РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
_______________________ /Волосникова Л.М./
__________ _____________ 2011 г.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов очной формы обучения по направлению 020100.62 «Химия», профили
подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность», «Органическая и биоорганическая химия»
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы _____________________________/Волкова Л.А. /
«______»_________________2011 г.
Рассмотрено на заседании кафедры органической и экологической химии,
30 августа 2011 г., протокол № 1
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем 15 стр.
Зав. кафедрой ______________________________/Паничев С.А./
«______»________________ 2011 г.
Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ,
«____»______________2011 г. протокол № ___
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК _________________________________/Глухих И.Н./
«______»_________________2011 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ_____________________/Фёдорова С.А./
«______»_________________2011 г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт математики, естественных наук и информационных технологий
Кафедра органической и экологической химии
Волкова Л.А.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов очной формы обучения по направлению 020100.62 «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая
химия», «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность», «Органическая и биоорганическая химия»
Тюменский государственный университет
2011
Волкова Л.А. Химическая технология. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения по направлению 020100.62 «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и
химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность», «Органическая и биоорганическая химия». Тюмень, 2011, 15 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС
ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю
подготовки.
Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Химическая технология [электронный ресурс] / Режим доступа:
http://www.umk3.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой органической и экологической
химии. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Паничев С.А., д.п.н., профессор, заведующий кафедрой органической и экологической химии
© Тюменский государственный университет, 2011.
© Волкова Л.А., 2011.
1.
Пояснительная записка:
1.1 Цели и задачи дисциплины
Цель дисциплины: формирование базовых знаний и понятий по химической технологии, важнейшим химическим производствам и другим производствам, использующим в
своей технологии химические реакции.
Задачи дисциплины: сформировать понятийный аппарат, необходимый для самостоятельного восприятия, осмысления и усвоения химико-технологических знаний, представления о взаимосвязи дисциплины с другими химическими, экономическими и экологическими дисциплинами, навыки экспериментальной работы. Главное внимание сосредоточено на изучении общих, фундаментальных закономерностей, методов и приемов их
использования для решений типовых задач технологии применительно к массовому, промышленному производству и в меньшей степени — на частных, описательных деталях
производства, многие из которых могут быть временными и изменяющимися по масштабам производства, его интенсивности и условиям эксплуатации.
1.2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
«Химическая технология» является базовой дисциплиной профессионального цикла
(Б.3) учебного плана по направлению 020100.62 «Химия». Содержание курса базируется
на знаниях, приобретённых при изучении курса неорганической химии, органической химии, физической химии, аналитической химии, математики и физики, полученные студентами в 1-5 семестрах.
Материал, излагаемый в курсе «Химическая технология», необходим при изучении
последующей дисциплины «Высокомолекулярные соединения», при прохождении химико-технологической практики, при выполнении научно-исследовательской работы в семестре и выпускной квалификационной работы.
1.3. Компетенции выпускника ООП бакалавриата, формируемые в результате освоения данной дисциплины
В соответствии с ФГОС ВПО данная дисциплина направлена на формирование
следующих компетенций:
ОК-6 – использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
ОК-9 – владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имение навыков работы с компьютером, как средством
управления информацией;
ПК-1 – понимание сущности и социальной значимости профессии, основных перспектив
и проблем, определяющих конкретную область деятельности;
ПК-2 – владение основами теории фундаментальных разделов химии (прежде всего неорганической, аналитической, органической, физической, химии высокомолекулярных соединений, химии биологических объектов, химической технологии);
ПК-3 – способность применять основные законы химии при обсуждении полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных;
ПК-4 – владение навыками химического эксперимента, основными синтетическими и
аналитическими методами получения и исследования химических веществ и реакций;
ПК-5 – представление об основных химических, физических и технических аспектах химического промышленного производства с учетом сырьевых и энергетических затрат;
ПК-6 – владение навыками работы на современной учебно-научной аппаратуре при проведении химических экспериментов;
ПК-7 – наличие опыта работы на серийной аппаратуре, применяемой в аналитических и
физико-химических исследованиях;
ПК-8 – владение методами регистрации и обработки результатов химических экспериментов;
ПК-9 – владение методами безопасного обращения с химическими материалами с учетом
их физических и химических свойств, способностью проводить оценку возможных рисков.
