Вопросы к экзамену по дисциплине «Производственные технологии»

1. Предмет курса его цели и задачи

Основой производ. деят-ти является технология. Познание закономерностей осущ-ния технолог. процессов пр-ва позволит экономисту анализировать любую производ. ситуацию, на научной основе планировать мероприятия по развитию пр-ва. Производ. технология  рассматривает прогрессивные  направления  развития  и  совершенствования  систем  осн.. технологий  в  пром-ти,  основные  направления  НТП,  пути  его  реализации.  

Цель изучения технологии заключается в определении путей снижения трудозатрат путем усовершенствования или развития технологии. Это свидетельствует о тесной близости между эконом. деят-тью и технологией, так как через развитие технологий решается важнейшая задача по повышению доходности пр-ва, по повышению благосостояния общества.

Задачи изучения дисциплины: 1)определение  объективных  закономерностей  формирования,  функционирования  и  развития  технолог. процессов  и  их  систем; 2) ознакомление  с  технолог.  основами  промыш. пр-ва; 3)выработка  навыков  оценки  и  анализа  технолог.  процессов,  проведения  простейших  технико-эконом-х  расчетов; 4)ознакомление  с  прогрессивными  технологиями  современного  пр-ва; 5)выявление  существенного  влияния  уровня  технологии  на  формирование  качества и  конкурентоспособности  продукции

2. Основные понятия и разновидности технологии+

Технология – процесс последовательного изменения состояния свойств форм и размеров предмета труда, которая осущ-тся при изготовлении продукции.

Классификация технологии по видам потребительных стоимостей:

- Материальная технология, или технология материального пр-ва, т.е. технология пр-ва материальных благ с помощью машин

- нематериальная технология, т.е. технология сферы образования, науки, здравоохранения и т.д. Соц-ную технологию отличает от материальной, прежде всего продукт, который представляется в виде услуги (работа учителя, игра актера)

Классификация технологий по функциональному признаку:

Выделяют базовые, или основные, технологии, совокупности которых называют технологией производства, и вспомогательные, которые называются экономикой производства.

Все виды экономической деятельности немыслимы без мастерства, т. е. технологии. Только технологии экономических видов деятельности всегда продуцируют нематериальные блага в виде снабжения, сбыта продукта, учета запасов сырья и т.д.

Базовые технологии могут быть как материальными, так и нематериальными (технология обучения, научные и др.) От качества базовых материальных технологий зависит эффективность производственного процесса.

Вспомогательные (экономические) технологии призваны обслуживать базовые, поэтому должны понять их со всех сторон.

3. Понятие о производственной системе

Так как большинство товаров и все услуги не появляются естественным природным путем их необходимо производить. Так даже для получения сельскохозяйственных продуктов (основа природные процессы произрастания), необходимо создавать производственные системы. Таким образом, нужные обществу товары и услуги получают созданием производственных систем. Производственные системы включают все необходимое для пр-ва продукции:

1. предметы труда (сырье), т.е. то из чего получают нужный продукт;

2. средства труда, т.е. то с помощью чего воздействуют на предмет труда для получения нужного продукта;

3. труд людей.

Примером производ. системы в материальном производстве являются: завод, фабрика, организация, колхоз и т.д.). А в нематериальном производстве: школа, институт, театр, музей и т.д.

Вступая во взаимодействия все слагаемые производственной системы для выпуска продукта – образуют производственный процесс. В общем виде производственный процесс – это совокупность действий, необходимых для выпуска продукции. В материальном производстве под производственным процессом понимают совокупность действий людей и оборудования, необходимые на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

Различие в схеме производственной системы и производственного процесса лишь в том, что производственная система – совокупность статичных элементов, а производственный процесс – совокупность динамичных элементов, существующих во времени. Предмет труда (сырье) не является частью ни производственной системы, ни производственного процесса. Оно является перерабатываемым ресурсом поэтому вынесено за рамки производственной системы и производственного процесса

4. Понятие и производственном процессе

5. Классификация типовых процессов в технологий

Технологические процессы, используемые в технологии, можно свести в три группы:

- физические (механические, гидромеханические, тепловые, массообменные).

механические процессы (транспортные, процессы формообразования и соединения твердых тел, процессы изменения размеров твердых тел, процессы дозирования, сортировки, смешивания)

гидромеханические процессы связаны с одновременной переработкой веществ, находящихся в разных состояниях (твердом, жидком, газообразном)

тепловые процессы (нагревание, охлаждение, испарение, плавление)

массообменные процессы (переход одного или нескольких веществ из одной среды в другую)

- Химические (связаны с глубокими и необратимыми изменениями химической структуры исходных веществ)

биологические процессы (исп-ние живых микроорганизмов с целью получения требуемых продуктов, брожение, биотехнология).

Сложный технолог. процесс состоит из: элементарных технолог. процессов, технологических операций, технологических и вспомогательных переходов, рабочих и вспомогательных ходов.

Элементарный технолог. процесс, который при дальнейшем упрощении теряет свои характерные признаки.

Элементы технологического процесса по-разному влияют на результат производства.

По характеру влияния элементы технолог. процесса можно объединить в 2 группы:

• 1 группа – вспомогательные - осуществляются только при перемещении исполнительных механизмов или за счет действий человека, при этом изменений с предметом труда не происходит.

• 2 группа – рабочие

Технологические процессы и операции по организации пр-ва подразделяются на единичные, типовые и групповые.

Единичный технологический процесс или операция разрабатывается для изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.Типоразмер - одна из нескольких деталей одного типа, отличается в основном только одним или несколькими размерами. Исполнение - одна из нескольких деталей одного типоразмера, отличающаяся от других или материалом или видом покрытия и т.п. при одних и тех же размерах.

Типовой технологический процесс разрабатывается для группы изделий с общими конструктивными и технолог. признаками.

