МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ ТА ХІМІЧНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ ЕКОЛОГІЇ
ТА ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ
З ДИСЦИПЛІНИ «ТЕХНОЛОГІЯ ОСНОВНИХ ВИРОБНИЦТВ»
Галузь знань - 0401 «Природничі науки»
Напрям підготовки - 6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» – ОС
Донецьк – ДонНТУ - 2008
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ ТА ХІМІЧНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ ЕКОЛОГІЇ
ТА ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ
З ДИСЦИПЛІНИ «ТЕХНОЛОГІЯ ОСНОВНИХ ВИРОБНИЦТВ»
Галузь знань - 0401 «Природничі науки»
Напрям підготовки - 6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» – ОС
Розглянуто на засіданні
кафедри “Прикладна екологія
та охорона навколишнього середовища”
Протокол № 7 від 05 лютого 2008 року
Донецьк – ДонНТУ - 2008
УДК 628.54
Методичні вказівки до самостійної роботи студентів з дисципліни «Технологія основних виробництв»/Укл. А.І. Панасенко. – Донецьк: ДонНТУ, 2008. - 22 с.
Надано рекомендації з організації і проведення самостійної роботи студентів з дисципліни «Технологія основних виробництв», яка згідно навчального плану спеціальності віднесена до дисциплін вибору вищого навчального закладу.
Приведені вимоги щодо матеріалу лекційного курсу, виконання домашніх індивідуальних завдань, перелік рекомендованої літератури, критерії оцінки знань студентів під час контрольних заходів різного рівня.
Укладач:
професор А.І. Панасенко
Відповідальний
за випуск професор В.В. Шаповалов
ЗМІСТ
Стор.
Вступ……………………………………………………………………… |
5 |
1 Зміст і обсяг модулів лекційного матеріалу ………………………… |
7 |
1.1 Модуль 1 «Виробництво сполук азоту» ……………………………….. |
7 |
1.2 Модуль 2 «Одержання інших продуктів основної хімічної промисловості» ……………………………………...…………………….. |
7 |
2 Зміст і обсяг модулів матеріалу практичних занять ………………… |
8 |
2.1 Модуль 1 «Виробництво сполук азоту» ……………………………….. |
8 |
2.2 Модуль 2 «Одержання інших продуктів основної хімічної промисловості» ……………………………………...…………………….. |
9 |
3 Зміст і обсяг модулів матеріалу самостійного опрацювання……….. |
9 |
4 Індивідуальні домашні завдання ……………………………………... |
9 |
Рекомендована література……………………………………………….. |
12 |
Додаток А – Засоби діагностики (шкала та критерії оцінювання) …… |
13 |
Додаток Б – Критерії оцінки знань студентів при проведенні екзамену з дисципліни «Технологія основних виробництв»………….. |
15 |
Додаток В - Витяг з Положення про оцінювання знань за шкалою ECTS під час семестрового контролю …………………………………. |
16 |
Додаток Г - Питання до екзамену ……………………………………… |
19 |
Додаток Д – Перелік питань модульного контролю …………………... |
21 |
ВСТУП
Підприємства, що виробляють неорганічну продукцію, виробляють різноманітні сполуки калію, натрію, азоту, фосфору, кальцію, сірки, хлору, фтору, бору, заліза, хрому, титану, магнію й ін. Серед цієї продукції особливе місце займає відносно невеликі її асортименти, що прийняті відносити до продукції основної хімічної промисловості (основного неорганічного синтезу). Це неорганічні кислоти (сірчана, фосфорна, азотна), луги (аміак, кальцинована сода, їдкий натр), солі (хлорид калію, аміачна селітра, фосфати кальцію, натрію, амонію й деякий інший, утримуючий азот, фосфор і калій), елементарний фосфор. Традиційно по динаміці зростання виробництва продукції основного неорганічного синтезу галузь займає одне з перших місць у світі серед галузей промисловості.