В результате освоения дисциплины студент должен:
 Знать: основные стадии и специфику проектирования предприятий для производства
неорганических веществ; основные типы и конструкции реакторов для проведения неорганических реакций; перспективные направления в области проектирования химических производств и оборудования; способы рекуперации и утилизации газовых, жидких
и твердых отходов производства неорганических веществ; о системе автоматизированного проектирования технологических процессов неорганического синтеза и отдельных
узлов технологической схемы.
 Уметь: проводить технико-экономическое обоснование выбора способа производства
неорганических веществ и его аппаратурного оформления; выбирать конструкцию основного и вспомогательного оборудования, вид конструкционного материала с учетом
всех требований, предъявляемых к ним при проектировании; оценивать и учитывать
влияние природных и климатических условий Западно-Сибирского региона при проектировании предприятий производства неорганических веществ.
 Владеть: методами: термодинамического анализа промышленных, теплоиспользующих и теплосиловых установок; определения гидродинамических характеристик и гидродинамической структуры потоков; составления материальных и тепловых балансов
химических аппаратов и установок; кинетического анализа и моделирования химических реакторов, принципами выбора насосов, газодувок и компрессоров для осуществления процессов химической технологии.
2.
Структура и трудоемкость дисциплины
Семестр — 6. Форма промежуточной аттестации — экзамен. Общая трудоемкость
дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.
3.
Тематический план
Таблица 1
самостоятельная работа
Итого часов по теме
из них в интерактивной
форме, час.
Итого количество
баллов
Модуль 1
Основные понятия химической тех1.1 нологии. Химико-технологические
системы (ХТС).
Сырьевая, энергетическая и кон1.2
струкционная подсистемы ХТС
Всего
лабораторные
работы
Тема
лекции
№
Недели семестра
Виды учебной работы и самостоятельная работа, час.
1-2
4
4
8
16
3
0-8
3-5
6
6
12
24
5
0-16
10
10
20
40
8
0-24
Модуль 2
2.1 Процессы и аппараты химических
производств
2.2 Основы моделирования химикотехнологических процессов
Всего
Модуль 3
3.1 Технология производства неорганических веществ
3.2 Технология производства органических веществ
Всего
Итого ( часов, баллов)
Из них в интерактивной форме, час.
6-9
8
6
12
26
4
0-18
10-12
6
8
16
30
4
0-18
14
14
28
56
8
0-36
13-15
6
6
12
24
4
0-20
15-18
6
6
12
24
4
0-20
12
36
12
12
36
12
24
72
–
48
144
8
24
24
0-40
0-100
Таблица 2.
электронные
практикум
другие формы
Информационные системы и
технологии
комплексные
ситуационные
задания
программы
компьютерного
тестирования
эссе
Технические
формы контроля
реферат
тест
контрольная
работа
лабораторная
работа
Письменные работы
ответ на семинаре
коллоквиумы
Модуль 1
1. 1.
1.2.
собеседование
Устный опрос
№ темы
Итого количество
баллов
Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
0-4
0-6
0-4
0-8
0-2
0-8
0-16
Всего
Модуль 2
2.1.
2.2.
0-10
0-12
0-2
0-24
0-6
0-6
0-8
0-8
0-2
0-2
0-2
0-2
0-18
0-18
Всего
Модуль 3
3.1
3.2
0-12
0-16
0-4
0-4
0-36
0-6
0-6
0-8
0-8
0-4
0-4
0-2
0-2
0-20
0-20
Всего
Итого
0-12
0-34
0-16
0-44
0-8
0-12
0-6
0-10
0-40
0-100
Таблица 3
Планирование самостоятельной работы студентов
№
Модули и темы
Модуль 1
1.1 Основные понятия и
методы химической
технологии. Химикотехнологические системы (ХТС).
1.2 Сырьевая, энергетическая и конструкционная подсистемы ХТС
Всего по модулю 1:
Виды СРС
обязательные
Работа с учебной литературой и лекционным материалом.
