Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Березниковский филиал
С.Г. Козлов, м.А. Куликов основыхимической технологии
Учебное пособие для студентов специальности
240301.65 «Химическая технология неорганических веществ»
и направления 240100 «Химическая технология»
Березники 2012
УДК 66.01
ББК 35.20
К 59
Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент кафедры ХТ и Э С.В. Лановецкий
(Березниковский филиал Пермского национального
исследовательского политехнического университета)
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой ТНВ
А.П. Ильин
(Ивановский государственный химико-технологический университет)
Козлов, С.Г., Куликов, М.А.
К59 Основы химической технологии: учеб.пособие / С.Г. Козлов,
М.А. Куликов; Березниковский филиал Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. – Пермь: Издательство ПНИПУ, 2012. – 200с.
ISBN
Представлены общие понятия о химическом производстве, его компонентах, критериях оценки эффективности химического производства; теория химико-технологического процесса (ХТП). Кроме того изложены общие закономерности ХТП, основы теории катализа, а также теории проектирования и эксплуатации химических реакторов. Рассмотрена классификация и способы подготовки сырья, а также характеристика технологических процессов производства основных продуктов на химических предприятиях Верхекамья.
Предназначено для студентов специальности 240301.65 «Химическая технология неорганических веществ» и направления 240100 «Химическая технология» высших учебных заведений.
УДК 66.01
ББК 35.20
ISBN © ПНИПУ, 2012
Содержание
Введение |
6 |
1. Общие понятия о химическом производстве |
7 |
1.1. Химическая технология как наука |
7 |
1.2. Связь химической технологии с другими науками |
9 |
1.3. Развитие химической технологии |
9 |
1.4. Классификация химической технологии |
12 |
2. Компоненты химического производства |
16 |
2.1. Сырьё в химическом производстве |
16 |
2.1.1. Основные определения |
16 |
2.1.2. Классификация сырья |
17 |
2.1.3. Ресурсы и рациональное использование сырья |
18 |
2.1.4. Подготовка минерального сырья |
19 |
2.1.5. Очистка и разделение газовых смесей |
27 |
2.2. Энергия в химической технологии |
30 |
2.2.1. Использование энергии в химической технологии |
30 |
2.2.2. Источники энергии. Классификация источников энергии |
31 |
2.2.3. Рациональное использование энергии |
32 |
2.2.4. Новые виды энергии в химической технологии |
33 |
2.3. Вода в химической промышленности |
34 |
2.3.1. Основные показатели качества воды |
35 |
2.3.2. Промышленная водоподготовка |
36 |
2.4. Воздух в химической технологии |
36 |
3. Критерии оценки эффективности химического производства |
44 |
3.1. Технические показатели |
44 |
3.2. Экономические показатели |
47 |
3.3. Эксплуатационные показатели |
49 |
3.4. Социальные показатели |
50 |
3.5. Материальный и энергетический баланс химического производства |
50 |
4. Системный подход в изучении химико-технологического процесса |
53 |
4.1. Общие понятия и определения |
53 |
4.2. Химико-технологическая система как объект моделирования |
58 |
4.3. Операторы |
60 |
4.4. Матричное представление моделей |
61 |
4.5. Подсистемы ХТС |
64 |
4.6. Связи |
64 |
4.7. Классификация технологических схем |
66 |
4.8. Системный подход к разработке технологии производства |
68 |
4.8.1. Методологические принципы |
68 |
4.8.2. Выбор технологии производства продукции |
72 |
4.9. Оптимизация производства |
73 |
4.9.1. Декомпозиция химико-технологических систем |
74 |
4.9.2. Оптимизация химико-технологических систем |
74 |
5. Общие закономерности химических процессов |
79 |
5.1. Понятие о химическом процессе |
79 |
5.2. Классификация химических реакций |
79 |
5.3. Виды химических реакций |
82 |
5.4. Характеристика гомогенных процессов |
87 |
5.5. Основные закономерности гомогенных процессов |
89 |
5.6. Интенсификация гомогенных процессов |
94 |
5.7. Гетерогенные некаталитические процессы |
96 |
5.8. Интенсификация процессов, основанных на необратимых реакциях |
100 |
5.9. Интенсификация процессов, основанных на обратимых реакциях |
101 |
6. Гетерогенный катализ |
107 |
6.1. Общие положения катализа |
107 |
6.2. Процессы адсорбции и хемосорбции в гетерогенном катализе |
109 |
6.2.1. Теория адсорбции Лэнгмюра |
110 |
6.2.2. Нелэнгмюровская адсорбция |
116 |
6.3. Механизм гетерогенных каталитических процессов |
119 |
6.3.1. Внешняя диффузия |
120 |
6.3.2. Внутренняя диффузия |
122 |
6.4. Основные требования к гетерогенным катализаторам |
126 |
6.5. Основные структурные параметры гетерогенных катализаторов |
126 |
6.6. Технологические свойства гетерогенных катализаторов |
129 |
6.7. Классификация гетерогенных катализаторов |
134 |
6.8. Состав катализаторов |
135 |
6.9. Приготовление катализаторов |
137 |
7. Гомогенный катализ |
140 |
7.1. Кислотный (основной) катализ |
140 |
7.1.1. Специфический кислотный катализ |
141 |
7.1.2. Специфический основной катализ |
141 |
7.1.3. Общий кислотный катализ |
142 |
7.1.4. Общий основной катализ |
142 |
7.1.5. Электрофильный катализ |
142 |
7.1.6. Кинетика реакций кислотно-основного катализа |
142 |
7.2. Металлокомплексный катализ |
145 |
7.3. Ферментативный катализ |
146 |
8. Химические реакторы |
149 |
8.1. Принципы классификации химических реакторов |
149 |
8.2. Принципы проектирования химических реакторов |
152 |
8.2.1. Моделирование химических реакторов и протекающих в них процессов |
153 |
8.2.2. Структура математической модели химического реактора |
154 |
8.2.3. Уравнение материального баланса для элементарного объёма проточного реактора |
156 |
8.3. Химические реакторы с идеальной структурой потока в изотермическом режиме |
158 |
8.3.1. Реактор идеального смешения (РИС) |
159 |
8.3.2. Реактор идеального вытеснения (РИВ) |
161 |
8.3.3. Примеры аналитического решения математической модели |
163 |
8.4. Сравнение эффективности проточных реакторов идеального смешения и идеального вытеснения |
165 |
8.5. Конструкции реакторов |
169 |
8.5.1. Требования к реакторным конструкциям |
169 |
8.5.2. Типизация реакторов |
170 |
8.5.3. Примеры конструкций реакторов |
170 |
9. Переработка природного минерального сырья |
177 |
9.1. Процессы растворения |
177 |
9.2. Процессы кристаллизации |
180 |
9.3. Химическое осаждение |
187 |
9.4. Процессы переработки труднорастворимого сырья |
188 |
10. Химические предприятия Верхнекамья |
194 |
10.1. ОАО «Уралкалий» |
194 |
10.2. Филиал «Азот» ОАО «ОХК УРАЛХИМ» в г. Березники |
195 |
10.3. ОАО «Березниковский содовый завод» |
196 |
10.4. ООО «Сода-хлорат» |
197 |
10.5. ОАО «Метафракс» |
197 |
Рекомендуемая литература |
199 |