Химическая технология как наука .механическая и химическая технологии

Химическая технология как наука.механическая и химическая технологии

Технология делится на механическую и химическую.

Механическая технология изучает процессы, в которых изменяется форма, внешний вид или физические свойства материалов, тогда как химическая технология рассматривает процессы изменения их химического состава и свойств. К механической технологии принадлежит, например, изготовление мебели из дерева. Производства кислот, солей, щелочей, удобрений, промышленных газов, красителей, пластических масс, искусственных и синтетических волокон, каучука и т.п. принадлежат к химической технологии. Тем не менее такое разделение является в значительной мере условным, поскольку химическая технология широко использует такие механические процессы, как дробление, рассевание, транспортировка твердых материалов, гранулирование и т.п.. В свою очередь в механической технологии применяются материалы (краски, лаки, смазки и т.п.) и методы (растворение, кристаллизации, сушка и т.п.) химической технологии.

Основываясь на этом, можно сформулировать такое определение: химическая технология - это наука об экономически, экологически и социально обоснованных способах и процессах переработки сырья с изменением его состава и свойств на основании осуществления химических и физико-химических преобразований с получением продуктов потребления и средств производства.

3) основные определения и понятия химеческой технологии бхтс хтс хтп хр и др

Химическую технологию в широком понятии предложено называть большой химико-технологической системой (БХТС), а каждое составляющее ее производство - химико-технологической системой (ХТС). Химическая технология (XT) в узком смысле - прикладная наука о способах промышленного производства необходимых продуктов, а также некоторых видов энергии на базе физико-химических превращений.

Каждое химическое производство (ХПр), составляющее химическую технологию (XT), представляет собой ряд (систему) химико-технологических процессов (ХТП), обеспечивающих превращение природного сырья в полезные продукты - средства производства и потребления.

Химико-технологическая система - объективная общность т этапов переработки сырья, имеющая прямые и обратные связи. Отдельные части ХТС (этапы производства) материально, энергетически и информационно объединяются способом производства, являющимся, таким образом, системообразующим фактором. Этап химического производства, основой которого является химическое или физико-химическое превращение, называют химико-технологическим процессом (ХТП).

Химико-технологический процесс - элементарная (наименьшая) составная часть системы, сохраняющая все функциональные признаки БХТС и ХТС, т.е. подготовку сырья, осуществление химического или физико-химического превращения и выделение целевого продукта. Сырьем в ХТП может быть либо начальное сырье химического производства, либо продукт предыдущего ХТП.

В каждом ХТП, кроме последнего, получаемый продукт является полупродуктом ХТС.

Системообразующим фактором ХТП являются закономерности химического или физико-химического превращения, представляющего собой физико-химическую систему (ФХС), состоящую из самого химического или физико-химического превращения, а также переноса массы, тепла и импульса. В соответствии со свойствами ФХС выбирается реактор или ре-акционный агрегат (РА). Таким образом, ХТП является объективной общностью ФХС, РА и периферийного оборудования (ПО).

4) технологические наименования и определения компонентов реагирующей системы

Компоненты химического производства. Переменные компоненты постоянно потребляются или образуются в производстве. К ним относятся [1, 2]:

1) сырье, поступающее на переработку;

2) вспомогательные материалы, обеспечивающие технологический процесс;

3) продукты (основные и побочные) как результат переработки сырья; продукты производства далее могут быть использованы как целевые продукты потребления и как полупродукты для их дальнейшей переработки в другие продукты;

4) отходы производства – не подлежащие дальнейшей переработке вещества и материалы, удаляемые затем в окружающую среду;

5) энергия, обеспечивающая функционирование производства.

Постоянные компоненты закладываются в производство (оборудование, конструкции) или участвуют в нем (персонал) на весь или почти весь срок его существования. Они включают:

− аппаратуру (машины, аппараты, реакторы, емкости, трубопроводы, арматуру);

− устройства контроля и управления;

− строительные конструкции (здания, сооружения);

− обслуживающий персонал (рабочие, аппаратчики, инженеры и
другие работники производства).

Последний компонент требует особого внимания как социальная составляющая производства.

В компоненты конкретного производства не входят элементы инфраструктуры, как не участвующие непосредственно в производстве продукта, но необходимые для его функционирования.

Сырье вспомогательные материалы полупродукты продукты целевые и побочные

Сырье (переменный компонент производства) - вещества и материалы, подвергшиеся ранее воздействию труда и предназначенные для дальнейшей переработки.

