- •Системи технологій (за видами діяльності)
- •Розділ 1. Промисловість України
- •1.1. Загальна характеристика промисловості
- •1.2. Одиниці виміру фізичних величин, фізичні властивості матеріалів і робочих агентів
- •1.3. Властивості сировини, кінцевих продуктів і робочих агентів
- •Розділ 2. Теоретичні засади технології
- •2.1. Основні технологічні поняття та визначення
- •2.2. Класифікація технологічних процесів та апаратів технології
- •2.3. Фізико-хімічні та біохімічні закономірності в технології
- •2.3.7. Закони зберігання маси та енергії в умовах рівноваги систем
- •2.3.2. Кінетика технологічних процесів
- •2.4. Технологічні закономірності технології
- •2.4.1. Використання законів фундаментальних наук
- •2.4.2. Принципи ресурса- ma енергозбереження в технології
- •2.4.3. Принцип інтенсифікації процесів
- •2.4.4. Принцип найкращого використання устаткування
- •2.4.5. Принцип оптимального варіанту
- •Контрольні запитання до 2-ї глави
- •Розділ 3. Технологічна лінія як система
- •3.1. Загальні уявлення про систему
- •3.2. Технологічна система
- •3.3. Система керування підприємством
- •3.3.1. Визначення системи керування
- •3.3.2. Виявлення і аналіз проблем та суперечностей
- •3.3.3. Структура управління
- •3.4. Моделювання систем керування (управління)
- •3.4.1. Загальна постановка завдань моделювання
- •3.4.2. Складання моделі для визначення собівартості продукції
- •3.5. Технічниий рівнь об'єктів технології
- •3.5.1. Показники якості технологічних процесів
- •3.5.2. Номенклатура показників якості технічних об'єктів
- •3.5.3. Методи визначення показників якості технічної продукції
- •3.5.4. Економічна оцінка технічного рівня
- •9. Економічна оцінка технічного рівня.
- •Розділ 4. Основні процеси, машини та апарати будь-якої технології
- •4.1. Класифікація процесів та апаратів в технології
- •4.2. Механічні процеси
- •4.2.1. Подрібнення
- •4.2.2. Класифікація подрібнювачів
- •4.3. Перемішування
- •4.4. Гідродинамічні процеси
- •4.4.1. Класифікація і характеристика неоднорідних систем
- •4.4.2. Осідання в гравітаційному полі
- •4.4.3. Фільтрування
- •4.4.4 Відцентрові методи розподілу неоднорідних систем
- •4.5. Теплові процеси
- •4.5.7. Теплопередача
- •4.5.2. Тепловіддача при зміні агрегатного стану речовини
- •4.5.3. Конструкції теплообмінників
- •4.5.4. Випарювання
- •4.4.5 Конденсація
- •4.6. Масообмінні процеси
- •4.6.1. Класифікація масообмінних процесів
- •4.6.2. Масопередача
- •Загальні відомості
- •Матеріальний баланс повітряної сушарки
- •4.6.4 Кристалізація
- •4.6.5. Перегонка і ректифікація
- •4.6.6. Сорбція
- •4.6.7. Екстрагування
- •4.7. Штучне охолодження
- •4.8. Хімічні та біохімічні перетворення
- •4.8.1. Хімічна кінетика
- •4.8.2. Кінетика мікробіологічних процесів
- •Контрольні запитання до 4-го розділу
- •Розділ 5. Металургійний комплекс
- •5.1. Загальна характеристика металургійного комплексу
- •5.2. Технологія чавуну
- •5.3. Характеристика, хімічний склад і класифікація чавуну
- •5.4. Виробництво сталі
- •5.4.1. Класифікація сталі та її технологія
- •Електричні печі
- •5.4.2. Безчавунне виробництво сталі
- •5.4.3. Рафінування та розливання сталі
- •5.4.4. Виготовлення виробів тиском
- •5.5. Технологія кольорових металів
- •5.5.1. Класифікація кольорових металів
- •5.5.2. Технологія міді
- •5.5.3. Технологія алюмінію
- •5.6. Технологія магнію і титану
- •5.25. Схема електролізера
- •5.7. Корозія та антикорозійні заходи
- •5.7.1. Причини виненкнення корозії
- •5.7.2. Захист металів від корозії
- •Контрольні запитання до 5 розділу
- •Розділ 6. Паливно-енергетичний комплекс
- •6.1. Загальна характеристика паливно-енергетичного комплексу
- •6.2. Паливо
- •6.3. Характеристика підприємств для вироблення електроенергії
- •6.4. Технологічна схема вироблення електроенергії
- •6.5. Паротурбінні (теплові) електростанції
- •6.6. Електрогенератори
- •6.7. Атомні електростанції
- •6.8. Гідроелектростанції
- •6.9. Електричні мережі
- •Контрольні запитання до 6-го розділу.
