Химическая технология неорганических веществ

УДК 546

ББК 24, 1 О-46

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор Б.Е. Шенфельд (УралНИИЭкологии, г. Пермь);

доктор технических наук, профессор В.З. Пойлов (Пермский государственный технический университет)

Островский, С.В.

О-46 Химическая технология неорганических веществ: учеб. пособие / С.В. Островский.– Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. – 300 с.

ISBN 978-5-398-00040-5

Изложены основные принципы и методы химической технологии неорганических веществ. На примере производства серной кислоты рассмотрены теоретические основы процессов и методы их практической реализации в технологии основного неорганического синтеза. На основе производства кальцинированной соды представлены теоретические закономерности и методы практической реализации в технологии минеральных удобрений, солей и щелочей. Изложены основы технологии катализаторов и адсорбентов, технологии электротермических производств и технологии чистых химических веществ и реактивов.

Предназначено для студентов специальности 240301 «Химическая технология неорганических веществ» дневной и заочной форм обучения.

УДК 546

ББК 24, 1

Издано в рамках приоритетного национального проекта «Образование» по программе Пермского государственного технического университета «Создание инновационной системы формирования профессиональных компетенций кадров и центра инновационного развития региона на базе многопрофильного технического университета»

6

ПРЕДИСЛОВИЕ

При подготовке инженеров по специальности «Химическая технология неорганических веществ» необходимо выработать у специалиста умение анализировать и систематизировать накопленные знания в области теоретических основ и методов практической реализации весьма разнообразных химических технологий. На решение именно этой задачи в первую очередь должно быть направлено преподавание дисциплины «Химическая технология неорганических веществ».

Воснову выработки у специалистов указанных выше качеств имеет смысл положить такую классификацию химических технологий, которая вобрала бы в себя в концентрированном виде особенности различных групп технологий.

Вхимической технологии имеется опыт подобной классификации, который отражен в номенклатуре химико-технологических специальностей высшего профессионального образования, а также в перечне специализаций инженеров по специальности «Химическая технология неорганических веществ». Эта классификация включает

всебя основные признаки технологий и учитывает совокупность свойств и характеристик сырья, продуктов, процессов, системного и аппаратурного оформления, характерных для конкретной области. Такую классификацию можно назвать классификацией по технологическим признакам.

Воснову изложения материала настоящего учебного пособия положена именно эта классификация.

Указанная концепция изложения позволяет избежать трудностей, связанных с необходимостью преподнесения и усвоения большого объема разнообразной и часто не связанной друг с другом информации, а также использовать данное учебное пособие в качестве справочника, что расширяет возможности самостоятельного изучения дисциплины «Химическая технология неорганических веществ».

Всоответствии с указанной выше классификацией материал учебного пособия поделен на следующие разделы:

7

1.Основные принципы и методы технологии неорганических веществ.

2.Технология основного неорганического синтеза.

3.Технология минеральных удобрений солей и шелочей.

4.Технология катализаторов и адсорбентов.

5.Технология электротермических производств и плазмохимических процессов.

6.Технология тонкого неорганического синтеза, химических реактивов и особо чистых веществ.

Предназначено для студентов специальности 240301 «Химическая технология неорганических веществ» дневной и заочной форм обучения и соответствует ГОС указанной специальности.

ВВЕДЕНИЕ

Целью преподавания дисциплины является изучение студентами специальности ТНВ основных принципов, методов и средств реализации технологий, используемых для получения разнообразных неорганических продуктов.

Предметом изучения данной дисциплины являются следующие объекты:

−основные группы производств технологии неорганических веществ;

−основные принципы и методы технологии неорганических веществ;

−примеры конкретной реализации технологии важнейших видов неорганических продуктов.

Изучение дисциплины должно обеспечить приобретение знаний, умений и навыков в соответствии с государственным образовательным стандартом подготовки специалистов по специальности 240301 «Химическая технология неорганических веществ».

После изучения дисциплины студент должен: а) иметь представление:

− о структуре отрасли технологии неорганических веществ и номенклатуре основных продуктов;

8

−о сырьевой базе промышленности неорганических веществ, свойствах и показателях качества исходных веществ и продуктов;

б) знать:

−технологию и общие принципы осуществления наиболее распространенных химических процессов неорганического синтеза;

−структуру основных групп производств неорганических ве-

ществ;

−особенности, методы и принципы, используемые в основных группах производств неорганических продуктов;

в) иметь навыки:

−анализа и расчетов процессов технологии неорганических веществ.

Компетенции, формируемые в процессе освоения дисциплины.

Общепрофессиональные компетенции демонстрируют:

−способность к планированию и проведению научных исследований в области синтеза новых неорганических материалов и разработки новых процессов их производства;

−способность определять и анализировать свойства используемых и получаемых неорганических материалов;

−готовность к анализу научно-технической литературы и проведению патентного поиска.

Профессионально специализированные компетенции демонстрируют:

−знания технологии основного неорганического синтеза, минеральных удобрений, солей и щелочей, катализаторов и адсорбентов, продуктов электротермических производств и тонкого неорганического синтеза;

−знания теоретических основ химико-технологических процессов технологии неорганических веществ;

−способность использовать методы проведения теоретического анализа при обосновании оптимальных технологических параметров.

9

1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (ПОНЯТИЯ) ТЕХНОЛОГИИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

1.1.Основные группы производств неорганических продуктов

Химическая технология неорганических веществ – это раздел химической технологии, в котором рассматриваются способы и закономерности промышленного производства неорганических продуктов с учетом физико-химических, технических и экономических знаний о сырье, процессах, аппаратах и технологических схемах, используемых для получения данного продукта.

В основе классификаций разнообразных технологий неорганических веществ чаще всего лежат классификации промышленных неорганических продуктов. Возможна классификация неорганических продуктов, которая учитывает классы химических неорганических соединений. С этой точки зрения неорганическими продуктами могут быть элементы: кислород, азот, водород, фтор, хлор, бром, йод, сера, фосфор и др. В основном эти элементы – неметаллы, т.к. производства металлов относят к разделу химической технологии, называемому металлургией. Другой класс неорганических продуктов составляют оксиды азота, серы, фосфора, щелочно-земельных металлов, металлов третьей группы, фосфора и т.д. Прочие группы неорганических продуктов включают в себя гидроксиды, кислоты и соли. Поскольку классы неорганических химических соединений непосредственно связаны с химическими свойствами элементов периодической системы Д.И. Менделеева, по-видимому, учет этой классификации неорганических продуктов позволяет определить особенности химической схемы технологии того или иного продукта.

Другая классификация неорганических продуктов связана с агрегатным состоянием этих продуктов. Конечный продукт может производиться в газообразном, жидком или твердом состоянии, что в значительной мере определяет особенности технологии его получения и, кроме того, весьма влияет на способы хранения и транспортировки продуктов.

10