- •Химическая технология Курс лекций
- •10 Процессы и аппараты химического производства
- •11.1 Характеристика гомогенных процессов
- •11.1.2 Гомогенные процессы в жидкой фазе
- •1 Человечество и окружающая среда
- •1.1 Окружающая среда
- •1.2 Человек – как компонент окружающей среды
- •1.3 Производственная деятельность человека и ресурсы планеты
- •1.4 Реакция окружающей среды на антропогенную деятельность
- •1.5 Биосфера и ее эволюция
- •2. Химическое производство в системе антропогенной деятельности
- •2.1 Материальное производство и его организация
- •Химическая промышленность
- •3 Химическая наука и производство
- •Химическая технология – научная основа химического производства
- •3.2 Особенности химической технологии как науки
- •3.3 Связь химической технологии с другими науками
- •4. Основные компоненты химического производства
- •4.1 Химическое сырье
- •4.2 Ресурсы и рациональное использование сырья
- •4.3 Подготовка химического сырья к переработке
- •4.4 Замена пищевого сырья не пищевым и растительного минеральным.
- •5 Вода в химической промышленности
- •5.1 Использование воды, свойства воды
- •5.2 Промышленная водоподготовка
- •Энергетика химической промышленности
- •6.1 Использование энергии в химической промышленности
- •6.2 Источники энергии
- •6.3Классификация энергетических ресурсов
- •– Теплообменник, 2- реакционный аппарат.
- •7 Экономика химического производства
- •7.1 Технико-экономические показатели химического производства
- •7.2 Структура экономики химической промышленности
- •7.3 Материальные и энергетические балансы химического производства
- •8. Основные закономерности химической технологии
- •8.1. Понятие о химико-технологическом процессе
- •Принципиальная схема хтп
- •8.2. Процессы в химическом реакторе.
- •8.2.1.Химический процесс
- •8. 2.2 Скорость химической реакции
- •8.2.3 Общая скорость химического процесса
- •8.2.4 Термодинамические расчеты химико-технологических процессов
- •8.2.5 Равновесие в системе
- •8.2.6 Расчет равновесия по термодинамическим данным
- •8.2.7 Термодинамический анализ
- •9 Организация химического производства
- •9.1 Химическое производство как система
- •9.2 Моделирование химико-технологической системой
- •9.3 Организация хтп
- •9.3.1 Выбор схемы процесса
- •9.3.2 Выбор параметров процесса
- •9.4 Управление химическим производством
- •10 Процессы и аппараты химического производства
- •10.1 Общая характеристика и классификация процессов
- •10.2 Основные процессы химической технологии и аппаратура для них
- •10.2.1 Гидромеханические процессы
- •10.2.2. Тепловые процессы
- •10.2.3 Массообменные процессы
- •10.3 Химические реакторы
- •10.3.1 Принципы проектирования химических реакторов
- •10.3.2 Классификация химических реакторов
- •10.3.3 Конструкции химических реакторов
- •10.3.4 Устройство контактных аппаратов
- •11 Гомогенные процессы
- •11.1 Характеристика гомогенных процессов
- •11.1.1 Гомогенные процессы в газовой фазе
- •11.1.2 Гомогенные процессы в жидкой фазе
- •11. 2 Основные закономерности гомогенных процессов
- •12 Гетерогенные процессы
- •12.1 Характеристика гетерогенных процессов
- •12.2 Процессы в системе газ- жидкость (г-ж)
- •12.3 Процессы в системе жидкость – твердое (ж-т)
- •12.4 Процессы в системе газ – твердое (г – т)
- •12.5 Процессы в бинарных твердых, двухфазных жидких и многофазных системах
- •12.6 Высокотемпературные процессы и аппараты
- •12.7 Каталитические процессы и аппараты
- •12.7.1. Сущность и виды катализа.
- •12.7.2 Свойства твердых катализаторов и их изготовление
- •12.7.3 Аппаратурное оформление каталитических процессов
- •13 Важнейшие химические производства
- •13.1 Производство серной кислоты
- •13.1.1Применение
- •13.1.2Технологические свойства серной кислоты
- •13.1.3 Способы получения
- •13.1.4 Сырье для производства серной кислоты
- •13.1.5 Общая схема сернокислотного производства
- •13.1.6 Контактный способ производства серной кислоты
- •13.1.7 Производство серной кислоты из серы
- •13.2 Технология связанного азота
- •13.2.1. Сырьевая база азотной промышленности
- •13.2.2. Получение технологических газов
- •13.2.3 Синтез аммиака
- •13.2.4 Производство азотной кислоты
- •13. 3 Технология минеральных удобрений
- •13.3.1 Классификация минеральных удобрений
- •13.3.2 Типовые процессы солевой технологии
- •13.3.3 Разложение фосфатного сырья и получение фосфорных удобрений
- •13.3.3.1 Производство фосфорной кислоты
- •13.3.3.2 Производство простого суперфосфата
- •13.3.3.3 Производство двойного суперфосфата
- •13.3.3 4 Азотнокислотное разложение фосфатов
- •13.3.4 Производство азотных удобрений
- •13.3.4.1 Производство аммиачной селитры
- •13.3.4.2 Производство карбамида
- •13.3.4.3 Производство сульфата аммония
- •13.3.4.4 Производство нитрата кальция.
- •13.3.4.5 Производство жидких азотных удобрений
- •13.3.5 Производство калийных удобрений
- •13.3.5.1 Общая характеристика
- •13.3.5.2 Сырье
- •13.3.5.3 Получение хлористого калия
- •13.3.5.4 Получение сульфата калия.
- •13.4 Производство силикатных материалов
- •13.4.1 Общие сведения о силикатных материалах
- •13.4.2 Типовые процессы технологии силикатных материалов
- •13.5 Производство вяжущих материалов.
- •13.5.1 Общая характеристика и классификация
- •13.5.2 Производство портланд-цемента
- •13.5.3 Производство воздушной извести
- •13.6 Производство стекла
- •13.6.1 Состав и классификация стекол
- •13.6.2 Процесс производства стекла
- •13.7 Производство керамических материалов
- •13.7.1 Общая характеристика и классификация материалов
- •13.7.2 Производство строительного кирпича
- •13.7.3 Производство огнеупоров
- •13.8. Электрохимические производства
- •13.8.1 Электролиз водных растворов хлористого натрия
- •13.8.1.1. Электролиз раствора хлористого натрия в ваннах со стальным катодом и графитовым анодом
- •13.8.1.2 Электролиз растворов хлористого натрия в ваннах с ртутным катодом и графитовым анодом
- •13.8.2 Производство соляной кислоты
- •13.8.3 Электролиз расплавов. Производство алюминия
- •13.8.3.1 Производство глинозема
- •13.8.3.2 Производство алюминия
- •13.9 Металлургия
- •13.9.1 Руды и способы их переработки
- •Общая схема переработки железной руды
- •13.9.2 Производство чугуна
- •13.9.3. Производство стали.
- •13.9.4. Производство меди
- •13.10 Химическая переработка топлива
- •13.10.1 Коксование каменных углей
- •Общая схема коксохимического производства
- •13.10.2. Переработка жидких топлив
- •13.10.3. Производство и переработка газообразного топлива
- •13.11 Основной органический синтез
- •13.11.1 Сырье и процессы оос
- •13.11.2 Синтез метилового спирта
- •13.11.3 Производство этанола
- •13.11.4. Производство ацетилена
- •13.11.5 Производство формальдегида
- •13.11.6. Получение карбамидо-формальдегидных смол.