Групповой технологический процесс разрабатывается для изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками. Типовая технологическая операция характеризуется единством содержания и последовательности технологических переходов для группы изделий с общими конструктивными технологическими признаками. Групповая технологическая операция характеризуется совместным изготовлением группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

6. Классификация технологических систем

Технологические системы подразделяют по различным признакам: уровню подчиненности; протеканию во времени; уровню автоматизации; уровню специализации; типу технологических связей; степени гибкости.

По уровню подчиненности выделяют четыре уровня технологических систем: технологический процесс; производственное подразделение; предприятие; отрасль промышленности.

По протеканию во времени* различают дискретные, непрерывные и комбинированные процессы

По уровню механизации и автоматизации технологических процессов системы объединяются в три группы: преимущественно с ручным трудом; механизированные процессы в дискретном производстве; высокоавтоматизированные процессы в непрерывном производстве.

По уровню специализации выделяют три уровня систем: специальная технологическая система, т. е. система для изготовления или ремонта изделий одного наименования и типоразмера; специализированная – для изготовления или ремонта группы изделий; универсальная – для изготовления изделий с различными конструктивными и технологическими признаками.

По типу технологических связей системы делятся на: параллельные; последовательные; комбинированные.

По степени гибкости системы делятся на: жесткие для постоянного изготовления единой продукции; перестраиваемые, требующие остановки и замены оборудования при выпуске новой продукции; переналаживаемые, в основе которых лежит программируемая компьютеризация; гибкая автоматизированная система.

7. Технологический уровень производства

Уровень совершенства системы технологических процессов, как и для технологических процессов, определяется количественно и качественно понятием уровня технологии. Любая технологическая система характеризуется реальным и потенциальным уровнем технологии.

Реальный уровень – соответствует конкретным пропорциям между производительностью и затратами прошлого труда (соответствует фактическим связям между элементами системы).

Потенциальный уровень технологии данной технологической системы может быть достигнут при идеальных связях между её элементами, приводящим к достижению максимальной производительности, при неизменном уровне технологии ее составляющих элементов. Потенциальный уровень технологии является верхней границей, после которой последующий прирост уровня технологии может быть получен только лишь за счет перестройки рабочих процессов элементов системы, т.е. революционным путем развития.

Потенциальный уровень технологии системы изменяется пропорционально приросту уровней технологии элементов системы и их удельному весу в общем производстве.

Рост реального уровня технологии системы зависит также и от степени рационалистического развития её составляющих элементов и имеет тенденцию к замедлению, когда эвристическое развитие не в достаточной степени подкрепляется рационалистических развитием составляющих элементов. Наиболее эффективнее будет увеличение уровня технологии у элементов системы, которые во первых характеризуются наибольшим суммарным весом в общей производительности системы, а во вторых являются хорошо развитыми в рационалистическом плане, но обладают относительно низким уровнем технологии.

8. Технологические процессы с дискретными и непрерывными циклами

По способу организации технологические процессы делятся на две группы:

1. Процессы с дискретными технологич. циклами характеризуются последовательным проведением всех стадий процесса в одном агрегате. Он образуется при наличии регулярного чередования рабочих и вспомогательных ходов с четким разграничением их по времени реализации. Например, при обработке материалов резанием происходит установка детали на станке, ее обработка, контроль, снятие и так далее с последующими деталями; при обжиге кирпича или термообработке стали, проводимых в печах периодического действия.

Чаще всего технологические процессы с дискретными циклами реализуются в машиностроении, добывающих отраслях промышленности, капитальном строительстве и т.д.

Дискретные процессы растянуты во времени, но компакты в пространстве. Поэтому целесообразны при малых объемах производства, занимают малые производственные площади.

2. Процессы с непрерывными технологическими циклами не имеют резко выраженного чередования во времени рабочих и вспомогательных ходов (характеризуются одновременным выполнением рабочих и вспомогательных ходов), сырье непрерывно вводится в технологический процесс и готовый продукт выдается непрерывно.

Технологические процессы с непрерывными технологическими циклами реализуются в химической промышленности, металлургии, энергетике и т.д.

Наиболее эконом. видом процессов являются непрерывные, имеющие преимущества перед периодическими (дискретными):

- отсутствие простоев, вызываемых загрузкой сырья и выгрузкой готовой продукции;

- возможность максимальной механизации и автоматизации процесса;

- создание благоприятных условий для использования вторичных энергоресурсов (например, тепла отходящих газов в металлургии);

- облегчение работы оборудования (отсутствие режимов его частого пуска);

- повышение кач-ва выпускаемой продукции за счет обеспечения постоянства заданных технолог. параметров (температура, давление);

- высокая производительность непрерывных технологических процессов.

Использование непрерывных технологических процессов нецелесообразно только при малых масштабах производства, при получении опытных партий.

Непрерывные процессы компактны во времени, но растянуты в пространстве, поэтому выгодны в массовом производстве, создают благоприятные условия для механизации и автоматизации. В непрерывных химических технологиях агрегаты должны останавливаться периодически на осмотры и ремонты, возможны аварийные остановки. Поэтому вся технологическая система значительную часть времени не реализует своей максимальной производительности из-за плановых и неплановых остановок оборудования.. Естественным способом поддержания высокой производительности такой системы будет улучшение технического обслуживания и повышение надежности элементов технологического процесса. Путь увеличения объемов живого труда при ремонте и обслуживании не может считаться прогрессивным направлением технологического развития.

В структуре технолог. процессов непрерывного типа выделяются элементы, которые осуществляют рабочий процесс (нормальная работа агрегатов) и вспомогательный процесс (ремонт, профилактика, техническое обслуживание, связанные с остановкой оборудования).