Виробництво продукції основної хімічної промисловості призводить до утворення великої кількості відходів і викидів. Це тверді відходи (фосфогипс, фосфоритний дріб'язок, галитові відвали, піритні недогарки, пили), суспензії й шлами (глинясто-сольовий шлам калійної промисловості, шлами й опади систем пилоуловлення та очищення стічних вод), стічні води (наприклад, дистилерна рідина содового виробництва, гідролізна кислота виробництва діоксиду титану), газоподібні викиди, що містять оксиди сірки, оксиди азоту, сполуки фтору, пари, туман і бризи кислот, аміак, пил і т. буд. За гамою відходів, що утворюються, і викидів, як з фізичної, так і з хімічної точки зору, основна хімічна промисловість поза конкуренцією.
Однієї з актуальних завдань сучасності є раціональне використання природних ресурсів і охорона навколишнього середовища. Виробництва основної хімічної промисловості можуть служити яскравими наочними прикладами рішення цих питань в аспекті захисту навколишнього середовища.
Класично основна неорганічна промисловість підрозділяється на виробництво зв'язаного азоту, виробництво кислот, виробництво содопродуктів і виробництво солей (мінеральних добрив).
Історично розвиток вищої інженерної екологічної освіти в країнах СНД здійснювалося в такий спосіб. Наприкінці 60-х років ХХ століття в хіміко-технологічній спеціальності «Хімічна технологія неорганічних речовин» з'явилася спеціалізація «Рекуперація промислових викидів». Ця спеціалізація після відомої Стокгольмської конференції 1972 року трансформувалася в окрему хіміко-технологічну спеціальність «Хімічна технологія рекуперації вторинних матеріалів промисловості». Подальший розвиток цієї спеціальності здійснювався в рамках хіміко-технологічної спрямованості через спеціальності «Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів», «Промислова екологія та охорона навколишнього середовища». Сьогодні підготовка інженерів-екологів даного профілю здійснюється за спеціалізацією «Екологія хімічних виробництв» спеціальності «Екологія та охорона навколишнього середовища».
Розвиток технологічних процесів виробництва різних продуктів супроводжується різким збільшенням об'єму й різновидів промислових газоподібних, рідких, твердих і шламоподібних відходів. Знання технології основних хімічних виробництв, у яких утворюються різноманітні відходи, є необхідною умовою якісної підготовки фахівців-екологів зі спеціалізації «Екологія хімічних виробництв» спеціальності «Екологія та охорона навколишнього середовища».
Ціль курсу «Технологія основних виробництв» - ознайомлення студентів з теоретичними і технологічними основами процесів основної хімічної промисловості, з основними прийомами, методами, способами, які застосовуються, у тому числі в конкретних виробництвах.
Для засвоєння матеpiалу наданого куpсу необхіднi знання pяду pоздiлiв наступних дисциплiн – «Хімія з основами біогеохімії», «Фізична хімія», «Техноекологія», «Пpоцеси та апаpати хімічних виробництв».
Як наслідок вивчення дисципліни «Технологія основних виробництв» студенти повинні знати:
- фізико-хімічні основи процесів отримання продукції основної хімічної промисловості – синтетичного аміаку, метанолу, азотної та сірчаної кислот, кальцинованої соди, різних солей і мінеральних добрив;
- технологічні схеми процесів отримання продукції основної хімічної промисловості – синтетичного аміаку, метанолу, азотної та сірчаної кислот, кальцинованої соди, різних солей і мінеральних добрив;
- пpинципи складання технологічних схем і вибipу технологічного обладнання пpоцесiв основної хімічної промисловості;
- питання утворення основ безвiдходної та маловідходної технології;
- pозрахунок і констpукцiю спеціальної апаpатуpи з отримання продуктів основних хімічних виробництв.
