Тема 1. Общие сведения о химической технологии. Сырье химической технологии

План лекции:

1.1 Основные понятия и определения.

1.2 Химическое производство и химико-технологический процесс, классификация.

1.3. Сырье химической промышленности

1.4. Водоподготовка

1.1. Основные понятия и определения

Объектом исследования химической технологии является химическое производство.

Химическое производство – совокупность процессов переработки сырья в нужные продукты с использованием химических превращений, осуществляемых в предназначенных для этого машинах и аппаратах.

Собственно совокупность операций и процессов переработки сырья в продукты называют химико-технологическим процессом

Химико-технологический процесс – последовательность химических и физико-химических процессов целенаправленной переработки исходных веществ в продукт.

Поясним это на примере промышленного синтеза аммиака из азота и водорода. Аммиак образуется в химическом процессе при протекании химической реакции N₂ + 3H₂ =2NH₃. Превращение осуществляют при температуре 425 – 550С и давлении 30 МПа. Из-за обратимости реакции исходная азотоводородная смесь не превращается полностью, и прореагировавшая смесь содержит как продукт реакции – аммиак, так и непрореагировавшие азот и водород. Образовавшийся аммиак выделяют из смеси путем охлаждения, и сконденсировавшийся аммиак отделяют от газообразных компонентов (азота и водорода). Конденсация – физико-химический процесс. Непрореагировавшие азот и водород возвращают в реактор, предварительно их сжимая в компрессоре, этот процесс механический. Нагрев и охлаждение потоков, осуществляемые при этом, - теплообменные процессы. Совокупность указанных операций в их последовательности, реализующих промышленное получение аммиака из водорода и азота, есть химико-технологический процесс синтеза аммиака.

Но для того , чтобы иметь исходные вещества для синтеза аммиака, надо сначала получить водород из природного газа и воды, а азот выделить из воздуха. Совокупность процессов и операций для превращения природного газа, воды и воздуха в аммиак – химико-технологический процесс производства аммиака. Как часть он в себя включает и химико-технологический процесс синтеза аммиака.

В зависимости от основного назначения в совокупном химико-технологическом процессе выделяют виды отдельных процессов и операций с соответствующими им аппаратами и машинами.

Механические и гидромеханические процессы – перемещение материалов, изменение их формы, размеров, сжатие и расширение, смешение и разделение потоков. Все они протекают без изменения химического и фазового состава обрабатываемого материала. Для этих процессов предназначены транспортеры, питатели, дробилки, диспергаторы, формователи, компрессоры, насосы, смесители, фильтры.

Теплообменные процессы – нагрев, охлаждение, изменение фазового состояния. Химический состав веществ в них не меняется. Они протекают в теплообменниках, кипятильниках, конденсаторах, плавилках, сублиматорах.

1.2. Химическое производство и химико-технологический процесс, классификация.

По назначению производимой продукции промышленность подразделяется на отрасли, одной из которых является химическая промышленность. Удельный вес химической и нефтехимической отраслей

в общем производстве РФ составляет 9%, что уступает только топливной промышленности и машиностроению (20%).

Химическая промышленность подразделяется на отрасли широкой специализации (горная химия, основная химия, производства органического синтеза и т.д.) и отрасли узкой специализации (производство минеральных удобрений, пластмасс, красителей и т.д.).

Продукция химической промышленности по принятой в стране классификации сгруппирована в 7 классов, каждый из которых насчитывает от сотен до тысяч различных наименований:

1 класс. Продукты неорганического синтеза.

2 класс. Полимерные материалы, синтетические каучуки, пластмассы, химические волокна.

3 класс. Лакокрасочные материалы.

4 класс. Синтетические красители и полупродукты.

5 класс. Продукты органического синтеза (нефте. - коксо и лесохимия).

6 класс. Химические реактивы и чистые вещества.

7 класс. Химико-фармацевтические препараты.

Эта классификация условна т. к. к собственно химическим производствам не относятся металлургия, производство силикатных материалов, хотя в них используются химические методы переработки.

В системе материального производства химическая промышленность занимает особое место в силу присущих ей специфических особенностей:

– особые методы воздействия на предметы труда, приводящие к химическим превращениям, что позволяет производить новые вещества;

– высокая материало и энергоемкость;

– высокая степень автоматизации производства;

– разнообразие и узкая специализация применяемых машин и оборудования.

Современное химическое производство представляет многотоннажное, автоматизированное производство, основой которого является химическая технология (от techno – искусство, мастерство + logos – учение), т.е. химическая технология – наука о наиболее экономичных и экологически

обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов в предметы потребления и средства производства. Объекты химической технологии – вещества и системы веществ, участвующих

в химическом производстве; процессы химической технологии – совокупность разнообразных операций, осуществляемых в ходе производства с целью превращения этих веществ в другие.