9. Структура технологической системы производства (машиностроительное производство)

Структура технологической системы производства ( машиностроительное пр-во).

Любое предприятие машиностроительного производства включает в себя следующие элементы:

- основное производство; - вспомогательное;- обслуживающее;- органы управления предприятия.

Основное производство включает в себя три этапа, необходимых для получения готовой продукции:

- заготовительное производство, где из исходного сырья, поступающего на предприятия, получают заготовки будущих деталей машин; основные технологии– обработка давлением, литейное производство, кузнечно-прессовая обработка и т. д.;

- обрабатывающее производство, где из заготовок получают готовые детали будущих машин; основные технологии – обработка резанием, термическая и химико-термическая обработка, гальваническое производство – нанесение электролизом специальных покрытий на детали (хромирование, никелирование и др.), окрасочное производство;

- сборочное производство – на этом этапе из отдельных деталей собирают готовые сборочные единицы и машины, при этом используют технологии получения неразъемных (сварка, пайка, склеивание) и разъемных (резьбовые, шпоночные, шлицевые) соединений.

Вспомогательное производство предназначено для обеспечения устойчивого функционирования основного производства и включает в себя следующие элементы:

- снабжение электрической и тепловой энергией (энергетический цех);

- ремонт и обслуживание основного оборудования (ремонтно-механи-ческий цех);

- изготовление оснастки и инструмента (инструментальный цех).

Обслуживающее производство предназначено для обеспечения устойчивых связей между основным и вспомогательным производством.

В его состав входят:

- транспортные средства (транспортный цех);

- складское хозяйство (цех, участок);

- тарное хозяйство.

10. Параллельные и последовательные технологические системы

Технологические системы - это совокупность взаимосвязанных операций, технологических процессов и т. д.

По типу технологических связей системы делятся на: параллельные; последовательные; комбинированные.

Основными стратегическими задачами любой производственной системы являются увеличение выпуска продукции и развитие технологии производства. Для решения первой задачи создавались последовательные, а для решения второй – параллельные технологические системы. Если параллельные технологические системы создают благоприятные условия для технологического развития, то органы управления ими должны организовывать работу так, чтобы на отдельных предприятиях отрасли внедрять новые технологии, а затем распространять опыт на другие предприятия отрасли. Примером параллельных технологических систем могут служить отрасли народного хозяйства.

Для руководства последовательной системой технологических процессов – главная задача обеспечение элементов системы всем необходимым. Простой одного элемента приводит к простою всей системы. По мере усложнения систем наблюдается чередование параллельных и последовательных структур: последовательность технологических операций образует последовательную систему технологического процесса; однотипные технологические процессы объединяются в параллельную систему участка цеха; последовательность цехов образует последовательную систему предприятия; однотипные предприятия объединяются в параллельную систему отрасли народного хозяйства; последовательность отраслей образует преимущественно последовательную систему народно-хозяйственных комплексов; разнотипные, не связанные между собой комплексы образуют народное хозяйство страны.

11. Основные закономерности и направления развития систем технологических процессов

Для систем технологических процессов характерны направления развития:

1. Революционное(эвристическое) – необходимым и достаточным условием развития является усовершенствование хотя бы одного из рабочих элементов системы. Достигается применением новых технологий или совершенствованием рабочего хода. Это приводит к увеличению производительности всей системы. Более предпочтителен революционный путь развития для параллельных технологических систем.

2. Эволюционное (рационалистическое) – необходимым и достаточным условием такого развития является усовершенствование вспомогательных действий как внутри элементов системы так и за их пределами. Например, сокращение расстояния между элементами последовательной системы приводит к снижению трудозатрат (приближение заводов к источникам сырья, выбор поставщиков сырь и т.д.).

Рационалистическое развитие предполагает замену живого труда (Тж) на прошлый – (Тп) во вспомогательных элементах . Например, в параллельной системе технологических процессов для налаживания обмена производственным опытом могут использоваться компьютеры, позволяющие накапливать, обрабатывать, сохранять, передавать информацию. Такие компьютерные центры позволяют организовать обучение и подготовку кадров.

2 путь предпочтительнее с экономической точки зрения.

12. Топливно-энергетический комплекс РБ

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) – многоотраслевая система, которая включает добычу, транспортировку, хранение и распределение всех видов энергоносителей (газа, нефти и продуктов ее переработки, торфа, электроэнергии и теплоты), а также переработку разных видов топлива и производство энергии (тепло- и электроэнергии).

Нефтеперерабатывающая промышленность представлена двумя заводами – в Новополоцке и Мозыре. Они связаны магистральными нефтепроводами с нефтедобывающими регионами Западной Сибири и Поволжья. Для транспортировки нефтепродуктов создана сеть трубопроводов.

Газоснабжение потребителей осуществляется в основном за счет поставок из России (16,3 млрд м³ ежегодно).

Развитие топливной промышленности республики базируется на местных видах топлива и импортируемых ресурсах. Беларусь может удовлетворить потребность в топливе за счет собственных ресурсов на 10–15 %. В Беларуси разведано и открыто около 5 тыс. месторождений и залежей полезных ископаемых, которые включают около 30 видов минерального сырья. Топливно-энергетические ресурсы представлены нефтью, торфом, бурым углем и горючими сланцами.

Различают следующие виды энергии: механическая, электрическая, ядерная, тепловая, химическая, световая, энергия воды. Энергия воды разделяется на энергию рек и энергию морских приливов.

Среди работающих в Беларуси небольших ГЭС выделяются Осиповичская (2,2 тыс. кВт) и Чигиринская (1,7 тыс. кВт).

К нетрадиционным видам энергетики можно отнести ветроэнергетику, гелиоэнергетику, биоэнергетику, геотермальную энергетику, низкотемпературную энергетику, «холодную» энергетику, энергию управляемых термоядерных реакций. Ветроэнергетика использует силу ветра. В настоящее время работают ветроустановки в Гродненской области, под Минском – мощностью 100 кВт. В ближайшие годы в республике планируется разместить 1840 площадок для ветроэнергетических установок.

Биоэнергетика – это энергетика, основанная на использовании биомассы. В условиях Беларуси развитие биоэнергетики экономически целесообразно и технически осуществимо.

Источники биомассы в нашей республике – древесина и древесные отходы, торф, листья, отходы промышленного производства, бытовые отходы, навоз, стебли, ботва и т. д. Если перевести в нефтяной эквивалент все отходы, то получится около 600–700 тыс. т нефти в год. Только незначительная часть отходов утилизируется на опытном заводе по переработке отходов «Экорес» в Минске. На Поставском льнозаводе освоена японская технология производства теплобрикетов из отходов переработки льна. Эта же технология позволяет делать брикеты из древесных опилок, бытового мусора.

13. Основные виды и источники энергии применяемые в производстве

Различают следующие виды энергии: механическая, электрическая, ядерная, тепловая, химическая, световая, энергия воды.

Механическая энергия проявляется при взаимодействии, движении отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании.

Электрическая энергия применяется для преобразования в механическую и является одним из совершенных видов энергии. В промышленности электрическая энергия используется для осуществления механических процессов обработки материалов (дробления, измельчения, перемещения, центрифугирования, сверления и т. д.) и для получения тепловой энергии.

Ядерная энергия высвобождается при делении тяжелых ядер.

Тепловая энергия получается при сгорании топлива. Широко применяется для проведения многочисленных тепловых процессов (нагревания, сушки, перегонки и т. д.), а также в качестве источника теплоты для проведения эндотермических реакций.

Химическая энергия связана с выделением теплоты в экзотермических химических реакциях.

Световая энергия используется в промышленности при создании фотоэлементов, фотоэлектрических датчиков, автоматов и т. д. Энергия воды разделяется на энергию рек и энергию морских приливов.

К нетрадиционным видам энергетики можно отнести ветроэнергетику, гелиоэнергетику, биоэнергетику, геотермальную энергетику, низкотемпературную энергетику, «холодную» энергетику, энергию управляемых термоядерных реакций.

14. Характеристика и перспектива использования нетрадиционных источников энергии

К нетрадиционным видам энергетики можно отнести ветроэнергетику, гелиоэнергетику, биоэнергетику, геотермальную энергетику, низкотемпературную энергетику, «холодную» энергетику, энергию управляемых термоядерных реакций.

Ветроэнергетика использует силу ветра. От ветра получают механическую энергию, которую затем преобразуют в электрическую.

Гелиоэнергетика – энергия, полученная от Солнца. Потенциал ресурсов солнечной энергии в 15 000 раз больше годового потребления атомной энергии и энергии из ископаемых источников. Недостатком является высокая стоимость солнечных батарей. Биоэнергетика – это энергетика, основанная на использовании биомассы. Биомассой являются отходы переработки древесины, зерноперерабатывающей и сахарной промышленности, навоз, городские стоки, мусор и др. Переработка биомассы в топливо осуществляется путем микробиологического анаэробного разложения органических веществ специальными видами бактерий с образованием газообразного топлива (биогаза) или жидкого топлива (бутанола, этанола и т. д.). Геотермальная энергетика – получение энергии от природных термальных источников. Используется для бытовых целей, отопления теплиц.

Холодная энергетика – получение энергоносителей путем физико-химических процессов, идущих при низких температурах.

Управляемая термоядерная реакция синтеза ядер тяжелого водорода с образованием гелия позволит получить неограниченное количество энергии.

15. Минерально-сырьевые ресурсы РБ

Все виды сырья, потребляемые в народном хозяйстве, разделяют на промышленное сырье и сельскохозяйственное. Промышленное сырье добывается и производится в промышленности и потребляется главным образом отраслями тяжелой индустрии. Его разделяют на сырье минерального происхождения, которое добывается из недр земли (руда, уголь, нефть, черные и цветные металлы и др.), и искусственного происхождения, которое получают путем переработки естественного.

Сельскохозяйственное сырье производится в сельском хозяйстве и потребляется в отраслях легкой и пищевой промышленности, это сырье растительного происхождения (плоды и овощи, лен, хлопок, зерно, подсолнечник и др.) и животного происхождения (мясо, молоко, яйца, мед и др.).

Минерально-сырьевые ресурсы, которые извлечены из недр земли и используются в промышленном производстве, называются полезными ископаемыми. Их делят на три группы:

- горючие ископаемые (уголь, горючие сланцы, торф, нефть, природный газ);

- минеральные полезные ископаемые (черные, цветные, благородные и редкие металлы);

- неметаллические полезные ископаемые – сырье для химической промышленности, строительные материалы. В Беларуси разведано и открыто около 5 тыс. месторождений и залежей полезных ископаемых, которые включают около 30 видов минерального сырья. Сырьевая база цементной промышленности представлена 15 месторождениями мергельно-меловых и глинистых пород. Открыто более 9 тыс. месторождений торфа. Запасы каменной соли в Беларуси практически неисчерпаемы. Из всех ресурсов наибольшее значение в жизни и деятельности человека имеет вода. Общий объем воды в республике равен 1465 млн км³, из которого пресная вода составляет 30 млн км³.

16. Основные технологии нефтепереработки (Прямая перегонка)

Прямая перегонка нефти – это разделение нефти на фракции, основанное на различной температуре кипения фракций, входящих в состав нефти. Технологический процесс перегонки состоит из четырех операций: нагрев смеси, испарение, конденсация, охлаждение полученных фракций.