дополнительные
Подготовка к тестированию
подготовка к коллокви- Подготовка к конуму.
трольной работе
Неделя Объем Кол-во
семестра часов баллов
1-2
8
0-8
3-5
12
0-16
20
0-24
Модуль 2
2.1 Процессы и аппараты
химических производств
2.2 Основы моделирования
химикотехнологических процессов
Всего по модулю 2:
Работа с учебной ли- Подготовка к тетературой и лекцион- стированию
ным материалом.
подготовка к коллокви- Подготовка к конуму.
трольной работе
6-9
12
0-18
9-12
16
0-18
28
0-36
13-15
12
0-20
16-18
12
0-20
24
72
0-40
0-50
Модуль 3
Технология производства неорганических
веществ
3.2 Технология производства органических веществ
Всего по модулю 3:
ИТОГО:
3.1
4.
№
п/п
1
2
3
4
5.
Работа с учебной ли- Подготовка к тетературой и лекцион- стированию
ным материалом.
подготовка к коллокви- Подготовка к конуму.
трольной работе
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
Темы дисциплины необходимые для изучения
Наименование обеспечиваемых
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
(последующих) дисциплин
1.1
1.2
2.1
2.2
3.1
3.2
Высокомолекулярные соеди+
+
+
+
нения
Химико-технологическая прак+
+
+
+
+
+
тика
Научно- исследовательская ра+
+
+
бота в семестре
Выпускная квалификационная
+
+
+
+
+
+
работа
Содержание дисциплины
Модуль 1
Тема 1.1. Основные понятия и методы химической технологии.
Химико-технологические системы (ХТС)
Химическое производство как сложная система. Понятие о химико-технологических
системах (ХТС). Структура ХТС. Качественные (операционно-описательные и иконографические) и математические модели ХТС. Структурная иерархия ХТС: молекулярные
процессы  макрокинетика  аппараты  производства  проблемы развития техносферы. Качественные и количественные критерии оценки эффективности ХТС. Материальные и энергетические балансы ХТС. Схемы движения материальных и энергетических
потоков. Подсистемы контроля и управления технологическими процессами. Фактор безопасности химического производства.
Важнейшие технологические понятия и определения. Классификация по фазовому
признаку. Периодические, полунепрерывные и непрерывные процессы. Определение вы-
ходов продукции и коэффициентов полезного использования энергии. Определение мощности, производительности и интенсивности производства. Экономические требования,
предъявляемые к рациональному производственному процессу.
Основные задачи и этапы научно-исследовательской, опытно-производственной и
проектной деятельности в химической промышленности. Отличительные особенности
изучения промышленных химико-технологических процессов по сравнению с лабораторными (химическими и физическими) исследованиями.
Значение термодинамических и кинетических (микро- и макро-) закономерностей
для технологии. Факторы, определяющие скорость гомогенно и гетерогенно протекающих
реакций. Роль концентрации реагентов, температуры, давления и обновления поверхности
контакта реагирующих фаз и других физико-химических факторов на течение химикотехнологических процессов; важнейшие способы их регулирования. Влияние макрокинетических факторов: гидродинамики, тепло- и массообмена.
Технологические приемы ускорения и замедления реакций. Катализ. Производственные процессы с применением твердых, жидких и газообразных катализаторов. Значение формы, дисперсности, пористости, прочности и других свойств твердых катализаторов. Носители и промоторы катализаторов.
Критерии эффективности химико-технологических процессов. Сущность и значение
оптимизации физико-химических условий проведения химико-технологических процессов. Роль математического моделирования.
Тема 1.2. Сырьевая, энергетическая и конструкционная подсистемы ХТС
Сырьевая и энергетическая база химической промышленности. Основные виды и ресурсы сырья. Задачи стандартизации и кондиционирования сырья. Обогащение сырья, его
значение и основные принципы. Физико-химические свойства сырья, на которых основаны процессы обогащения. Комплексное использование сырья. Вода как сырье и компонент химического производства. Промышленные и санитарные требования к воде. Промышленная подготовка воды. Химические, механические, физико-химические и биологические методы очистки вод от природных примесей. Обессоливание и опреснение воды.