- •13.11.7 Производство ацетальдегида
- •13.11.8 Производство уксусной кислоты и ангидрида
- •13.12 Производство мономеров
- •13.12.1 Полимеризационные мономеры
- •13.12.2 Производство поливинилацетатной дисперсии
- •13.13 Высокомолекулярные соединения
- •13.12.1 Производство целлюлозы
- •13.13.2 Производство химических волокон
- •13.12.3 Производство пластических масс
- •13.12.4 Получение каучука и резины
13.12.2 Производство поливинилацетатной дисперсии
В СССР промышленное производство ПВАД впервые осуществлено в 1965г. Основным способом получения ПВАД в СССР являлся неперывно-каскадный, однако, имелись производства, в которых был принят периодический метод эмульсионной полимеризации с учетом получения дисперсий различных марок.
ПВАД представляет собой водную дисперсию полимерных частиц поливинилацетата размером в основной массе 1-3 мк, смешанную с пластификатором (ДБФ) или без него. По внешнему виду это белая вязкая жидкость с удельным весом 1.1, образующая при высыхании матовую пленку. Выпускается ПВАД различных по вязкости марок, в которых нормируется содержание мономера в пределах 0.8%, содержание сухого остатка не менее 50%, рН в пределах 4.5-6.0, вязкость дисперсии не менее 10-15, 15-40 и 40 секунд, количество пластификатора от 5 до 15%.
Пластифицированная ПВАД неморозоустойчивая, замерзает при 00С и после оттаивания не возвращается в первоначальное состояние. Пленка, образующаяся при высыхании дисперсии, обладает рядом ценных свойств: исключительной светостойкостью, прочностью, прозрачностью, хорошей адгезией к гидрофильным веществам, воздухонепроницаемостью. Благодаря этим свойствам, безопасности и простоте ее использования, ПВАД находит большое применение при изготовлении водоэмульсионных красок, клеев, как связующее соединение в полимеризационных композициях, стеклопластиках, кожи, нетканых материалах.
Исходным сырьем для получения ПВАД являются: винилацетат СН2=СН-ОСОСН3 – бесцветная жидкость с характерным эфирным запахом, основное сырье – мономер; ПВС - порошок белого цвета, применяется в качестве эмульгатора и защитного коллоида при образовании эмульсии винилацетата в воде; муравьиная кислота, применяемая для создания необходимой кислотности водной фазы; перекись водорода, используемая в качестве инициатора полимеризации; аммиачная вода для нейтрализации вводимой в реакционную смесь муравьиной кислоты; дибутилфталат- пластификатор.
Технологический процесс производства ПВАД состоит из следующих основных стадий: прием и подготовка сырья; полимеризация винилацетата; нейтрализация дисперсии; пластификация дисперсии; розлив и отправка потребителям. Процесс полимеризации осуществляется в полимеризаторах - аппарат с якорной мешалкой, объемом 10 м3. Для поддержания температуры в рубашку аппарата подается горячая или захоложенная вода. В полимеризатор последовательно подаются: ПВС, приготовленный в растворителе в виде 10% раствора в воде, деминерализованная вода и муравьиная кислота через мерник. При Т=700С в 4 приема загружаются одновременно винилацетат со склада через счетчик и перекись водорода. Рецепт загрузки: винилацетат 100 вес.ч., ПВС (100%) 6.2-8.2 вес.ч., НСООН 0.15-0.35% НСООН в водной фазе, Н2О2 1.26 вес.ч., вода 7.2-90 вес.ч. Процесс полимеризации проходит при Т=70-850С. Полученная ПВАД поступает в стандартизатор. Продолжительность цикла полимеризации 20-22 часа. С одной операции полимеризации получается 7-8 т готовой ПВАД (после нейтрализации и пластификации). Полученная ПВАД содержит свободные кислоты: муравьиную и уксусную. Нейтрализации аммиачной водой подвергается 75% всей кислоты до рН =4.5-6.0. Нейтрализованная ПВАД является товарным продуктом. Если требуется получение пластифицированной ПВАД, то в нее добавляют после нейтрализации дибутилфталат. Готовая ПВАД поступает на разлив.