Химическая технология

ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ЛЕКЦИЯ 1.
Структура предмета
RAR2790 Keemiatehnoloogia alused
4,0 ЕАР
2 часа лекций в неделю + 1 час упражнений
Домашние контрольные работы
Аудиторные контрольные работы
Условия допуска к экзамену: все контрольные работы
должны быть зачтены






2
Химическая технология как наука

Технология (от греч. technos - искусство, ремесло или
производство; logos – учение, наука) - наука о способах
и средствах проведения производственных процессов.

Технология - наука о производстве, которая изучает
способы и процессы переработки природных
материалов (сырья) в предметы потребления и
средства производства.
3
Химическая технология как наука
ТЕХНОЛОГИЯ
ХИМИЧЕСКАЯ
4
МЕХАНИЧЕСКАЯ
протекание химических
реакций, приводящих к
изменению состава, а также
внутреннего строения и
свойств веществ
механическое воздействие,
изменяющее внешний вид или
физические свойства
обрабатываемых веществ, но
не влияющее на их
химический состав
обработка древесины для
получения из неё бумаги,
уксусной кислоты,
обработка древесины для
получения из неё
стройматериалов,
получение металлов из руд
обработка металла ковкой,
литьем, прокаткой
Химическая технология как наука
Химическая технология – наука о наиболее экономичных
и экологически обоснованных методах химической
переработки сырья в промышленные продукты.
Предметом изучения химической технологии являются
промышленные химико-технологические процессы
Основной задачей химической технологии является
исследование и установление оптимальных условий
осуществления химических реакций на производстве, т.е.
условий, при которых химические реакции протекают с
максимальным экономическим эффектом, с наилучшими
технико-экономическими показателями.



5
Химическая технология как наука
Химическая технология решает следующие вопросы:
 выбор способов и методов переработки сырья в
готовые продукты;
 выбор конструкций аппаратов, машин и параметров
их работы, а также взаимосвязь аппаратов между
собой;
 управление технологическим процессом;
 экологическая безопасность производства.
6
Химическая технология как наука
технические
расчёты
проектирование
химикотехнологических
систем
экономические
расчёты
влияние на окружающую
среду, обращение с
отходами
Математика
Системный
анализ
Физическая
химия
Экономика
термодинамические и
кинетические расчёты
Химическая
технология
Экология
конструкция
аппаратов
7
Физика
физическое
моделирование
Минералогия
Инженерные
науки
Химия
химическое сырьё
строение и свойства
веществ
Классификация процессов
химической технологии
По сырью
По продуктам
• Технология угля
• Технология нефти
• Технология сланцев
• Технология аммиака
• Технология удобрений
• Технология красителей
По группам
• Технология щелочных металлов
периодической системы • Технология галогенов
• Технология редкоземельных металлов
элементов
По типам химических
реакций и процессов
8
• Технология хлорирования
• Технология сульфирования
• Технология электролиза
Классификация процессов
химической технологии
ТЕХНОЛОГИЯ
НЕОРГАНИЧЕСКИХ
ВЕЩЕСТВ
•Производство основных химических веществ
(неорганических кислот, щелочей, солей,
минеральных удобрений)
•Производство тонких неорганических продуктов
(реактивы, редкие элементы, фармацевтические
препараты)
•Электрохимические производства (производство
хлора, щелочей, водорода)
•Металлургия (производство чёрных, цветных,
благородных металлов)
•Производство силикатов и связующих веществ
(производство стекла, цемента, извести,
керамики)
•Производство минеральных красок и пигментов
ХИМИЧЕСКАЯ
ТЕХНОЛОГИЯ
ТЕХНОЛОГИЯ
ОРГАНИЧЕСКИХ
ВЕЩЕСТВ
9
•Основной (тяжёлый) органический синтез
(производство спиртов, органических кислот,
альдегидов, кетонов, эфиров, органических
растворителей, ПАВ-ов, мономеров и др.)
•Тонкий органический синтез (производство
фармацевтичеких препаратов, органических
реактивов, красителей, душистых веществ и др.)
•Производство высокомолекулярных веществ
(пластмасс, искусственных и синтетических
волокон, каучука)
•Переработка топлив (нефти, угля, горючих
сланцев)
•Производство пищевых продуктов (сахара,
белков, жиров, углеводов)
•Биохимическое производство (производство
спиртов, уксусной кислоты т др.)
Типовые процессы и операции
химической технологии
10
Основные тенденции развития современной
химической промышленности







