Руководство по изучению дисциплины «Общая химическая

Руководство по изучению дисциплины
«Общая химическая технология»
«Технология или учение о выгодных (т.е. поглощающих наименее труда людского и энергии природы) приемах переработки и
природных ресурсов в продукты, потребные (необходимые, или полезные, или удобные) для применения в жизни людей» 1, — так определил Д.И. Менделеев понятие «технологии».
Происхождение слова «технология» (от греческих «technos» - искусство, ремесло и «logos» — учение, наука) вполне отвечает его содержанию: учение об умении перерабатывать исходные вещества в
полезные продукты.
В зависимости от основных приемов переработки исходных веществ и назначения продуктов различают: технологию металлов (их
получение и обработка), технологию машиностроения (изготовление
машин и аппаратов), пищевую технологию (получение продуктов питания) и т.д.
Химическая технология изучает процессы переработки, в которых
превалируют химические и физико-химические явления, приводящие
к коренному изменению состава, свойств и строения веществ.
Химическая технология — естественная прикладная наука о способах и процессах производства продуктов (предметов потребления и
средств производства), осуществляемых с участием химических превращений, технически, экономически и социально целесообразным
путем.
Химическая технология как наука имеет:
• предмет изучения - химическое производство (способы и процессы
переработки исходных веществ в полезные продукты);
• цель изучения — создание целесообразных способов производства
необходимых человеку продуктов;
• методы исследования – экспериментальный, моделирование и системный анализ.
1
Как естественная наука химическая технология изучает материальные
явления и объекты (в отличие от них, общественные науки - такие, как
философия, логика, история, — изучают идеальные явления).
Как прикладная наука химическая технология изучает производство, т.е.
то, что создано человеком. Конечным результатом исследований в прикладной науке является создание способа производства и управления им.
Фундаментальная наука (или «чистая» по международной терминологии)
изучает явления природы с целью получения более отвлеченных знаний о
них. Как «чистая», так и «прикладная» науки дают фундаментальные знания о явлениях, имеющих место в изучаемом объекте.
Объектом изучения и результатом исследований в химической технологии является химическое производство. Естественно, используемые в нем
процессы должны осуществляться с наименьшими затратами на исходные
вещества и оборудование для их переработки, с минимальным потреблением энергии, обеспечивать комфортные условия работы и не наносить вред
окружающей среде, т.е. технически, экономически и социально целесообразным путем. Вряд ли будет целесообразным разрабатывать, например,
устройство для забивания гвоздей с помощью электронной пушки при
строительстве коттеджа или создавать скафандр с воздухом соснового леса
для прогулок в сосновом лесу.
Химическая технология интегрирует в себе учения о химических превращениях, физико-химических свойствах и явлениях, физических явлениях переноса, сведения из математики, механики, экономики и других наук и вырабатывает знания о взаимодействии отдельных явлений. Д.И. Менделеев говорил «Учение о способах... освещает научным началом то, что
вырабатывается практикой, и через это не только усовершенствуется производство, но и расширяется область научного понимания вещей и явлений»,
поэтому химик-технолог должен быть эрудирован во многих научных областях.
Методы химической технологии весьма распространены в нехимических
отраслях промышленности: металлургии, транспорте, электронике, энергетике, строительстве и др. Типичные химические процессы включают получение металлов (в доменных, мартеновских и других плавильных печах),
2
горение в топках паровых котлов, двигателях внутреннего сгорания или ракетных двигателях, производство материалов для электроники и строительства. Решение проблем защиты окружающей среды невозможно без использования химических методов.
Большое значение приобретают материалы, не существующие в природе
или существующие в малых количествах, но которые являются необходимым компонентом для многих производств (полимерные и композиционные материалы, обладающие уникальными свойствами, защитные и красящие, скрепляющие и разрушающие и т.д.). Соответственно, роль химикатехнолога возрастает в нехимических отраслях промышленности.
Химическую технологию можно классифицировать по различным признакам, например, по характеру применяемых технологических процессов,
по используемому сырью или потребительским продуктам.
По отраслям, как они исторически сформировались в хозяйственной
жизни, химическую технологию разделяют на две группы.
А. Неорганическая химическая технология:
1) основной неорганический синтез — производство кислот, щелочей,
солей и минеральных продуктов;
2) тонкий неорганический синтез — производство неорганических препаратов, реактивов, редких элементов, материалов электроники, лекарственных веществ и др.;
3) ядерно-химическая технология - производство продуктов и материалов ядерно-химического комплекса;
4) металлургия - производство черных и цветных металлов;
5) технология силикатов - производство вяжущих материалов, керамических изделий, стекла.
Б. Органическая химическая технология:
1) переработка нефти и газа — первичное разделение, очистка и облагораживание газообразных, жидких и твердых природных ископаемых углеводородов;
2)нефтехимический синтез - производство органических продуктов и
полупродуктов из подвергнутых первичной переработке нефтепродуктов и
оксидов углевода и водорода;
3
3) основной органический синтез — производство органических продуктов на основе, главным образом, углеводородного сырья;
4) биотехнология — производство кормовых дрожжей, аминокислот,
ферментов, антибиотиков и других продуктов на основе биологических и
биохимических процессов;
5) тонкий органический синтез — производство органических препаратов,
реактивов, лекарственных веществ, средств защиты растений и др.;
6) высокомолекулярная технология - получение высокомолекулярных
соединений (синтетический каучук, пластмассы, химические волокна,
пленкообразующие вещества);
7) технология переработки растительного и животного сырья.
Наряду с первоначальным и основным определением химической технологии как науки, этот термин стал использоваться и в других значениях:
как способа получения или производства определенного продукта (технология серной кислоты, технология аммиака, технология газов) или как метода переработки сырья (мембранная технология, плазменная технология
и др.).
Учебная дисциплина «Общая химическая технология» относится к общепрофессиональным дисциплинам в высшем образовании и опирается на
знания, полученные при изучении естественно - научных дисциплин (химия, физическая химия, физика, математика и др.).
Научным фундаментом для исследования и изучения механических, тепло - и массообменных процессов служат в основном знания о явлениях,
не связанных с коренным изменением состава участвующих в них веществ.
Эти знания представляют собой физический цикл естественно - научных
учебных дисциплин. Исследование и изучение химических процессов основано в первую очередь на химических науках, или химическом цикле естественно - научных учебных дисциплин.
Объектом изучения в курсе «Общая химическая технология» является
химическое производство как система взаимосвязанных процессов. Содержание курса определяется изучением основ тех областей науки «химическая технология», которые опираются в основном на химический цикл
дисциплин.
4
Основными разделами курса являются: общее знакомство с химической
технологией и объектом ее изучения — химическим производством (гл. 2),
химические процессы и химические реакторы (гл. 4), совокупность химико-технологических процессов - химико-технологическая система (гл. 5),
реализация общих научных положений химической технологии на конкретных примерах химических производств (гл. 6). Перед рассмотрением
химических и химико-технологических процессов в главе 3 систематизируются знания по физико-химическим основам химических процессов и
рассмотрены их прямые приложения в технологии.
Материал дисциплины следует изучать последовательно, начиная с
его первого раздела.
При изучении материала каждого раздела следует обратить внимание
на наиболее важные формулировки и определения. Особое внимание необходимо уделять символьному обозначению всех приводимых характеристик и понятий.
Контрольные вопросы и задания, приводимые в учебниках, желательно
использовать параллельно и одновременно с собственно изучением отдельных вопросов дисциплины. После изучения учебного материала соответствующего раздела следует провести тестирование полученных знаний.
5