Пути водооборота в промышленности. Накипи, пути их предотвращения и устранения.
Виды и источники энергии, применяемые в химических производственных процессах. Энерготехнологические схемы. Экологизация химических производств. Экономическая эффективность химических производств.
Требования химического машиностроения к материалам для изготовления аппаратуры (механической прочности, термической устойчивости, химической стойкости). Важнейшие виды природных, металлических, полимерных и других материалов, а также их
сочетаний, используемые в производстве химической аппаратуры.
Модуль 2
Тема 2.1. Процессы и аппараты химических производств
Классификация процессов в зависимости от основных законов, определяющих скорость этих процессов: гидромеханические, тепловые, массообменные (диффузионные),
механические и химические (реактивные). Сопряжение в химико-технологических аппаратах различных типов процессов. Значение макрокинетических закономерностей в химической технологии.
Гидромеханические процессы. Основы гидравлики. Физические свойства жидкостей.
Основное уравнение гидростатики и его практическое значение. Основы гидро- и газодинамики. Характеристика установившихся и неустановившихся потоков, ламинарных и
турбулентных течений. Уравнения Бернулли. Приложения уравнения Бернулли для измерения скорости и расхода жидкости. Перемещение жидкостей и газов. Общие сведения о
насосах и компрессорных машинах. Основные параметры насосов.
Характеристика гетерогенных систем. Движение тел в вязкой среде. Сопротивление
движению тел в вязкой среде. Осаждение частиц под действием силы тяжести. Скорость
осаждения. Движение жидкостей через неподвижные и пористые слои. Гидравлика кипящего (псевдоожиженного) слоя. Методы разделения гетерогенных систем.
Тема 2.2. Основы моделирования химико-технологических процессов
Основы моделирования химико-технологических процессов. Физическое моделирование. Теория подобия как научная основа физического моделирования. Основные критерии гидродинамического подобия. Общий вид критериальных уравнений.
Тепловые процессы. Значение тепловых процессов в химической технологии. Виды
передачи тепла: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение и соответствующие
уравнения теплопереноса. Основное уравнения теплопередачи. Нагревающие агенты и
способы нагревания. Конструкция теплообменных аппаратов. Пути повышения эффективности теплообменного оборудования. Выпаривание. Основные представления. Конструкция выпарных аппаратов. Материальный и тепловой баланс выпарного аппарата.
Массообменные процессы. Характеристика процессов массопереноса. Фазовое равновесие. Материальный баланс процессов массопереноса. Рабочие линии. Молекулярная
диффузия и конвективный перенос. Абсорбция. Физические основы процесса абсорбции.
Материальный и тепловой баланс процесса. Устройство абсорбционных аппаратов. Перегонка жидкостей. Общие сведения о простой перегонке (дистилляции) и ректификации.
Характеристика двухфазных систем жидкость- пар. Дифференциальное уравнение простой перегонки. Ректификация. Характеристика процесса ректификации. Непрерывная
ректификация бинарных систем. Число теоретических тарелок (ЧТТ) ректификационной
колонны. Устройство ректификационных колонн.
Химические реакционные процессы. Классификация химических реакторов, основы
математического моделирования и оптимизация режимов их работы.
Модуль 3
Тема 3.1. Технология производства неорганических веществ.
Производство серной кислоты. Виды серусодержащего сырья. Типы печей для обжига сульфидных руд и элементарной серы. Печи с псевдоожиженным (кипящим) слоем.
Физико-химические основы и схемы контактного способа производства серной кислоты;
равновесные и кинетические условия, катализаторы. Устройство контактного узла и абсорбционной аппаратуры. Пути интенсификации сернокислотного производства. Применение кислорода и давления.
Технология связанного азота. Синтез аммиака. Способы получения азотоводородной
смеси: производство азота, водорода и кислорода разделением газовых смесей глубоким
охлаждением; конверсионные способы получения азотоводородной смеси из генераторного газа, природного газа; способы получения водорода из коксового газа, воды и др.