Химическая промышленность – одна из ведущих отраслей
мировой экономики (минеральные удобрения, ядохимикаты,
кислоты и щёлочи, лаки и краски, синтетические волокна,
пластмассы, синтетический каучук, производные углеводородов
и др.)
Создание и производство новых материалов с заданными
свойствами
Использование возобновляемых источников сырья и энергии,
особенно биомассы
Развитие малотоннажной химии
Разработка новых эффективных способов очистки
промышленных выбросов от вредных примесей и утилизации
отходов
Комплексная переработка сырья с получением различных
продуктов
Внедрение малоотходных технологических процессов
11
Химическое производство как химикотехнологическая система



Химическое производство представляет собой
химико-технологическую систему (ХТС), в которой
осуществляются химико-технологические процессы в
определённых аппаратах.
Любое производство характеризуется системой
связанных между собой компонентов
технологического процесса.
Компоненты химического производства можно
подразделить на переменные и постоянные.
12
Компоненты химического производства
Переменные компоненты постоянно
потребляются или образуются в
производстве:
 сырьё, поступающее на переработку;
 вспомогательные материалы,
обеспечивающие технологический
процесс;
 продукты (основной и побочные) – как
результат переработки сырья; продукты
производства далее могут
использоваться как продукты
потребления и как полупродукты для их
дальнейшей переработки в другие
продукты;
 отходы производства – не подлежащие
дальнейшей переработке вещества и
материалы, удаляемые в окружающую
среду;
 энергия, обеспечивающая
функционирование производства.
13
Постоянные компоненты закладываются
в производство и участвуют в нём на
весь или почти весь срок его
существования:
 оборудование (машины, аппараты,
ёмкости, трубопроводы, арматура и т.д.);
 устройства контроля и управления;
 строительные конструкции (здания,
сооружения);
 обслуживающий персонал (рабочие,
аппаратчики, операторы, инженеры и
другие работники производства).
Химико-технологический процесс
Химико-технологический процесс (ХТП) представляет
собой совокупность операций, позволяющих получить
целевой продукт из исходного сырья.
Подготовка
сырья
14
Химическое
взаимодействие
Выделение
продукта(ов)
Химико-технологический процесс



Химический процесс – важнейший элемент ХТП
В реагирующей системе обычно происходит несколько
последовательных (а иногда и параллельных)
химических реакций, приводящих к образованию
основного продукта, а также ряд побочных реакций
между основными исходными веществами и
примесями, содержащимися в сырье.
В результате кроме основного образуются побочные
продукты или же отходы производства.
15
Технологический режим



Состояние процессов характеризуется технологическими
параметрами, к которым относятся температура,
давление, расход, концентрация и др.
Совокупность технологических параметров, определяющих
условия работы аппарата или системы аппаратов,
называется технологическим режимом.
Оптимальные условия ведения процесса – это сочетание
технологических параметров, позволяющее получить
наибольший выход продукта с высокой скоростью или
обеспечить наименьшую себестоимость при соблюдении
условий рационального использования сырья и энергии и
минимизации возможного ущерба окружающей среде.
16
Технологическая схема

Единичные процессы протекают в различных аппаратах –
химических реакторах, абсорбционных и ректификационных
колоннах, теплообменниках и др. Отдельные аппараты
соединены в технологическую схему процесса.

Технологическая схема – рационально построенная система
единичных аппаратов, соединённых различными видами
связей, позволяющая получить заданный продукт заданного
качества.

Для обозначения наименьшей технологической единицы, в
которой, как правило, получают определённый продукт или
полупродукт или заканчивается часть технологического
процесса, используют термин «установка».
17
Иерархическая структура
химического производства
Химическое предприятие (завод) и АСУП
Совокупность цехов по производству
целевого продукта и АСУ цехами
Технологические цеха, участки и АСУ
технологическими процессами
Типовые химико-технологические
процессы и САР (системы
автоматического регулирования)
18