Нагревание нефти и нефтепродуктов осуществляется в трубчатых печах. Нагретую смесь подают в нижнюю часть ректификационной колонны. Давление в колонне ниже, чем в трубах печи, поэтому смесь закипает и разделяется на фракции. Продукты прямой перегонки нефти можно разделить на три группы: топливные фракции, масляные дистилянты и гудрон.

Термический крекинг – химический метод переработки нефти, суть которого заключается в расщеплении длинных молекул тяжелых углеводородов, входящих в высококипящие фракции, на более короткие молекулы легких, низкокипящих продуктов. Термический крекинг протекает при высоких температурах (450–500 °С) и повышенном давлении.

Каталитический крекинг основан на применении катализатора, который позволяет снизить температуру крекинга и не только увеличить количество получаемых продуктов, но и улучшить их качество. Процесс идет при повышенном давлении. При крекинге получают крекинг-бензины, крекинг-газы и крекинг-остаток (смолистые и асфальтовые вещества).

17. Основные технологии нефтепереработки (Ректификация)

В химической технологии жидкие многокомпонентные смеси, такие как нефть, разделяют на составные части (фракции) при помощи методов: перегонки или ректификации.

Ректификация - это процесс разделения смеси веществ, которые имеют различные температуры кипения. Компонент, у которого температура кипения самая низкая является более летучим и называется низкокипящим.

Ректификация- это противоточное взаимодействие двух фаз - жидкости и пара. При этом пар непрерывно перемещается снизу вверх, обогащается низкокипящим компонентом (легколетучим), а жидкость, стекая сверху вниз, насыщается высококипящим (труднолетучим) компонентом.

Ректификацией может быть достигнута любая необходимая степень разделения без изменения химического состава веществ, составляющих смесь.

Ректификация представляет собой многократное чередование процессов испарения и конденсации с целью разделения смеси на чистые компоненты. Процессы ректификации могут быть периодическими или непрерывными, а также проводиться при различных давлениях: под атмосферным давлением, под давлением выше атмосферного, а также под вакуумом.

Установка для ректификации обычно состоит из:

1) куба-испарителя, предназначенного для нагревания смеси до температуры кипения

2) ректификационной колонны, в которой производится непосредственное разделение смеси на отдельные компоненты

3) холодильника для конденсации паров, выходящих из колонны.

Основной аппарат установки для перегонки нефти, представляющей собой смесь углеводородов – ректификационная колонна – это стальной цилиндрический аппарат высотой 50-60 метров и диаметром около 3-х метров. Внутри аппарата на некотором расстоянии друг от друга располагаются горизонтальные перегородки с большим количеством отверстий - тарелки. Пары нефти подаются в колонну снизу и через отверстия в перегородках поднимаются вверх, при этом они постепенно охлаждаясь, сжижаются.

Менее летучие углеводороды конденсируются уже на первых тарелках, образуя 1-ю фракцию (газойлевую), из которой получают дизельное топливо, выше собирается керосин, а затем лигроин - его используют в качестве тракторного горючего. Наиболее летучие углеводороды выходят из верхней части колонны в виде паров и сжижаются, образуя бензин. Остаток после перегонки нефти - мазут - подвергают дальнейшему разделению и получают соляровые, смазочные масла, вазелин, парафин. После отгонки остается гудрон, который применяется в дорожном строительстве.

18. Основные технологии нефтепереработки (крекинг процесс)

Крекинг и пиролиз нефти

В настоящее время в нефтеперерабатывающей промыш­ленности все большее значение приобретают химические процессы. Они позволяют резко увеличить выход целевых продуктов и улучшить их качество.

При перегонке нефти выход бензина составляет в сред­нем 10-25% веса взятого сырья. Такое количество бензи­на не может покрыть возрастающий спрос народного хозяйства на этот вид топлива. Увеличение производства бен­зина (как и других видов моторного топлива) достигается применением крекинга. Он представляет собой химико-тер­мический процесс расщепления молекул тяжелых углево­дородов, в результате которого образуется смесь веществ меньшего молекулярного веса.

Крекингу подвергают различные нефтепродукты, пре­следуя разные цели, но его главная задача — получение бензина, выход которого при этом может достигнуть 70% веса взятого сырья.

Существует два вида крекинга: термический и катали­тический.

Термический крекинг осуществляют при высокой тем­пературе и значительном давлении. В таких условиях мо­лекулы тяжелых углеводородов расщепляются легче.

Установка термического крекинга включает трубчатую печь для нагрева сырья, испарители, ректификационную колонну, газосепараторы.

Особой разновидностью крекинга является пиролиз. Он проводится при температуре 700—720 ⁰С и атмосферном давлении. Исходным материалом для этого процесса слу­жат легкие фракции: нефтелигроин и керосин. Цель пиро­лиза — получение газа и ароматических углеводородов.

Каталитический крекинг — более совершенный про­цесс крекингования, осуществляемый с применением ката­лизатора. Наличие последнего ускоряет разложение высо­комолекулярных углеводородов, позволяет вести процесс при более низкой температуре и давлении близком к ат­мосферному. Таким способом обычно получают авиацион­ный бензин, выход которого достигает 70% веса взятого сырья. Исходным материалом для каталитического кре­кинга служит преимущественно керосиновый и соляровый дистиллят.

Продукты переработки нефти. При переработке не­фти получают большое количество разнообразных продук­тов. Их можно разделить натри обширные группы: горю­чие, смазочные и прочие. К первой группе относится мо­торное, реактивное и котельное топливо, ко второй — смазочные масла и разнообразные консистентные смазки.

19. Производство резинотехнической продукции

Каучук и резина. Свойства, характеристика, получение

Каучук представляет собой углеводород, который от­носится к группе высокомолекулярных соединений. Важ­нейшие его свойства — изменение формы под влиянием внешних сил и способность принимать начальную форму, если действие этих сил устранено.

