Содержание учебной программы дисциплины «Основы и системные закономерности технологических процессов»

Раздел 1. Введение в курс.

1.1. Химическая технология как наука о промышленном способе переработки сырья в продукты потребления и средства производства.

1.2. Перспективы и основные направления развития химической технологии на современном этапе: безотходные (малоотходные) производства, технологическое комбинирование, энергосберегающие технологии, агрегаты большой единичной мощности, новые методы интенсификации химико-технологических производств.

Раздел 2. Разработка химической концепции метода.

2.1. Классификация химико-технологических процессов. Критерии эффективности химического превращения: выход, конверсия, селективность – для различного типа реакций, связь между ними.

2.2. Анализ равновесного состояния системы. Качественная оценка условий проведения процесса. Приемы смещения равновесия.

2.3. Использование законов химической кинетики при разработке технологических процессов. Кинетика простых гомогенных процессов. Влияние температуры и концентрации реагирующих веществ на скорость процесса. Кинетические уравнения.

2.4. Кинетика гетерогенных процессов. Система «газ – твердое тело». Характеристика кинетических стадий, их описание. Лимитирующая стадия процесса, способы ее влияния. Пути интенсификации гетерогенных процессов.

2.5. Каталитические процессы. Классификация каталитических процессов. Требования, предъявляемые к промышленным катализаторам.

Раздел 3. Химическое производство как химико-технологическая система.

3.1. Классификация ХТС по типу функционирования во времени и по структуре. Связи между элементами ХТС: последовательные, параллельные, обводные (байпасы), перекрестные. Их характеристики, свойства, условия применения.

3.2. Рециклы в ХТС. Причины циркуляции конечных продуктов.

3.3. Функциональная, технологическая, структурная и операторная схемы процессов.

Раздел 4. Основные принципы разработки ХТС и способы их реализации.

4.1. Принцип наилучшего использования сырья.

4.1.1. Классификация природного сырья. Масштабы потребления различных видов сырьевых ресурсов в химической промышленности.

4.1.2. Анализ причин неполноты использования сырья в ХТС: термодинамические, динамические, кинетические, технологические. Приемы увеличения степени использования сырья: смещение равновесия в обратимых химических процессах, использование избытка реагентов, «закалка» системы вдали от состояния равновесия, подавление побочных реакций, применение противотока.

4.2. Принцип наибольшей интенсивности процесса.

4.2.1. Движущая сила процесса. Способы ее увеличения. Методы интенсификации химико-технологических процессов. Выбор объемной скорости.

4.3. Принцип наилучшего использования энергии.

4.3.1. Анализ структуры топливно-энергетических ресурсов в современной химической промышленности. Энергетические проблемы химического производства.

4.3.2. Способы рационального использования энергии. Снижение тепловых потерь. Регенерация тепла. Принцип противотока. Рациональное проведение процесса при высоких температурах. Реализация принципа наилучшего использования энергии.

4.4. Принцип экологической безопасности производств.

4.4.1. Экологические нарушения, отходы и побочные продукты. Малоотходная и безотходная технологии. Комплексное использование сырья.

4.5. Принцип технологических соразмерности (качественная оптимизация процессов).

4.5.1. Анализ противоречий, возникающих при разработке ХТС.

Раздел 5. Анализ реализации основных принципов разработки и организации ХТС на примерах конкретных производств.

5.1. Сырьё – нефть, газ, уголь, руды, нерудное сырьё. Основные направления их переработки.

5.2. Технология органических веществ: производства мономеров и полупродуктов (алкены, винилхлорид, стирол, оксид этилена, винилацетат, капролактам). Спирты: метанол, этанол.

5.3. Технология неорганических веществ: технологические газы, аммиак, азотная кислота, серная кислота, хлор, щёлочь.

5.4. Пластмассы.

5.5. Синтетические волокна: капрон, нейлон.

5.6. Производство удобрений: мочевина, аммиачная селитра, суперфосфат.

5.7. Производство полимеров: полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид.