ВСТУП

Економіка будь-якої країни складається з безлічі секторів: промисловості, сільського господарства, транспорту, зв'язку, торгівлі, причому, провідною галуззю економіки є промисловість. Це – фундамент науково-технічних перетворень, економічного зростання і соціального прогресу суспільства. Разом з іншими секторами економіки промисловість надає визначальний вплив на соціально-економічну ситуацію в країні і забезпечує реалізацію національних інтересів.

У вітчизняній економіці хімічна промисловість, разом з електроенергетикою і машинобудуванням, є пріоритетною галуззю, що має високий попит на свою продукцію на внутрішньому і зовнішньому ринках. В Україні склалася особлива ситуація – ресурсоємна хімічна галузь зайняла видне місце в національній економіці: більше 11% всіх валютно-експортних надходжень припадає саме на цю галузь. Тому перед хімічною галуззю стає низка проблем, вирішення яких реалізувало б інноваційний потенціал промисловості, підвищило конкурентоспроможність продукції і з'явилося б основою для прискорення науково-технічного прогресу у всьому народному господарстві. До таких першочергових завдань відносять:

– підвищення частки виробництв з високим ступенем переробки і високою додатковою вартістю (виробництво гумових і пластмасових виробів, хіміко-фармацевтичних препаратів);

– зниження ресурсо- і енергоємності виробництв шляхом залучення до технологічного процесу альтернативних джерел сировини і енергії (біоетанолу, синтез-газу, хімічних продуктів коксування і поглибленої переробки нафти);

– приведення нормативів технічного регулювання до стандартів СОТ, що стає украй актуальним у зв'язку з прискоренням процесів інтеграції в світове торгове суспільство на основі якісних змін промислового виробництва.

Для компетентного виконання аналізу господарської діяльності сучасного хімічного підприємства, визначення ефективності від впровадження у виробництво інновацій, фахівцеві економічного профілю необхідно знати основи промислових хімічних технологій як процесу виробництва матеріальних цінностей. В основі його лежать хімічні перетворення речовин – зміни хімічного складу матеріалів або внутрішньої структури речовин.

Теоретичний курс дисципліни «Техніка і технологія галузі» охоплює основні процеси і типові апарати хімічної технології України. У цьому вивченні особлива увага приділена раціональним і екологічно безпечним схемам отримання хімічною продуктів. Кожен хіміко-технологічний процес, як основний елемент хімічного виробництва, є сукупністю хімічних і фізико-хімічних перетворень. При цьому з початкової сировини утворюються речовини із заздалегідь заданими властивостями. Необхідно чітко уявляти собі закономірності цих перетворень. Останні детально розглянуті в курсах хімії, фізики і узагальнені відповідно до реального виробництва в дисципліні, що вивчається.

Оскільки економічна ефективність і доцільність процесу оцінюється на підставі оптимальних параметрів виробництва і основних розмірів хімічних реакторів, то необхідний технологічний розрахунок матеріального і енергетичного балансу процесу. Уміння аналізувати хіміко-технологічний процес і складати його матеріальний баланс є метою практичного вивчення курсу «Техніка і технологія галузі». Студенти повинні уміти визначати ефективність хіміко-технологічних процесів, а саме:

– ступінь перетворення сировини і вихід продукту в ході виробництва;

– склад реакційних сумішей;

1. складати матеріальний баланс хіміко-технологічного процесу.

1. Розрахунок основних параметрів хіміко-технологічного процесу

0. 1.1. Основні закони хімічної технології, поняття і визначення

У хімічних процесах одні речовини перетворюються на інших за рахунок перегруповування атомів, але при цьому число атомів кожного виду, а отже, і їх загальна маса залишаються незмінними. З атомно-молекулярного учення витікає закон збереження маси, сформульований М.В. Ломоносовим:

Загальна маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює загальній масі речовин, що утворилися в результаті реакції. Або: у всякій замкнутій системі маса речовин залишається постійною, незалежно від того, які зміни зазнають ці речовини в даній системі.

Закон постійності складу був встановлений в 1799 р. Ж.П. Прустом:

Склад і властивості чистої молекулярної речовини не залежить від способу її отримання. Дійсно, атомний склад речовини, наприклад, води Н₂О завжди однаковий – 2 атоми Гідрогену і 1 атом Оксигену – незалежно від способів її отримання: реакції нейтралізації, випаровування із кристалогідратів, синтезу водню і кисню, перегонки морської води.

Моль () – це кількість речовини, що містить стільки структурних одиниць, скільки міститься атомів у 12 г карбону. Число частинок в 1 моль речовини постійно і складає 6×10²³ одиниць. Розрахунок кількості речовини визначається таким чином:

(1)

де  – кількість речовини, моль; m – маса речовини, г; M – молекулярна маса речовини, г/моль (визначається за таблицею Менделеєва).

Закон кратних відносин:

При утворенні якої-небудь простої або складної речовини, елементи в її молекулу входять в кількостях, рівних або кратних їх атомній масі. Як приклад, розглянемо молекулу води: атомів Гідрогену в ній рівно 2, Оксигену – 1 атом; кількість атомів складових елементів представлено цілим, а не дробовим числом.

Основою технологічних розрахунків виступають два закони: закон збереження маси речовини і закон стехіометричних співвідношень реагуючих речовин. Відповідно до останнього, якщо відомо кількість однієї з реагуючих речовин, то завжди можна знайти кількість всіх інших учасників перетворення. Основою розрахунків хіміко-технологічних процесів є рівняння хімічної реакції.

Хімічне рівняння – це скорочений запис хімічних реакцій за допомогою символів і формул.

Розрахунки по хімічних рівняннях засновані на законі збереження маси речовини. Хімічне рівняння показує не тільки якісний склад реагентів, але і їх кількісне співвідношення, яке називають стехіометрієй.

Так для отримання аміачної селітри необхідне співвідношення початкових компонентів один до одного (1 моль : 1 моль):

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃

1 Моль 1 моль 1моль.

Якщо в реальному процесі бере участь 10 кмоль аміаку, то відповідно до стехіометрії, азотної кислоти необхідно також 10 кмоль.

Залежно від того, в яких співвідношення узяті початкові реагенти, можна отримувати різні продукти. Наприклад, унаслідок реакції ортофосфорної кислоти з аміаком при різному їх співвідношенні отримують такі речовини:

– амофос

NH₃ + H₃РO₄ = NH₄Н₂РО₄