- •Розділ 7. Будівельні матеріальні
- •7.2. Гіпсові в'яжучі матеріали
- •7.2.1. Виробництво гіпсових в'яжучих при низькотемпературному випалюванні
- •7.3. Повітряне вапно
- •7.3.1. Вапно-випалювальні печі
- •7.3.2. Фізико-хімічні основи процесу гасіння вапна
- •7.3.3. Мелене негашене вапно
- •7.3.4. Тверднення вапняного розчину
- •7.3.5. Властивості і застосування вапна
- •7.4. Технологія цементу
- •7.4.1. Сировина для цементу
- •7.4.2. Технологічна схема виробництва цементу
- •7.5. Цегла та черепиця
- •7.5.1. Сировина для виробництва цегли та черепиці
- •7.5.2. Формування цегли, та глиняно/черепиці
- •7.6. Керамічні вироби
- •7.6.1. Класифікація керамічних виробів
- •7.6.2. Керамічна плитка
- •7.7. Переробка деревини
- •7.8. Вироблеництво скла
- •Контрольні запитання до 7-го розділу
- •5. Технологія цементу.
- •7. Виробництво скла.
- •Розділ 8. Машинобудівний комплекс
- •8.1. Загальна характеристика машинобудівного комплексу
- •8.2. Конструкційні матеріали в машинобудуванні
- •8.3. Антифрикційні сплави
- •8.4. Матеріали на основі порошкової металургії
- •8.5. Композиційні матеріали
- •8.6. Мастильні матеріали та допоміжні матеріали
- •8.7. Антифрикційний чавун і його властивості
- •Контрольні запитання до 8 розділу
- •1. Загальна характеристика машинобудівного комплексу.
- •Розділ 9. Легка промисловість
- •9.1. Загальна характеристика легкої промисловості
- •9.2. Текстильна промисловість
- •9.3. Шкіряна і взуттєва промисловість
- •9.4. Швейна промисловість
- •9.5. Виробництво хімічних волокон
- •9.6. Виробництво паперу
- •9.6.1. Виробництво паперу та сировина для його виготовлення
- •9.6.2. Технологій виготовлення паперової маси
- •9.6.3. Виготовлення паперу
- •Контрольні запитання до 9-го розділу
- •1. Загальна характеристика легкої промисловості.
- •13. Виготовлення паперу.
