanych właściwościach i formach. W związku z tym technologia jest nauką o najbardziej ekonomicznych metodach i środkach przetwarzania surowców naturalnych na produkty konsumenckie. Technologie dzielimy na mechaniczne i chemiczne. W technologiach mechanicznych rozpatruje się procesy, w których zmienia się kształt lub wygląd i właściwości fizyczne materiałów, a w technologii chemicznej rozpatruje się procesy radykalnych zmian składu, właściwości i struktury wewnętrznej substancji. 8 3.2 Cechy technologii chemicznej jako nauki Technologia chemiczna różni się od chemii teoretycznej nie tylko koniecznością uwzględnienia wymagań ekonomicznych dla badanej produkcji. Istnieją zasadnicze różnice pomiędzy zadaniami, celami i treścią chemii teoretycznej i technologii chemicznej, spowodowane specyfiką procesów produkcyjnych, która narzuca szereg dodatkowe warunki na temat sposobu studiowania. Rozważmy przykład przemysłowej syntezy chlorowodoru z Cl2 i H2 oraz wpływ różnych czynników na syntezę. Konstrukcja i materiał urządzeń odprowadzających ciepło Charakter składników Przesunięcie równowagi pod wpływem nadmiaru H2 Cl2 + H2 = 2HCl - Δ H Elektroliza H2O Ekologia elektroliza konwersja CH4 Koszt energii roztworu NACl z gazu koksowniczego Do przeprowadzenia tej syntezy w środowisku przemysłowym środowisku chemik nieorganiczny bierze pod uwagę samą możliwość takiej syntezy, stosując metody Chemia fizyczna kontrolować syntezę poprzez zmianę temperatury, ciśnienia, stężenia składników, tj. wpływają na kinetykę i termodynamikę procesu w skali eksperymentu laboratoryjnego. Technolog chemik musi wziąć pod uwagę inne czynniki: dostępność i koszt surowców i energii, konstrukcję reaktora i materiały odporne na korozję do produkcji, środki ochrony środowiska itp. Tak więc, jak produkcji chemicznej nie można rozpatrywać w formie powiększonej kolby laboratoryjnej, tak technologii chemicznej nie można sprowadzić do chemii teoretycznej. Złożoność takiego systemu jak produkcja chemiczna sprawiła, że celowe było zastosowanie do jego badania podejścia systemowego i wprowadzenie koncepcji poziomu procesu. Przy podobnym podejściu do produkcji chemicznej identyfikuje się kilka podsystemów o sukcesywnie rosnącej złożoności - poziomach, z których każdy ma własną metodę badania zjawiska. Te poziomy w produkcji chemicznej to: – Poziom molekularny, w którym mechanizm i kinetykę przemian chemicznych opisano jako oddziaływania molekularne (mikrokinetyka); – niewielki poziom głośności, przy którym zjawiska opisuje się jako oddziaływanie makrocząstek (granulki, krople, ziarna katalizatora). Do analizy zjawisk na tym poziomie i opisu procesu chemicznego wprowadzono pojęcie makrokinetyki, której zadaniem jest badanie wpływu na szybkość przemian chemicznych procesów przenoszenia masy substancji wyjściowych i produktów reakcji, procesów wymiany ciepła i wpływ składu katalizatora. Makrokinetyka Skład katalizatora przenoszenia ciepła M Q Kt – poziom przepływu, przy którym opis zjawisk podany jest jako oddziaływanie zbioru cząstek. Biorąc pod uwagę charakter ich ruchu w przepływie i zmiany temperatury, stężenia odczynników wzdłuż przepływu; – poziom reaktora, na którym podany jest opis zjawiska z uwzględnieniem konstrukcji aparatury, w której realizowany jest proces; – poziom systemu, na którym przy rozpatrywaniu zjawisk uwzględnia się powiązania pomiędzy jednostkami technologicznymi instalacji przemysłowej a produkcją jako całością. 9 Zatem pojawia się problem rozróżnienia chemia teoretyczna a technologią chemiczną pojawia się problem różnicy pomiędzy podstawowymi badania naukowe i oparta na niej prawdziwa produkcja przemysłowa. 3.3 Powiązania technologii chemicznej z innymi naukami Technologia chemiczna wykorzystuje materiał z szeregu nauk: Matematyka modelowanie matematyczne obliczenia techniczne ekologia fizyka modelowanie fizyczne fizykochemika kinetyczna i termodynamiczna chemia obliczeniowa technologia mineralogia surowce chemiczne chemia nieorganiczna ekonomia chemia organiczna struktura i właściwości substancji biochemia Chemia koloidalna Inżynieria projektowania urządzeń Nauki Technologia chemiczna jako nauka o produkcji na dużą skalę zajmuje się znaczącymi masami i objętościami przetwarzanych i wytwarzanych produktów. Aby ocenić wydajność tak dużych jednostek, potrzebne są duże jednostki. Dlatego w inżynierii chemicznej oprócz ogólnie przyjętych jednostek SI (m, Kg, sec, a, mol) stosuje się inne. Wartość oznaczenie nazwa oznaczenie Masa m kilogram, tona kg, t Energia, praca A kilodżul, kilowatogodzina kJ, kWh Ciśnienie R. Paskal, megapaskal Pa, MPS Moc N kilowat kW Temperatura T,t Kelwin, stopień Celsjusza K, 0C Czas sekunda, dzień, godzina sekunda, dzień, h Ilość ciepła Q kilodżul kJ Efekt cieplny N kilodżul kJ Wydajność P. ton dziennie, rok t/dzień, t/rok Intensywność I kilogram na m2 godzina kg/m2 Kilogram na m3 godzina kg/ m3 Ilość substancji w kilogram mol, ton mol kgmol, Stała szybkości K zależy od rzędu reakcji Stężenie molowe C mol na m3 mol/m3 Gęstość kilogram sześcienny na m3, tona na m3 kg/m3 Wydajność produktu Stopień konwersji X ułamek jednostki , procent % 10