Очистка газов. Физико-химические основы процесса синтеза аммиака (термодинамические и кинетические особенности). Катализаторы синтеза аммиака. Выбор оптимальных
условий синтеза. Технологическая (циркуляционная) схема производства аммиака. Колонны синтеза. Использование тепла реакции. Увеличение единичной мощности аппаратуры.
Производство азотной кислоты. Окисление аммиака и окислов азота. Хемосорбция
окислов азота. Физико-химические основы технологических процессов. Применение давления, кислорода. Особенности процесса концентрирования азотной кислоты.
Минеральные соли в сельском хозяйстве. Минеральные удобрения и их классификация. Производство калийных солей. Процессы политермические и флотационные. Основные процессы получения хлористого калия из сильвинита. Методы улучшения свойств
удобрений: гранулирование, концентрирование, капсулирование и др. Значение и перспективы производства жидких удобрений. Производство нитрата аммония. Использова-
ние тепла реакции. Методы улучшения физических свойств. Синтез мочевины. Физикохимические условия и схемы производства.
Производство хлора и щелочи. Теоретические основы электролиза солевых растворов и расплавов. Производство хлора и едкого натра. Типы электролитических ванн —
диафрагменные и с ртутным катодом.
Тема 3.2. Технология производства органических веществ.
Термический крекинг нефтепродуктов. Каталитический крекинг, условия крекинга,
катализаторы, получение высокооктановых топлив и углеводородного сырья для химической промышленности.
Производство низших олефинов: этилен, пропилен, бутилены. Пиролиз нефти и
нефтепродуктов. Дегидрирование низших алканов. Метатезис. Ацетилен. Производство
ацетилена методом электропиролиза и в плазме. Физико-химические основы процесса.
Сырье. Условия процесса и технологическая схема. Производство диеновых углеводородов. Производство бутадиена-1,3. Краткий обзор методов производства дивинила.
Синтезы на основе окиси углерода. Промышленные источники окиси углерода. Синтез-газ. Синтез метанола. Производство формальдегида на основе метанола. Гидратация
этилена (сернокислотная и прямая). Физико-химические основы процесса. Технологические схемы и катализаторы. Производство ацетальдегида окислением этилена и гидратацией ацетилена. Производство окиси этилена окислением этилена. Переработка окиси
этилена. Окисление парафинов. Производство карбоновых кислот и их производных.
Особенности технологии производства ВМС. Сырьевая база для производства полимеров. Реакции полимеризации и поликонденсации, их особенности. Методы получения
полимеров. Производство пластмасс. Основные типы пластмасс: термопластичные и термореактивные. Полимеризационные пластмассы. Полиэтилен. Производство полиэтилена
высокого, среднего и низкого давления; свойства и области применения полиэтилена. Поливинилхлорид. Суспензионный и эмульсионный способы производства; свойства и применение поливинилхлорида. Поликонденсационные пластмассы: Фенолальдегидные полимеры. Новолачные и резольные смолы, их строение, производство, свойства и области
применения. Натуральный и синтетический каучуки. Старение и свойства каучуков,
принципы получения. Изопреновые каучуки. Бутадиеновый каучук, способы получения.
Бутадиен-стирольные каучуки. Бутадиеннитрильные каучуки. Бутилкаучук. Переработка
каучука в резину. Вулканизация.
6.
Темы семинарских занятий
Семинарские занятия учебным планом ООП не предусмотрены.
7.
Темы лабораторных работ
Лабораторная работа № 1 (4 час.). Методы оптимизации химико-технологических
процессов.
Цель работы: Вычисление критериев эффективности для примеров химико-технологических процессов методами математического моделирования. Применение методов оптимизации к сырьевой базе конкретных примеров химико-технологических процессов.
Оборудование: компьютер с базами данных и вычислительными программами.
Лабораторная работа № 2 (4 час.). Моделирование процесса ионообменной сорбции в динамическом режиме
Цель: Вычисление параметров процесса ионообменной сорбции в динамическом режиме
по экспериментальным данным.
Оборудование: компьютер с базами данных и вычислительными программами.
