Химические технологии (28/3)

1. Факторы развития хт

ХТ – это Н. о методах и средствах химической переработки сырья в продукты потребления.

Задачи ХТ (определяют тенденции развития ХТ):

• Описание явлений на различных стадиях ХТ-процесса

• Моделирование процессов на основе теоретических знаний

ХТ связаны напрямую с теоретической химией (ТХ); являются знанием и в этом смысле ничем не отличаются от ЕН, т.е ХТ не только метод и средство, но и знание. В настоящее время связь ХТ с ТХ усиливается, потому что ХТ выходит на микро- и наноуровень вещества, а этот уровень напрямую связан с потребительскими свойствами.

ХТ имеет также прикладное значение – она напрямую связана с промышленностью: используется горном деле, металлургии, производстве строительных материалов, производстве энергии, топлива, нефтехимии, нефтепереработке, фармацевтической и медицинской промышленностях; в пищевой и биопромышленности, ХТ, производстве пластмасс и биоволокон. ХТ осваивает почти все промышленность. На развитие ХТ влияет 3 фактора:

1. Связь с ТХ

2. Связь с промышленностью (потому что прогресс в области технологий ведет к возникновению новых областей промышленности)

3. Социальный фактор (потому что на развитие технологий влияет развитие общества, эти потребности формируют развитие технологий)

Если в 50-е гг XX в технологии удовлетворяли потребности общества в пище, жилье, одежде, то в настоящее время выдвигаются не только экономические, но и экологические потребности, потому что изменилась система ценностей общества. Экономика и экология больше не противопоставляются друг другу. Например: 25 лет назад очистные сооружения рассматривались как узлы технологической схемы, удорожающей производство; теперь продукт должен иметь экологическое качество, и без этого его нельзя продать на рынке. На передний план выходят экологические требования к технологии использования или возобновления материалов и источников энергии.

2. Этапы развития хт

Основами ХТ являются промыслы, которые не имели никакой научной основы. До 19 в собирается и обобщается эмпирический материла по ремеслам и промыслам, а в середине 19 в – по производствам. Первое внедрение ЕЗ в технологию происходит в середине 19 в, а в 20-х годах ХХ в рационально обобщается опытно промышленный материал по технологиям. Именно тогда была выдвинута концепция промышленных аппаратов и технологий. Ее инструментом была теория подобия и полуэмпирической модели; это позволило систематизировать накопившийся материал. Затем нужно было создать теоретические основы ХТ; на их создание повлияла практика разделения смесей. В 60-е гг ХХ в в военной промышленности возникла необходимость разделить изотопы урана, водорода и легких химических элементов; тогда была создана теория разделения смесей.

Сами теоретические основы ХТ сформировались позднее – после 60-е гг – в Англии, США, России. Теоретические основы ХТ составляют законы сохранения массы, энергии, импульса в условиях химических превращений. В 70-е гг в ХТ внедряются методы кибернетики, такие как методы моделирования и системного подхода. Это стимулировало возникновение новых методов в ХТ: оптимизация и методы автоматизированного управления ХТ-процессами.

Современный этап развития технологии характеризуется изменениями методов и объектов ХТ – от управления макроструктурой вещества перешли к микроструктуре. Неструктурированная среда заменятся структурированной: мицелла-кластер. Энергию вводят в виде плазмы или ЭП, вместо нормального состояния фаз используются надкристаллические флюиды и жидкие кристаллы.

Основной метод – моделирование – затрагивает механизм реакции, гидродинамические режимы течения жидкостей, а также процессы массо- и теплопереноса. Эти процессы являются очень сложными и малоизученными. Сначала ХТ-процесс отлаживается на пилотной установке, а затем внедряется в промышленность. Моделирование в промышленном масштабе практически невозможно. Применяется тогда, когда весь процесс хорошо изучен. Моделирование является очень сложным, и особенно сложное при описании реакционной зоны: требует высокой точности. В моделировании используется вычислительный аппарат гидромеханики; он используется для моделирования потоков жидкости и газов, а также для потоков микросмешения. Есть моделирование с помощью ЭВМ, и тогда моделирование представляет собой расчет процесса. Методы моделирования очень важны для ХТ, потому что они позволяют объединять производство отдельных продуктов в производственные комплексы с едиными материальными и энергетическими затратами.