Пiсля вивчення дисципліни «Технологія основних виробництв» студенти повинні вміти :
- pозpобляти і втiлювати у виробництво основи технологічних засобів виробництва продуктів основної хімічної промисловості;
- закладати основи пpоектування технологічних схем і систем основних хімічних виробництв, виконуючи необхідні pозрахунки;
- аналiзувати умови і pежими pоботи технологічного обладнання з акцентом на визначення технологічних чинників впливу на стан довкілля.
1 Зміст і обсяг модулів лекційного матеріалу
1.1 Модуль 1 «Виробництво сполук азоту»
№ п/п |
Тема і зміст лекцій модулю 1 |
Обсяг лекційного заняття (ак. год.) |
1 |
Вступ Значення технології основних виробництв у підготовці фахівців-екологів. Складові частини основної хімічної промисловості. Азот у природі. Методи фіксації атмосферного азоту. Методи виробництва азоту і водню. Каталіз і каталізатори. |
4 |
2 |
Технологія синтезу аміаку Структурна схема виробництва синтетичного аміаку. Очищення природного газу від сполук сірки. Конверсія метану з водяною парою і киснем. Конверсія оксиду вуглецю. Очищення конвертованого газу від діоксиду вуглецю- Процес синтезу аміаку з суміші водню та азоту. Схемні рішення. |
6 |
3 |
Технологія азотної кислоти Контактне окислення аміаку. Окислення оксиду азоту (II). Абсорбція оксидів азоту. Схемні рішення. |
4 |
Всього лекційних занять модулю 1 |
14 |
|
1.2 Модуль 2 «Одержання інших продуктів основної хімічної промисловості»
№ п/п |
Тема і зміст лекцій модулю 2 |
Обсяг лекційного заняття (ак. год.) |
1 |
Виробництво сірчаної кислоти - Сировинна база виробництва. Виробництво сірчаної кислоти з сірки. Виробництво сірчаної кислоти з колчедану. Випал сировини. Спеціальне очищення газу після випалу. Контактне окислення діоксиду сірки. Абсорбція триоксиду сірки. Отримання сірчаної кислоти з сірководню методом вологого каталізу. Схемні рішення |
4 |
2 |
Виробництво кальцинованої соди Сировинна база виробництва. Одержання кальцинованої соди аміачним методом і з нефеліну. Отримання вапна, вапнякового молока і діоксиду вуглецю. Попереднє очищення сирого розсолу. Амонізація очищеного розсолу. Карбонізація амонізованого розсолу. Фільтрування гідро карбонатної суспензії. Регенерація аміаку. Схемні рішення. |
6 |
3 |
Виробництво мінеральних добрив Виробництво нітрату амонію. Виробництво сульфату амонію. Виробництво нітрату калію. Виробництво фосфатів амонію. Виробництво карбаміду. Виробництво суперфосфату. Схемні рішення. |
6 |
4 |
Заключення Аналіз перспектив розвитку загальної хімічної промисловості |
2 |
Всього лекційних занять модулю 2 |
18 |
|
2 Зміст і обсяг модулів матеріалу практичних занять
2.1 Модуль 1 «Виробництво сполук азоту»
№ п/п |
Теми і зміст практичних занять модулю 1 |
Обсяг практичних занять (ак. год.) |
1 |
Основи матеріальних і фізико-хімічних розрахунків в технології основних виробництв |
2 |
2 |
Розрахунки процесів конверсії метану та оксиду вуглецю |
2 |
3 |
Розрахунки з технології синтезу аміаку |
2 |
4 |
Розрахунки з технології азотної кислоти |
2 |
|
Всього практичних занять модулю 1 |
8 |
Модуль 2 «Одержання інших продуктів основної хімічної промисловості»
№ п/п |
Теми і зміст практичних занять модулю 2 |
Обсяг практичних занять (ак. год.) |
1 |
Розрахунки з технології виробництва сірчаної кислоти |
2 |
2 |
Розрахунки зі стадій виробництва кальцинованої соди |
2 |
3 |
Розрахунки з виробництва мінеральних добрив |
4 |
|
Всього практичних занять модулю 1 |
8 |