Лабораторная работа № 3 (4 час.). Изучение процесса сорбции растворенных органических веществ на активированных углях
Цель работы: Определение сорбционных характеристик активированного угля по отношению к нефтяным углеводородам.
Оборудование: установка дл изучения сорбции, компьютер с базами данных и вычислительными программами.
Лабораторная работа № 4 (4 час.). Изучение гидромеханических процессов в
гетерогенных системах.
Цель работы: Измерение характеристик установившихся и неустановившихся потоков,
ламинарных и турбулентных течений. Приложения уравнения Бернулли для измерения
скорости и расхода жидкости. Сопротивление движению тел в вязкой среде. Измерение
скорости осаждения частиц под действием силы тяжести. Скорость осаждения. Измерение
скорости движения вязких жидкостей через неподвижные пористые слои.
Оборудование: установка дл изучения скорости осаждения частиц под действием силы
тяжести, компьютер с базами данных и вычислительными программами.
Лабораторная работа № 5 (4 час.). Тепло- и массообменные процессы.
Цель работы: а) Составление материального и теплового баланса выпарного аппарата. б)
Определение характеристик процесса непрерывной ректификации бинарных систем.
Оборудование: компьютер с базами данных и вычислительными программами.
Лабораторная работа № 6 (4 час.). Определение коэффициента теплообмена
Цель работы: Вычисление коэффициентов массообмена для различных типов технологических аппаратов.
Оборудование: компьютер с базами данных и вычислительными программами.
Лабораторная работа № 7 (4 час.). Расчет коэффициента массопереноса и высоты ректификационной колонны.
Цель работы: Вычисление коэффициентов массообмена в ректификационной колонне.
Оборудование: компьютер с базами данных и вычислительными программами.
Лабораторная работа № 4 (8 час.). Технология основных производств.
Цель работы: Построение и анализ функционирования технологической схемы химического производства:
а) серной кислоты,
б) аммиака,
в) азотной кислоты,
г), калийных солей,
д) хлора и едкого натра.
Вычисление материального и энергетического баланса.
Оборудование: компьютер с базами данных и вычислительными программами.
8.
Примерная тематика курсовых работ
Курсовые работы учебным планом ООП не предусмотрены.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации
по итогам освоения дисциплины
В качестве домашнего задания, для самостоятельной подготовки к коллоквиумам,
контрольным работам студенты получают контрольные вопросы, которые помогают им
ориентироваться в учебном материале, и, используя учебную и методическую литературу,
а также материал лекций, выполнять индивидуальные задания.
9.
Вопросы и задачи для самоконтроля
Тема 1.1
1. Изобразить схему движения материального и энергетического потоков для известной
лабораторной работы.
2. Предложить технологические методы ускорения (замедления) конкретной химической
реакции.
Тема 1.2
1. Сформулировать основные принципы и методы обогащения минерального сырья.
2. Перечислить основные качественные характеристики воды.
3. Предложить конкретные методы очистки воды от указанных загрязнений.
Тема 2.1
1. Каковы практические приложения основного уравнения гидростатики?
2. Каким параметром характеризуется режим движения жидкостей?
3. Какими методами определяется скорость и расход жидкости?
4. Какие гетерогенные системы существуют и их характеристики?
5. В каких температурных границах работают указанные теплоносители?
Тема 2.2
1. Сформулировать основные принципы моделирования в технологических процессах.
2. Охарактеризовать основные методы моделирования массообмена.
3. Охарактеризовать основные методы моделирования теплообмена.
4. Охарактеризовать основные методы моделирования ректификации.
3. Сформулировать основные принципы оптимизации режима работы технологических
аппаратов.
Тема 3.1
1. Перечислить виды серусодержащего сырья и химические процессы получения из них
диоксида серы.
2. Перечислить химические реакции составляющие нитрозный метод получения диоксида
серы.
3. Перечислить методы получения и очистки азота и водорода для синтеза аммиака.
4. Описать использование тепла реакции получения аммиака.
5. Перечислить способы концентрирования азотной кислоты
6. Обосновать необходимость использования донейтрализатора в синтезе нитрата аммония.
Тема 3.2
1. Перечислить виды углеводородного сырья и химические процессы получения из них
моторных топлив.