- •Розділ 10. Хімічна промисловість
- •10.1. Загальна характеристика хімічної промисловості
- •10.2. Виробництво пластичних мас
- •10.2.1. Будова та структура пластичних мас
- •10.2.2. Пластмаси на основі продуктів ланцюгової полімеризації
- •10.2.3. Пластмаси на основі продуктів поліконденсації і ступеневої полімеризації
- •10.2.4. Пластмаси на основі природних полімерів
- •10.2.5. Переробка полімерів у вироби
- •10.3. Гума і гумові технічні вироби
- •10.4. Виробництво добрив
- •10.5. Виробництво миючих засобів
- •10.5.1. Миючі засоби
- •10.5.2. Сполуки і властивості миючих засобів
- •10.5.3. Класифікація миючих засобів
- •10.6. Процеси переробки нафти та нафтопродуктів
- •10.6.1. Фракційна переробка нафти
- •10.6.2. Фракційна переробка нафти
- •10.6.3. Високотемпературна переробка нафти
- •10.6.4. Коксування кам'яного вугілля
- •10.7. Виробництво кислот та лугів
- •10.8. Виробництво сірчаної кислоти
- •10.9. Виробництво хлору, водню та їдкого натру
- •10.10. Виробництво пеніциліну
- •10.11. Виготовлення лаку
- •Контрольні запитання до 10 розділу
- •Розділ 11. Загальна характеристика харчових виробництв
- •11.1. Харчування та харчові продукти
- •11.2. Сировина та асортимент харчових продуктів
- •11.3. Класифікація харчових виробництв
- •Контрольні запитання до 11-го розділу
- •Розділ 12. Технологія олії
- •12.1. Сировина для виготовлення олії і асортимент готової продукції
- •12.2. Технологічна схема виробництва олії
- •12.3. Екстрагування макухи
- •12.5. Гідрогенізація жирів
- •12.6. Технологія маргарину
- •Контрольні запитання до 12-го розділу
- •Розділ 13. Технологія кондитерських виробів
- •13.1. Сировина та асортимент кондитерських виробів
- •13.2. Технологія карамелі
- •13.3. Технології шоколаду
- •13.4. Технологія цукерок
- •13.5. Технологія мармеладу та пастили
- •13.6. Технологія мучних кондитерських виробів
- •Контрольні запитання до 13-ї глави
- •Розділ 14. Технологія молочних виробів
- •14.1. Склад та властивості молока
- •14.2. Технологія переробки молока
- •14.3. Виробництво морозива
- •14.4. Технологія сиру
- •14.4.1. Класифікація сирів
- •14.4.2. Технологія твердих сичужних сирів
- •14.5. Виробництво кисломолочного сиру (творогу)
- •14.6. Виробництво вершкового масла
- •6 Проміжний банк, 8 — сепаратор для одержання високожирних
- •Контрольні запитання до 14 глави:
- •Розділ 15. Технологія м'ясних виробів
- •15.1. Сировина для виробництва м'ясних виробів та асортимент продукції
- •15.2. Технологічна лінія виробництва ковбаси
- •15.3. Технологія сирокопчених ковбас
- •Контрольні запитання до 15 розділу
- •Розділ 16. Переробка, плодоовочевої сировини
- •16.1. Асортимент продукції при переробці овочів та плодів
- •16.2.Технологічна схема консервування, основні операції та устаткування
- •16.3. Технологічна лінія "Комплекс" для виробництва зеленого горошку
- •16.4. Контроль виробництва консервів
- •16.5. Квашення плодів і ягід
- •Контрольні запитання до 16-го розділу.
- •Розділ 17. Зберігання та переробка зерна
- •17.1. Загальні відомості про зерно та продукти його переробки
- •17.2. Технологічна лінія та устаткування для зберігання зерна
- •17.3. Сушіння та активне вентилювання зерна
- •17.4. Контроль та керування процесом зберігання зерна
- •Контрольні запитання до 17 розділу
- •Розділ 18. Технологія борошна
- •18.1. Сировина та асортимент продукції
- •Контрольні запитання до 18—їглави
- •Розділ 19. Технологія крупів
- •19.1. Асортимент крупів та сировина для їх виробництва
- •19.2. Хімічний склад крупів та норми виходу продукції
- •19.3. Підготовка зерна для переробки в крупи
- •19.4. Загальні принципи переробки зерна в крупи
- •Контрольні запитання до 19-го розділу
- •Розділ 20. Технологія хліба і макаронів
- •20.1. Сировина для виготовлення хліба і макаронів та асортимент продукції
- •20.2. Основні технологічні операції виробництва хліба
- •20.3. Технологічна схема виробництва хліба та основне устаткування
- •20.4. Контроль та керування технологічним процесом хлібопекарського виробництва
- •20.5. Технологічна схема виробництва макаронів
- •20.6. Пакування та зберігання макаронних виробів
- •20.7. Контроль та управління макаронним виробництвом
- •Контрольні запитання до 20 розділу
- •Розділ 21. Виробництво етилового спирту
- •21.1. Загальна характеристика бродильних виробництв
- •21.2. Сировина для виробництва спирту, показники якості сировини і готової продукції
- •21.3. Виробництво етилового спирту з крохмалевмісної сировини
- •21.4. Розварювання сировини
- •21.5. Зброджування оцукреної маси
- •21.6. Вилучення спирту
- •21.7. Особливості виробництва спирту із меляси
- •21.8. Контроль та управління технологічним процесом
- •Контрольні запитання до 21-го розділу
- •Розділ 22. Виробництво пива та безалкогольних напоїв
- •22.1. Сировина для виробництва пива, показники якості сировини і готової продукції
- •22.2. Технологічна схема виробництва пива
- •5__Змішувач для одержанні суспензії; 6— фільтр;
- •22.3. Виробництво безалкогольних напоїв
- •Контрольні запитання до 22-го розділу
- •Розділ 23. Виробництво вина
- •23.1. Сировина для виробництва вин
- •23.2. Технологічний процес виробництва виноградних вин
- •23.3. Особливості виробництва ігристих вин
- •23.4. Особливості виробництва кон'яку
- •23.5. Лінії первинного та вторинного виноробства
- •Контрольні запитання до 23-го розділу
- •Розділ 24. Технологія цукру
- •24.1. Сировина для виробництва цукру
- •24.2. Технологічна схема цукробурякового заводу
- •24.3. Контроль та керування технологічним процесом бурякоцукрового виробництва
- •Контрольні запитання до 24-го розділу
- •Розділ 25. Виробництво крохмалю і крохмальної патоки
- •25.1. Сировина для виробництва крохмалю, показники якості сировини і готової продукції
- •25.2. Технологічна схема виробництва крохмалю
- •25.3. Технологічна схема виробництва крохмальної патоки
- •25.4. Контроль і керування технологічним процесом виробництва патоки
- •Розділ 26. Викиди в довкілля
- •26.1. Утворення шкідливих викидів на підприємствах та в побуті
- •26.2. Води в промисловості
- •26.5. Очищення газових (повітряних) викидів
- •26.6. Знешкодження твердих побутових відходів
- •26.6.1. Проблеми тпв в Україні
- •26.6.2. Варіанти утилізації тпв
- •Контрольні запитання до 26-го розділу
6.2. Паливо
До основних видів палива відносять кам'яне вугілля, нафту, природний газ, дрова, торф, горючі сланці, а також продукти переробки цих природних видів палива — кам'яновугільний кокс, деревне вугілля, коксовий газ., продукти переробки нафти (ма-
293
зут, дизельне, реактивне паливо, тощо). В розвинутих країнах на душу населення витрачають до 10т умовного палива (29200 кДж/кг) щорічно.
Нафта є зараз чи ненайважливішим видом палива. її видобуток складає в світі — 3,6 млрд. т, а в Україні — 3,8 млн. т. (76 кг на душу населення), що явно недостатньо для внутрішніх потреб. У зв'язку — з нестабільністю ринку нафти є необхідність розширити її видобуток.
Резервом для збільшення видобутку нафти в Україні є не-розвідані її поклади в глибинах Дніпровсько-Донецької западини, Передкарпатського прогину, Волинсько-Подільської нафтогазоносної області та Азово-Чорноморського шельфу. Питома теплота згоряння нафти складає 40000 Дж/кг. Нафту добувають з свердловин із яких нафта виходить на поверхню фонтанами.