Каучук имеет огромное значение в технике. На основе каучуков изготавливают резиновые, резино-тканевые и резино-металлические изделия, используемые в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, транс­порта и в домашнем обиходе. Из каучуков изготавливают более 40 000 наименований резиновых изделий: автомо­бильные и авиационные шины, приводные ремни, гибкие шланги и рукава, детали машин, электроизоляционные ма­териалы, предметы санитарии и гигиены и т. д.

Широкое применение резины объясняется ее высокой прочностью, эластичностью, амортизационными свойства­ми, хорошей сопротивляемостью к истиранию. Резина ус­тойчива к многим химическим средам и поэтому применя­ется для футеровки различных химических реакторов и изготовления уплотнительных деталей.

Каучуки подразделяются на натуральные и синтети­ческие.

Как известно, натуральный каучук — это эластичный материал растительного происхождения; применяемый преимущественно для изготовления резины и резиновых изделий. Содержится он в каучуконосных растениях в виде млечного сока (латекса) или отдельных включений в клет­ках их коры и листьев.

В настоящее время новые искусственные каучуки про­изводятся из попутных газов, получаемых при добыче неф­ти, из природных газов и являются как по качеству, так и по стоимости лучшими и более экономичными, чем естест­венный или синтетический каучук, получаемый из пище­вого сырья.

Наиболее распространенным вулканизирующим веществом является сера.

Ускорители сокращают время вулканизации, уменьша­ют потребное количество серы, позволяют снизить темпе­ратуру процесса. В качестве ускорителей применяют окись магния и свинца, гидроокись кальция, окись цинка.

Активаторы сокращают время вулканизации и повы­шают прочность резины. Для органических ускорителей в качестве активаторов применяют цинковые белила и окись магния.

Наполнители в зависимости от влияния на резиновую смесь разделяются на активные (усилители) и неактивные. Активные наполнители вводят в резиновую смесь как для увеличения ее объема, так и для улучшения свойств рези­ны, неактивные — только для увеличения объема.

Для придания резине требуемой окраски в смесь вво­дят органические и неорганические красители, отличаю­щиеся светостойкостью, устойчивостью при вулканизации и большой красящей способностью (окись титана и хрома, цинковые белила, охра).

Для облегчения смешения каучука с порошковыми ма­териалами и обработки резиновой смеси в нее вводят в ко­личестве 5—20% мягчители (мазут, масла, каменноуголь­ные смолы, канифоль и др.).

Под длительным действием кислорода воздуха проис­ходит старение резины, заключающееся в изменении фи­зических, химических и механических свойств. Для пре­дохранения от старения в состав резиновых смесей вводят в количестве 0,5—2% от веса каучука противостарители — вещества, вступающие в химическое взаимодействие с кис­лородом и предохраняющие этим резину от старения.

Классификация резин

По назначению резины подразделяются на следующие группы:

1. Резины общего назначения, эксплуатируемые при температуре от -50 до +150 °С (шины, обувь, ремни, амор­тизаторы и др.).

2. Теплостойкие резины, применяемые при температу­ре выше 150 °С (детали самолетов, машин, электродвига­телей и т. п.).

3. Морозостойкие резины, устойчивые при работе из­делий в условиях Крайнего Севера, Антарктиды и на боль­ших высотах.

4. Химически стойкие резины, устойчивые к озону, кис­лороду, кислотам, щелочам, растворам солей и т. д.

5. Маслостойкие резины, устойчивые в бензине, керо­сине, нефти.

6. Газонаполненные резины, применяемые как тепло­изоляционный материал.

7. Резины, стойкие к действию радиации и применяемые для изготовления деталей рентгеновских аппаратов и т. п.

8. Диэлектрические резины, используемые для изоля­ции кабелей и в других целях.

Технологические процессы изготовления резино-технических изделий

Процесс изготовления резиновых изделий состоит из нескольких стадий:

1) приготовление сырой резиновой смеси из ингредиентов;

2) изготовление или формование заготовок или изделий из сырой резиновой смеси;

3) вулканизация изделий;

4) отделка изделий.

В зависимости от назначения резинового изделия, тре­бований, предъявляемых к его свойствам и форме, приме­няют различные виды переработки.

Каландрование — процесс получения резиновых лис­тов или профильных заготовок, покрытие тканей слоем ре­зины, сдваивание листов и др. Выполняется на специаль­ном оборудовании — каландрах, основным рабочим орга­ном которых являются валки (рис. 36).

По выходе из валков каландровая резина проходит ох­ладительные барабаны и поступает на транспортер, где с прокладочным полотном закатывается в рулоны.

Каландровую резину с гладкой поверхностью и без воз­душных пузырей можно получать толщиной 0,15-1,2 мм.

20. Технологии получения изделий из пластмасс

Состав пластмасс. Высокополимерные вещества применя­ются в чистом виде или с различными добавками. Первые называются простыми пластмассами (органическое стекло), вторые — сложными или композиционными пластиками.

В состав сложных пластмасс входят различные вещест­ва, которые по выполняемым ими функциям называются наполнителями, пластификаторами, красителями, смазы­вающими веществами и др.

Наполнители — вещества, вводимые в полимерные ма­териалы для их упрочения, придания им требуемых физи­ческих свойств и снижения стоимости.

В зависимости от формы частиц наполнители подразде­ляются на порошковые (древесная и кварцевая мука, порош­ки металлов и слюды), волокнистые (асбестовое, стеклянное, хлопчатобумажное и синтетическое волокно) и листовые.

Пластификаторы придают твердому полимеру мяг­кость, пластичность и увеличивают его упругость. Они спо­собствуют превращению твердых и хрупких смол в тесто­образное состояние, удобное для формоизменения.

В качестве пластификаторов применяют камфору, крезилфосфат, дебутилфталат и др.

