1. Основные направления развития химической технологии. Организационные технологии проектирования производственных систем. Нормативная база проектирования.

Ключевой проблемой современной химической технологии получения полимерных материалов продолжает оставаться проблема «структура – свойство». Она составляет предмет исследования ряда частично перекрывающихся научных дисциплин – физики полимеров, механики полимеров, реологии полимеров, полимерного материаловеде-ния и других. Несмотря на крупные достижения в области теории строения высокомолекулярных соединений, большинство технических достижений по созданию новых полимеров и композиционных материалов базируется на экспериментальных исследованиях. Особенно это относится к многообразным композиционным материалам, компоненты которых часто подбираются на основании самых общих рассуждений. Исследованиями технологических свойств или перерабатываемости, также как и поисками областей применения новых полимерных материалов, занимаются с давних пор. В ходе этих исследований оценивается комплекс реологических, физико-химических, механических свойств, возможность переработки на стандартном и нестандартном оборудовании. Сами эти исследования увязывают с условиями синтеза полимерных материалов. Используя обратную связь и своевременно корректируя условия синтеза на основании данных о перерабатываемо-сти, можно довести разработку нового материала до успешного конца и, наоборот, если эта стадия исследования проводится отдельно, самостоятельно, то очень велика вероятность неудачи. Неправильный выбор методики оценки технологических свойств или неправильно выбранные ориентиры для сравнения могут свести на нет весьма перспективные разработки. Задача материаловедения заключается в исследовании поведения новых полимерных материалов при эксплуатации в различных условиях: в тропиках или в Антарктиде анализ полученных данных позволяет уточнить области применения, сроки использования, необходимость стабилизации и модернизации и т. п.

При разработке новых полимерных материалов обычно стремятся использовать уже имеющуюся технологию или хотя бы часть уже из-вестных элементов полимеризационного процесса. Это экономит время разработки и средства. Очень показателен в этом отношении следую-щий пример. Ударопрочные смеси полистирола с каучуком получали смешением на вальцах или в смесителях тяжелого типа еще до Второй мировой войны. В середине 50-х годов в США появились патенты по привитой сополимеризации стирола на растворенный в нем каучук. Од-нако эти процессы получения ударопрочного полистирола были очень дорогими и сложными. И только после того как стало ясно, что для син-теза УПС можно, с небольшими изменениями, использовать существо-вавшие, хорошо отработанные технологические процессы непрерывной блочной и суспензионной полимеризации, началось бурное развитие нового производства, превратившегося в крупнотоннажное.

Полимерная отрасль промышленности представляет собой сово-купность действующих и строящихся предприятий, причем среди пер-вых можно всегда выделить производства морально устаревшие, несо вершенные, находящиеся в стадии освоения. Все производства нужда-ются в постепенном обновлении технологии, часто потребность в таком обновлении опережает темпы износа основного оборудования. Усовершенствование полимеризационных процессов бывает на-правлено, прежде всего, на повышение производительности и снижение производственных затрат. Повышения производительности технологи-ческой линии можно достигнуть двумя путями:

• модернизацией оборудования;

• ускорением собственно полимеризационного процесса за счет повышения концентраций реагирующих мономеров, повыше-ния температуры реакции, использования более активных ка-тализаторов или инициаторов и т. п.

В целом возможен комбинированный подход, предполагающий одновременно оба пути. Модификация полимерных материалов с целью придания им но-вых специальных характеристик, или изменение баланса свойств, может осуществляться разными приемами, как на стадии синтеза, так и на лю-бой последующей стадии обработки или переработки материала. Осо-бенно большие возможности имеются в том случае, когда на основе ба-зового полимера готовятся разнообразные композиции, содержащие на-полнители, модификаторы, пластификаторы и т. п. Резко возросшие во всем мире за последние годы требования к охране окружающей среды и экономии электроэнергии остро поставили очень важный для химической промышленности вопрос об утилизации химических отходов. При этом изменились представления об эконо-мичности тех или иных решений. Например, сжигание отходов еще со-всем недавно считалось чуть ли не наиболее приемлемым выходом из положения и проектировщики обычно закладывали в проекты установ-ки для сжигания отходов. Однако если учесть, что на сжигание нужно расходовать энергию, и вместо жидких или твердых отходов появляют-ся нежелательные продукты сгорания, то этот способ явно малоэффек-тивен.