Кам'яне вугілля є головним видом природного палива. Виробництво вугілля в Україні Складає (80...85) млн. т щорічно (а в світі — 4,3 млрд. т). Воно містить 75% вуглецю, (3... 12)% вологи, (2...4)% сірки (головним чином, у складі сірчаного колчедану) і (12...20)% негорючих мінералів, що переходять при горінні в золу. Кам'яне вугілля складає зараз 1/3 загального споживання палива. На початку XX століття було 2/3. Питома теплота згоряння кам'яного вугілля складає (22000...30000) кДж/кг. Вугілля спалюють у топках теплових електростанцій, нагрівальних печах, газогенераторах і ін.
Крім того, кам'яне вугілля служить сировиною для одержання коксу, штучного рідкого палива, тощо. Україна має значні запаси кам'яного вугілля, що дає змогу повністю забезпечити потреби економіки. Вугілля добувають в підземних копалинах, які мають потужність (товщину) від 0,5доЗ,5м.Ау відкритих наземних родовищах товщина значно більша.
Кам'яновугільний кокс одержують у результаті теплової обробки коксового вугілля при температурі (1000... 1100) °С без доступу повітря. При коксуванні вугілля одержують крім коксу коксовий газ, смолу і підсмолені води з аміаком.
Кокс уявляє собою міцні, шпаруваті шматки різних розмірів і має колір від блискучого сріблистого до матового темно-сірого. Питома теплота згоряння коксу близько 30000 кДж/кг; містить вологи (2...4)%; мінеральних з'єднань — (7... 13)%, сірки — (0,6...2)%; інше — вуглець. Основна маса коксу випалюється для домнової плавки, і його називають домновим. Для виплавки ча-
294
вуну у вагранках застосовують ливарний кокс зі зниженим вмістом сірки (не більш 1%).
Кращою сировиною для одержання коксу є коксівне вугілля, запаси яких дуже обмежені. Змішуючи різні сорти вугілля, близькі за властивостями до коксових, складають шихту, що завантажують у камерну коксову піч.
Сучасна коксова піч уявляє собою камеру, що обігрівається, розміром 14 х 0,4 х 4 м, виконану з вогнетривкої динасової цегли і яка вміщує понад 15т шихти. Камери групуються в коксові батареї. Одна батарея має до 70 камер. Число печей у батареї таке, що при послідовному їхньому завантаженні кокс видається майже безупинно до закінчення процесу коксування. Гарячий коксовий газ, прогріваючи стінку камери, підтримує в ній температуру в межах (1100.. 1200) °С. Вугілля витримують у печі без доступу повітря (14... 17) годин доти, доки воно не спечеться в суцільну масу, яка називається "коксовим тістечком". Леткі продукти коксування по газопроводу відводяться для по дальшої переробки.
Готовий кокс, знімають з дверей камер і вивантажують його коксовиштовхувачем у тушильний вагон і відвозять на спеціальну ділянку, де гасять водою чи інертними газами. Леткі продукти коксування, що містяться в коксовому газі, залишають пекти при (1700..800) °С у вигляді парогазової суміші, з якої при послідовному охолодженні виділяється кам'яновугільна смола, над-смольна вода, сирий бензол і гази (аміак, сірководень).
З 1 т шихти при коксуванні виходить 730 кг коксу, 30 кг кам'яновугільної смоли, 80 кг надсмольної води, 10 кг бензольних вуглеводнів, 3 кг аміаку і 140 кг сухого коксового газу.
Отримані продукти розділяють на фракції; з них багатостадійною переробкою одержують кілька сотен органічних речовин. Так, кам'яновугільна смола містить понад 300 речовин, причому близько (50. ..60%) від маси смоли складають висококиплячі продукти з великою молекулярною масою. Смолу піддають розгонці на фракції, з яких потім виділяють індивідуальні речовини, такі як фенол, нафталін, антрацен, піридин і ін.