Красители, вводимые в количестве 1-1,5%, окраши­вают пластмассы в требуемый цвет.

Связывающие вещества (олеиновая кислота, отеарат кальция и др.) предотвращают прилипание прессуемых из­делий к пресс-формам.

Стабилизаторы предотвращают распад полимерного ма­териала под действием света или повышения температуры.

Пожалуй, нет ни одной отрасли промышленности, ко­торая развивалась бы так быстро и широко, как произ­водство пластических масс. Объясняется это тем, что пласт­массы играют огромную роль в развитии техники и в быту.

Особенно широко применяются пластмассы в машино­строении. Большими потребителями пластмасс становятся строительная, электротехническая промышленность, про­изводство упаковочных средств.

Синтетические материалы постепенно вытесняют элек­тросварку. Широкое распространение получило склеива­ние металлов при помощи искусственных смол.

Пластмассы используются при сооружении трубопро­водов для перекачки различных жидкостей. Области при­менения пластмасс все увеличиваются, что объясняет все более увеличивающееся их производство.

Виды пластмасс и способы получения изделий

Процесс получения пластмассы начинается с изготов­ления ее основы — связывающего вещества. Раньше для этих целей использовали натуральный каучук, природные смолы (шеллак, янтарь), казеин и др. В настоящее время пластмассы вырабатывают главным образом на основе син­тетических смол, представляющих собой высокомолекуляр­ные соединения, получаемые, как правило, полимеризаци­ей или поликонденсацией.

Полученную тем или иным способом смолу охлаждают и после затвердевания измельчают, превращая в зернис­тый порошок.

При изготовлении сложных пластмасс, включающих по­мимо смолы другие вещества (наполнители, красители и т. д.) важным этапом производства является подготовка необхо­димых компонентов: дробление, измельчение, просеивание, сушка и т. п. Затем порошкообразные составляющие сме­шивают с измельченной смолой. Смесь пропускают через вальцы для придания ей однородности. Из готовой массы получают пресспорошок, который поступает на дальней­шую переработку в детали.

Из полимеризационных пластмасс широкое применение получили полиэтилен, полимеры и соколимеры хлористо­го винила, фторпроизводные этилена, полиакрилаты, по­липропилен, полиизобутилен, поливинилацетат, полифор­мальдегид и др. Они выпускаются без наполнителя, термо­пластичны, обладают хорошими диэлектрическими свойствами, высокой ударной вязкостью (за исключением полистирола), химически стойки, но большинство из них имеют низкую теплостойкость.

Важную для промышленности группу полимеров состав­ляют поликонденсационные смолы, к которым относятся фенолоальдегидные, полиамидные, полиэфирные, эпоксид­ные и другие смолы.

Изделия из пластмасс изготавливаются преимуществен­но формообразующими операциями, основанными на ис­пользовании пластичности исходного материала. Обработ­ка резанием применяется, как правило, при доводочных операциях.

Недостатки механической обработки, заключаются не только в потерях на отходы, но и в ухудшении свойств материалов.

Перед подачей в форму материалу необходимо придать наибольшую допустимую пластичность, что достигается его подогревом.

Нагрев многих термопластических материалов приво­дит их в такое высокотекучее состояние, что из них могут быть получены детали сложной формы без создания высо­кого давления.

Литьем в формы получают детали различной конфигу­рации, которые затвердевают непосредственно в формах в результате поликонденсации и полимеризации, а также ос­тывания или затвердения растворителя.

Формовое прессование. При формовом прессовании ис­ходным материалом заполняется пресс-форма, а затем по­средством пуансона производится прессование (рис. 30).

Формование при низком давлении и в вакууме. Для из­готовления крупногабаритных деталей применяется фор­мование при низком давлении.

Формы для формования изделий при низком давлении изготавливают из гипса, бетона, дерева, полимерных и лег­коплавких материалов. Формующим силовым элементом является эластичный баллон из резины или из полимерного материала, в который под давлением 8—12 атм подается воздух, вода или масло.

При вакуумном формовании форма с исходным мате­риалом помещается в баллон, из которого затем выкачи­вается воздух.

Плитовое прессование. Методом плитового прессования получают листы и плиты, а также детали более сложной формы (втулки подшипников скольжения, заготовки шес­терен и др.). Плитовым методом прессуют текстолит, асбестотекстолит, гетинакс и др.

Для изготовления слоистых пластиков листовые напол­нители пропитываются связующей смолой и укладывают­ся на плитах или формах, соответствующих конфигура­ции детали, затем заготовки устанавливают на пресс, на­гревают и прессуют.

Количество листов наполнителя зависит от толщины материала и степени его уплотнения.

Литье под давлением. Этим методом в основном фор­муются изделия из термопластичных материалов, но иног­да его используют для получения деталей из термореак­тивных материалов (рис. 31).

Исходный материал загружается в бункер литьевой ма­шины, из которого он определенными дозами поступает в нагревательный цилиндр, после нагрева нагнетательным поршнем материал подается в пресс-форму.

Выдувание. При этом методе заготовка приобретает конфигурацию внутренней полости пресс-формы.

Экструзия. Представляет собой процесс непрерывного выдавливания полимерного материала, находящегося в вязкотекучем состоянии, через отверстие в мундштуке экст-рудера (рис. 32).

В зависимости от формы отверстия мундштука можно получать полосы, листы, трубы и фасонные профили. Этот метод переработки пластмасс применим главным образом для термопластов, но в последние годы освоено выдавли­вание и термореактивных материалов.

Формование из листа применяется при переработке термопластичных материалов и получении из них изделий сложной формы с большой поверхностью и малой толщи­ной стенок.