Источниками сырья для химической промышленности являются природные материалы, полупродукты и вторичное сырье (рис. 1).

Источником природных материалов является окружающая нас среда - земные недра, гидросфера и атмосфера; растительный и животный мир.

Промышленные природные материалы классифицируют:

1) по происхождению: минеральные, растительные и животные;

2) по запасам: невозобновимые и возобновимые;

3) по химическому составу: неорганические и органические;

По агрегатному состоянию: твердые, жидкие и газообразные.

Технико-химические показатели химико-технологического показателя

Одной из основных стадий химико-технологического процесса, часто завершающей его, является сушка, которая в значительной степени определяет технико-экономические показатели всего производства.

Если механизм процесса сложный, принадлежность его к тому или иному классу определяется целенаправленностью. В классификации технологических процессов большое значение имеет необходимый для их оптимизации технологический режим. Технологическим режимом называется совокупность основных факторов (параметров), влияющих на скорость процесса, выход и качество продукта. Для большинства химико-технологических процессов основными параметрами режима являются температура, давление, применение катализатора и активность его, концентрации взаимодействующих веществ, способ и степень перемешивания реагентов. Для некоторых типов химико-технологических процессов первостепенное значение приобретают иные показатели режима, не характера

Оптимальные условия ведения процесса — это наиболее выгодное сочетание основных показателей процесса (температуры, давления, концентрации исходных реагентов и т д.), позволяющее получить наибольший выход продукта с большой скоростью и снизить расходы сырья, энергии, топлива, затраты на строительство и эксплуатацию аппаратуры, затраты труда на производство продукта. В оптимальных условиях должны быть проведены все стадии технологического процесса. Выбрать оптимальные условия невозможно без знания основных закономерностей, которым подчиняются химико-технологические процессы.

При оценке нового химико-технологического процесса в период его лабораторного изучения и при составлении калькуляции себестоимости продукта промышленного производства основное влияние на технико-экономические показателиоказывают две величины, характеризующие стадию химического превращения сырья

Химико-технологические процессы производства серной кислоты

Примеры инженерного оформления химико-технологических процессов.

Производство серной кислоты

Серная кислота принадлежит к числу сильных кислот и является самой дешевой из них (она более чем в 2 раза дешевле азотной и соляной). Серная кислота удобна для использования, она не дымит, не имеет запаха, при комнатной температуре находится в жидком состоянии и в концентрированном виде не разрушает черные металлы. Этими достоинствами объясняется ее широкое распространение. Мировое производство серной кислоты составляет 150 млн. т. в год; это больше, чем вырабатывается азотной, соляной, уксусной и других кислот вместе взятых.

По количеству серной кислоты, вырабатываемой на душу населения, судят о степени химизации страны.

Серная кислота применяется в производстве самых разнообразных веществ: минеральных солей и кислот, всевозможных органических соединений, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ, и т.д. Трудно назвать какое-либо производство, в котором не принимала бы участия серная кислота прямо или косвенно. Особенно большое количество серной кислоты потребляется в производстве минеральных удобрений (около 40%).

1.1. Методы получения серной кислоты абаиывает огромные массы сырья, расходует большие колическтва воды, топлива и энергииенноме

Исходным веществом для получения серной кислоты служит сернистый ангидрид SO₂, который получают обжигом различного серосодержащего сырья. переработка сернистого ангидрида в серную кислоту заключается в его окислении и присоединении воды:

SO₂ + ½ O₂ ↔ SO₃

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Скорость взаимодействия сернистого ангидрида с кислородом в обычных условиях очень мала. Поэтому в промышленности эту реакцию проводят либо в присутствии катализатора – контактный метод производства серной кислоты, - или же в качестве окислителя применяют нитрозу (N₂О₃) – нитрозный метод производства серной кислоты:

SO₂ + N₂O₃ + H₂O → H₂SO₄ + 2 NO

Основным сырьем для получения сернистого ангидрида и, следовательно, серной кислоты является флотационный колчедан, содержащий пирит FeS₂, элементарная сера и отходящие газы цветной металлургии, содержащие SO₂. Из флотационного колчедана получают 32% серной кислоты, из серы – 48%, из отходящих газов – 20%.

На практике для окисления сернистого ангидрида используют контактный метод, по нему в нашей стране получают 85% всей серной кислоты.

химическая технология как наука.механическая и химическая технологии