Залишок після перегонки смоли — пек використовують для виготовлення пластмас, електродів електричних печей, у дорожнім будівництві.
Надсмольна вода містить розчинений аміак і різні солі амонію, що утворюються в результаті взаємодії аміаку з іншими компонентами коксового газу при його охолодженні. Переробка
295
надсмольної воды полягає у виділенні з неї аміаку при нагріванні її парою і обробці вапняним молоком. Аміак використовується потім для одержання сульфату амонію в сатураторах. Феноли, що містяться в надсмольній воді, відганяються, а потім витягаються розчином гідроксиду натрія.
Сирий бензол уявляє собою складну суміш різноманітних індивідуальних хімічних сполук, які застосовувуються у виробництві полімерів, барвників, вибухових речовин, миючих засобів, лікарських препаратів. Сирий бензол розділяють розгонкою за температурою кипіння на різні фракції.
Скрапленням називають переведення речовини із газоподібного стану в рідинний. Це можливо здійснити при температурах менше критичних. В промисловості це відбувається при температурах нижче -50 °С стисненням газу компресорами з температурною конденсацією в теплообмінниках, що охолоджуються водою або охолоджуючою ропою. Сучасні методи скраплення газів засновані на використанні глибокого охолодження в детандерах.
Скраплений газ. Природний газ містить значну кількість відносно важких вуглеводнів (етан, пропан, бутан, пентан та вищі вуглеводні), які використовуються в якості побутового та моторного палива і сировини для хімічної промисловості. Перша стадія відокремлення важких вуглеводнів від природного газу і перехід їх в скраплений стан проводяться на промислових установках в місцях видобутку газу для попередження ускладнень в магістральних газопроводах. На промислових установках від природного газу відокремлюється приблизно 36% етану, 65% пропану, 74% бутану і 94% пентану та вищих компонентів. Для отримання товарного етану суміш газів, що отримується на промислових установках, фракціонується в заводських умовах.
Частина скраплених газів споживається при нафтовидобутку із свердловин зі зниженим тиском в технологіях змішуваного витиснення для підвищення нафтовіддачі пластів. Пропаїї-бутано-ва суміш приблизно в різних обсягах використовується в житлово-побутовому та комерційному секторах і на транспорті.
Етан споживаєся також для виробництва етилену — основної сировини при виробництві полімерних матеріалів.
Деревне вугілля випалюють із дров у печах при сухій перегонці без доступу повітря. Питома теплота згоряння сухих дров різних порід майже однакова і складає близько 20000 кДж/кг. Для обвуглювання достатня температура (400...450) °С. У дерев-
296
ному вугіллі сірки міститься (0,05...0,15)%, непальних з'єднань — (1..3)%; питома теплота згоряння його — 34000 кДж/кг. Деревне вугілля використовується для нагрівання ковальських горнів і при цементації сталі.
Мазутом називають залишок від перегонки нафти, що складає (40..50)% від її маси. Питома теплота згоряння мазуту дуже висока (44000...46000) кДж/кг. Мазутом нагрівають мартенівські, відбивні печі і печі термічних цехів. Мазут використовують також на теплових електростанціях.
Природний газ складається в основному (до 99,9%) з вуглеводнів: нижча об'ємна теплота згоряння його складає 33000, а в окремих родовищах досягає 65000. Великою превагою природних газів є відсутність у них отрутного окису вуглецю.
Коксовий газ уявляє собою суміш, що містить водень — (50..60)%, метан — (20..35)%, оксид вуглецю СО (II) (4,5...4,7)%, оксид вуглецю (ІУ) (вуглекислий газ) — (1,8...4,0)%, азот — (5... 10)% й інші гази, а також водяну пару. При коксуванні 1 т вугілля відходить звичайно (300..320) газу. Об'ємна теплота згоряння його досягає 19000. Коксовим газом нагрівають мартенівські печі, на ньому працюють двигуни внутрішнього згоряння.