21. Технология производства искусственных волокон

Химические волокна: свойства, характеристика

Волокна, которые получают химической переработкой синтетических или природных высокомолекулярных соеди­нений, называются химическими волокнами. Они разделя­ются на два вида: синтетические волокна, которые изго­товляют из синтетических смол, и искусственные волокна, изготавливаемые из природных полимеров, большей час­тью из целлюлозы.

Синтетические волокна значительно превосходят при­родные по прочности на разрыв, которая не снижается после их смачивания, и близки по этому показателю к ста­ли; они не уступают природным волокнам по эластичнос­ти и вполне устойчивы к микроорганизмам. Полиамидные волокна (капрон и др.) обладают наивысшей эластичнос­тью и устойчивостью к истиранию и находят самое широ­кое применение. Лавсан ближе всего по внешнему виду к шерсти и в смеси с ней дает ткани, отличающиеся устой­чивостью к истиранию и несминаемостью (не требуют гла­жения). Нитрон отличается наивысшей прочностью к све­ту и нагреванию, близок по внешнему виду к шерсти.

Искусственные волокна уступают хлопку по прочности на разрыв, но более эластичны и близки по этим показате­лям к шерсти. У тканей из вискозного и особенно из аце­татного волокна красивый вид и блеск, что делает их сход­ными с шелковыми. Штапельные вискозные и ацетатные волокна применяют в смеси с хлопком для изготовления штапельных тканей. Высокопрочная вискозная нить близ­ка по свойствам к нити из полиамидных волокон. Ткани из триацетатного волокна характеризуются несминаемостью.

Разработка способов получения химических волокон открыла безграничные возможности создания волокон, пре­восходящих природные волокна по свойствам и отвечаю­щих разнообразным требованиям. Во многих случаях хими­ческие волокна пришли на смену природным — хлопку, льну, шелку, шерсти и др. По темпам развития производ­ство химических волокон опережает производство есте­ственных. Производство химических волокон позволяет применять механизацию и автоматизацию технологических процессов. Себестоимость химических волокон, как пра­вило, ниже себестоимости естественных.

Высокая экономическая эффективность их получения и применения, полная независимость производства от кли­матических и почвенных условий, практическая неисчерпа­емость сырьевых ресурсов и возможность выпуска волокон с новыми, невиданными ранее свойствами. Так, затраты в человеко-днях на производство 1 т волокна составляют: для шерсти — 400, для хлопка — 238, а для вискозного штапеля — всего 50. Если свойства природных волокон изменяются в узких пределах, то химические волокна мо­гут обладать комплексом заранее заданных свойств в зави­симости от их будущего назначения. Из химических воло­кон вырабатываются товары широкого потребления — ткани, трикотаж, меховые изделия, одежда, обувь, обив­ка, спортинвентарь, драпировка, щетки, бортовая ткань, галантерея, заменители кожи, а также технические изде­лия — корд, фильтровальные ткани, обивка для машин, рыболовные снасти, не гниющие в воде, канаты, паруси­на, парашюты, аэростаты, скафандры, искусственная щетина, приводные ремни, брезенты высокой прочности, по­жарные рукава, шланги, транспортерные ленты, хирурги­ческие нитки, различная спецодежда и т. п. Химические волокна используются для герметизации и уплотнения ап­паратов, работающих в агрессивных средах.

Технологические процессы производства химических волокон

В производстве различных химических волокон из при­родных полимеров и из смол имеется много общего, хотя каждый метод одновременно обладает своими характерны­ми особенностями. Принципиальная схема производства химических волокон независимо от исходного сырья делит­ся на четыре стадии:

1) получение исходного материала;

2) приготовление прядильной массы;

3) формование волокна;

4) отделка волокна.

Получение исходного материала может быть осущест­влено не из любого материала, а только из такого, молеку­лы которого обладают строгой линейной или малоразветвленной структурой. Если сырьем является природное вы­сокомолекулярное соединение, то его предварительно необходимо очистить от примесей. Для синтетических во­локон это синтез полимеров — получение смолы.

Приготовление прядильной массы. Для получения ис­кусственных волокон на основе эфиров целлюлозы их раст­воряют в 5-6-процентном растворе едкого натра и таким образом получают прядильный раствор. Прядильную мас­су для изготовления синтетических волокон готовят раст­ворением или расплавлением полимера.

Формование волокна, или прядение, заключается в вы­тягивании нити из раствора или расплава полимера. С этой целью раствор или расплав продавливают через очень ма­ленькие отверстия — фильеры (рис. 33). Тонкие струйки раствора или расплава, выходящие через фильеры, обра­батывают химическими реагентами или охлаждают, в ре­зультате чего они твердеют и превращаются в нити.

Фильеры устанавливают на прядильной машине. Каж­дая машина снабжена 60-100 фильерами. Существует два способа формования волокна — мокрый и сухой.

Мокрый способ используется в случае прядения волок­на из раствора (рис.34). Прядильный раствор продавли­вается через отверстия-фильеры и попадает в раствор, на­ходящийся в осадительной ванне.

Выдавливаемые через фильеры струйки .прядильного ра­створа реагируют с раствором осадильной ванны с образова­нием нитей волокна, которые наматываются на бобину.

Мокрый способ используют для изготовления искус­ственных волокон — вискозного, медно-аммиачного, иног­да — синтетических волокон.

Сухой способ применяется в случае прядения волокна из раствора или из расплава полимера. При сухом формо­вании волокна (рис. 35) попадают в виде тонких струек в шахту прядильной машины, в которую поступает нагре­тый воздух. Сухой способ применяют для получения ис­кусственных волокон, например ацетатного, а также неко­торых синтетических волокон.

Отделка волокна включает удаление загрязнений, суш­ку, в случае необходимости — его отбеливание и окраску. Как правило, все волокна подвергают обработке жиросо-держащими растворами для облегчения их переработки в процессах ткачества, вязания и др.

22. Технология производства серной кислоты