2. Перечислить основные полупродукты химической переработки нефти и газа.
3. Перечислить основные целевые продукты химической переработки нефти и газа.
4. Описать процессы производства основных типов пластмасс.
5. Описать процессы производства основных типов каучуков.
6. Описать процессы производства основных типов синтетических волокон.
Вопросы к экзамену
1. Химическое производство как сложная система. Понятие о химико-технологических
системах (ХТС). Структура ХТС. Качественные (операционно-описательные и иконографические) и математические модели ХТС.
2. Структурная иерархия ХТС: молекулярные процессы  макрокинетика  аппараты
 производства  проблемы развития техносферы.
3. Качественные и количественные критерии оценки эффективности ХТС.
4. Материальные и энергетические балансы ХТС. Схемы движения материальных и
энергетических потоков. Подсистемы контроля и управления технологическими процессами.
5. Значение термодинамических и кинетических (микро- и макро-) закономерностей для
технологии. Факторы, определяющие скорость гомогенно и гетерогенно протекающих
реакций. Роль концентрации реагентов, температуры, давления и обновления поверхности контакта реагирующих фаз и других физико-химических факторов на течение
химико-технологических процессов; важнейшие способы их регулирования. Влияние
макрокинетических факторов: гидродинамики, тепло- и массообмена.
6. Технологические приемы ускорения и замедления реакций. Катализ. Производственные процессы с применением твердых, жидких и газообразных катализаторов. Значение формы, дисперсности, пористости, прочности и других свойств твердых катализаторов. Носители и промоторы катализаторов.
7. Основные виды и ресурсы сырья. Задачи стандартизации и кондиционирования сырья.
Обогащение сырья, его значение и основные принципы. Физико-химические свойства
сырья, на которых основаны процессы обогащения. Комплексное использование сырья.
8. Виды и источники энергии, применяемые в химических производственных процессах.
Энерготехнологические схемы.
9. Экологизация химических производств.
10. Требования к материалам для изготовления аппаратуры (механической прочности,
термической устойчивости, химической стойкости). Важнейшие виды природных, металлических, полимерных и других материалов, а также их сочетаний, используемые
в производстве химической аппаратуры.
11. Классификация химико-технологических процессов в зависимости от основных законов, определяющих скорость этих процессов: гидромеханические, тепловые, массообменные (диффузионные), механические и химические (реактивные). Сопряжение в
химико-технологических аппаратах различных типов процессов.
12. Гидромеханические процессы. Основы гидравлики. Физические свойства жидкостей.
Основное уравнение гидростатики и его практическое значение.
13. Основы гидро- и газодинамики. Характеристика установившихся и неустановившихся
потоков, ламинарных и турбулентных течений. Уравнения Бернулли. Приложения
уравнения Бернулли для измерения скорости и расхода жидкости.
14. Перемещение жидкостей и газов. Общие сведения о насосах и компрессорных машинах. Основные параметры насосов.
15. Движение тел в вязкой среде. Сопротивление движению тел в вязкой среде. Осаждение частиц под действием силы тяжести. Скорость осаждения. Движение жидкостей
через неподвижные и пористые слои. Гидравлика кипящего (псевдоожиженного) слоя.
Методы разделения гетерогенных систем.
16. Основы моделирования химико-технологических процессов. Физическое моделирование. Теория подобия как научная основа физического моделирования. Основные критерии гидродинамического подобия. Общий вид критериальных уравнений.
17. Тепловые процессы. Значение тепловых процессов в химической технологии. Виды
передачи тепла: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение и соответствующие уравнения теплопереноса. Основное уравнения теплопередачи.
18. Нагревающие агенты и способы нагревания. Конструкция теплообменных аппаратов.
Пути повышения эффективности теплообменного оборудования. Выпаривание. Ос-
новные представления. Конструкция выпарных аппаратов. Материальный и тепловой
баланс выпарного аппарата.
19. Массообменные процессы. Характеристика процессов массопереноса. Фазовое равновесие. Материальный баланс процессов массопереноса. Рабочие линии. Молекулярная
диффузия и конвективный перенос.
