- •Содержание, особенности и тенденции развития химической технологии. Химико-технологические системы (хтс). Иерархия химического производства.
- •Основные технологические понятия: производительность, интенсивность, расходные коэффициенты, конверсия, селективность, выход. Химический процесс. Технологический режим.
- •Сырьё для химической технологии. Роль сырья в химической технологии. Классификация сырья. Проблема выбора сырья для технологии органического синтеза.
- •Выбор сырья:
- •Роль воды в химической технологии. Временная и постоянная жесткость. Подготовка воды.
- •Производство водорода. Сырьевые источники. Способы получения водорода. Краткая характеристика и сравнение методов производства водорода.
- •Очистка технологических газов от диоксида углерода. Методы очистки: водными растворами алканоламинов, горячими растворами поташа, холодным метанолом.
- •Очистка технологических газов от монооксида и диоксида углерода, азота, метана. Каталитическое гидрирование (метанирование). Короткоцикловая адсорбция (psa).
- •Энерготехнологическая схема паровой каталитической двухступенчатой конверсии метана и оксида углерода.
- •Термодинамические основы метода синтеза аммиак из азота и водорода. Выбор условий проведения процесса.
- •Энерготехнологическая схема синтеза аммиака при среднем давлении.
- •Физико-химические основы производства разбавленной азотной кислоты. Стадия контактного окисления аммиака.
- •Физико-химические основы производства разбавленной азотной кислоты. Стадия абсорбции диоксида азота водой.
- •Энерготехнологическая схема производства разбавленной азотной кислоты при «дробном» давлении. (комбинированная установка, работающая при 0,4 и 1,0 мПа)
- •Производство карбамида. Выбор условий проведения процесса. Технологические схемы производства карбамида. Блок-схема утилизации газов дистилляции.
- •Тех схемы.
- •Технологическая схема производства карбамида с двухступенчатой дистилляцией плава и жидкостным рециклом.
- •Физико-химические основы производства серной кислоты контактным способом. Основные стадии процесса.
- •Стадия контактного окисления диоксида серы в триоксид при производстве серной кислоты.
- •Технологическая схема производства серной кислоты контактным способом.
- •Производство хлористого водорода различными способами (сульфатный синтез, из элементов, из абгазов хлорорганического синтеза и пиролиза хлорсодержащих соединений).
- •Технологическая схема адиабатической абсорбции хлористого водорода водой.
- •Производство кальцинированной соды аммиачным способом. Химизм процесса. Основные и вспомогательные стадии процесса. Цикл использования аммиака в процессе.
- •Блок-схема процесса производства кальцинированной соды аммиачным способом. Тенденции развития содового производства.
- •Электролиз хлоридов натрия в ваннах с фильтрующей диафрагмой.
- •Э лектролиз хлоридов натрия в ваннах с ртутным катодом.
- •Экстракционный способ
Э лектролиз хлоридов натрия в ваннах с ртутным катодом.
Ванна с ртутным катодом состоит и 2 частей – электролизёра и разлагателя, соединенных друг с другом. Электролизёр (1) представляет собой длинный закрытый ящик. В него опущены графитовые аноды (2), катодом служит ртуть (3), которая течёт по слегка наклонённому дну ванны. Раствор NaCl концентрацией 310-315 г/л непрерывно подается в электролизер. При прохождении постоянного тока на анодах выделяется хлор по реакции:
2Cl --2e = Cl2
На ртутном катоде перенапряжение выделения водорода очень велико и H+ ионы не разлагаются, а происходит разряд ионов натрия. В результате образуется натрий:
Na+ + e = Na.
который реагирует со ртутью, образуя амальгаму натрия:
Na + nHg = NaHgn.
Температура электролита 70-80оС. Из верхней части электролизера непрерывно выводится обедненный раствор NaCl, а снизу – амальгама натрия, которая поступает в разлагатель (4), где она обрабатывается водой. При этом происходит образование NaOH, водорода и ртути:
NaHgn + H2O = NaOH + 0,5H2 + nHg.
Амальгама натрия разлагается на специальных насадках. Выделившуюся ртуть с помощью насоса (5) возвращают в электролизер. Т.о. ртуть находится в замкнутом цикле. Обедненный раствор хлорида натрия донасыщают хлоридом натрия и вновь возвращают на электролиз. Из разлагателя выводится раствор очень чистой щелочи.
Преимущества ванны с ртутным катодом – высокая концентрация полученной щёлочи. Недостаток – повышенный расход энергии.
Блок-схема:
Вопрос №32
Производство фосфорной кислоты термическим и экстракционным способами. Химизм процессов. Экологические проблемы процессов производства фосфорной кислоты. Блок-схема экстракционного процесса.
Фосфорная кислота используется для получения ряда удобрений, также является важным продуктом для получения технических реактивов, применяется при синтезе ряда органических продуктов, в производстве активированного угля, для создания на металлах защитных покрытий. Её соли – ортофасфаты –используются в производстве фосфорных удобрений, эмалей, огнестойких материалов.
Фосфорная кислота производится двумя способами: термическим из элементарного азота и экстракционным (разложение природных фосфатов)
Термический способ получения фосфорной кислоты включает сжигание элементарного фосфора в кислороде воздуха, охлаждение газов, гидратацию P2O5 и абсорбцию H3PO4, улавливание туманообразной кислоты.
При сжигании паров фосфора, выходящих из печи, или расплавленного фосфора получается фосфорный ангидрид:
2P2 + 5O2 = 2P2O5.
Далее фосфорный ангидрид взаимодействует с водой. Сначала образуется метафосфорная кислота:
P2O5 + H2O = 2HPO3,
которая при охлаждении и наличии избытка воды гидратируется с получением термической фосфорной кислоты, отличающейся высокой чистотой и концентрацией:
HPO3 + H2O = H3PO4.
Возможно получение кислоты любой концентрации. Высокая степень чистоты достигается при использовании любых фосфатов, в том числе и низкокачественных без их предварительного обогащения. Недостаток – дороговизна процесса получения фосфора.