20. Абсорбция. Физические основы процесса абсорбции. Материальный и тепловой баланс процесса. Устройство абсорбционных аппаратов.
21. Перегонка жидкостей. Общие сведения о простой перегонке (дистилляции) и ректификации. Характеристика двухфазных систем жидкость- пар. Дифференциальное уравнение простой перегонки.
22. Ректификация. Характеристика процесса ректификации. Непрерывная ректификация
бинарных систем. Число теоретических тарелок (ЧТТ) ректификационной колонны.
Устройство ректификационных колонн.
23. Химические реакционные процессы. Классификация химических реакторов, основы
математического моделирования и оптимизация режимов их работы.
24. Производство серной кислоты. Виды серусодержащего сырья. Физико-химические основы и схемы контактного способа производства серной кислоты; равновесные и кинетические условия, катализаторы. Пути интенсификации сернокислотного производства.
25. Технология связанного азота. Синтез аммиака. Способы получения азотоводородной
смеси. Физико-химические основы процесса синтеза аммиака (термодинамические и
кинетические особенности). Катализаторы синтеза аммиака. Выбор оптимальных
условий синтеза.
26. Производство азотной кислоты. Физико-химические основы технологических процессов.
27. Минеральные соли в сельском хозяйстве. Минеральные удобрения и их классификация. Производство калийных солей. Методы улучшения свойств удобрений: гранулирование, концентрирование, капсулирование и др. Значение и перспективы производства жидких удобрений.
28. Производство нитрата аммония. Методы улучшения физических свойств.
29. Синтез мочевины. Физико-химические условия и схемы производства.
30. Производство хлора и щелочи. Теоретические основы электролиза солевых растворов
и расплавов. Производство хлора и едкого натра. Типы электролитических ванн —
диафрагменные и с ртутным катодом.
31. Производство моторных топлив.
32. Производство низших олефинов, диенов и ацетилена. Их дальнейшее использование.
33. Синтезы на основе окиси углерода. Промышленные источники окиси углерода. Синтез-газ. Синтез метанола и формальдегида. Их дальнейшее использование.
34. Особенности технологии производства ВМС. Производство пластмасс, синтетических
волокон и каучуков.
10. Образовательные технологии
В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Химическая технология» используются следующие активные и интерактивные формы проведения занятий:
 лекции;
 лабораторные занятия;
 дополнительные консультации.
Кроме того используются дополнительные формы обучения по отдельным темам:
 текущая проверка знаний; взаимный контроль студентов по разработанным
ими тестам;
 отработка пройденного материала на практических задачах; форма, при которой малые (3-4 человека) группы получают различные практические задания на
одну тему;
 обмен знаниями между студентами в малых группах («каруселька»).
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
11.1. Основная литература
1. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г.. Общая химическая технология, М.:
ИКЦ «Академкнига», 2003.
2. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии /Под ред. В.Г. Айнштейна.
Кн.1 и 2. М.: Высшая школа. 2003.
4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Альянс
2005.
11.2. Дополнительная литература
1. Соколов Р.С. Химическая технология: в 2 т. М.: ВЛАДОС. 2003.
2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: В 2 кн. М.: Химия,
2002.
3. Бесков В.С., Сафронов В.С. Общая химическая технология и основы промышленной
экологии. М.: Химия, 1999.
4. Белоусова З.П., Гарькин В.П. Химическая технология: методические указания к лабораторным работам. Самара: Универс-групп, 2005.
11.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:
www.e-library.ru;
www.chemindustry.ru
www.mirnefti.ru;
www.neftekhimiya.ips.ac.ru;
12. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины
Все лекции обеспечены мультимедийными презентациями и видеофильмами. Для
чтения лекций необходимо наличие аудиторий, оснащенных мультимедийной техникой
(компьютер, проектор и др.).
Для проведения лабораторного практикума имеется оборудованные учебные лаборатории органической химии (101 и 102, корп. 5А), необходимые ресурсы лабораторной посуды, реактивов и приборов.
Для самостоятельной работы студентов необходим доступ в компьютерный класс,
имеющий выход в Интернет.