Тема 5. Химико-технологические процессы

Роль химико-технологических процессов в системе технологий. Определение химико-технологического процесса (ХТП). Химические превращения, физические, физико-химические процессы, лежащие в основе современных химических производств.

Стадии ХТП. Технологический режим - важный фактор функционирования ХТП. Технологическая классификация ХТП. Факторы, имеющие значение для ХТП.

Классификация ХТП по способу организации процессов. Характеристика и принципиальные схемы периодических, непрерывных и комбинированных ХТП.

Деление процессов по направлению движения материальных и тепловых потоков, характеристика прямоточных, противоточных, с перекрестным и смешанными потоками.

Классификация ХТП по агрегатному состоянию системы реагирующих веществ. Понятия «фаза», «гомогенная система», «гетерогенная система». Сведение гетерогенных процессов к гомогенным - путь интенсификации химического производства.

Деление ХТП по виду используемого сырья. Их характеристика и особенности.

Химические реакции, составляющие основу ХТП: простые, сложные, обратимые, необратимые, идущие с выделением (поглощением) теплоты.

Эндотермические и экзотермические ХТП. Примеры этих процессов. Совмещение эндотермических и экзотермических эффектов в одном технологическом процессе - направление экономии топлива, электроэнергии. Понятие «автотермичный режим». Примеры промышленных ХТП, в которых используется автотермичный режим.

Понятие «суммарной скорости» и определяющей стадии ХТП. Повышение скорости медленной стадии - путь ускорения ХТП. Диффузные, кинетические, переходный режимы протекания реакций.

Определение скорости гомогенных и гетерогенных реакций, лежащих в основе ХТП. Принципы интенсификации ХТП.

Равновесие обратимых процессов. Влияние условий процесса на равновесие. Принцип Ле-Шателье. Количественное определение подвижного равновесия. Константа равновесия.

Понятия «выход продукта», «равновесный выход продукта», «фактический выход продукта». Факторы, влияющие на выход продуктов. Обоснование выбора рациональных путей ускорения ХТП. Перспективные направления развития ХТП.

Тема 6. Высокотемпературные процессы в

ПРОИЗВОДСТВЕ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Характеристика высокотемпературных процессов (ВТП). Причины распространения ВТП в промышленности. Примеры ВТП. Эндотермические и экзотермические обратимые процессы, их применение в отраслях промышленности.

Понятие «гетерогенные процессы». Факторы, влияющие на скорость диффузии, коэффициент диффузии для газов, жидкостей, твердых тел. Зависимость скорости диффузии от температуры.

Технологические и экономические требования, ограничивающие увеличение температуры при проведении процессов.

Типовое оборудование современных ВТП. Характеристика промышленных печей, их классификация но отраслям, технологическому назначению, способу нагрева, тепловой энергии, загрузке. Принципы сравнительной оценки печей.

Недостатки ВТП. Тенденции совершенствования BTП.

ВТП в черной металлургии. Доменный процесс. Исходные материалы для производства чугуна. Зависимость технологического режима, качества продукта от подготовки руды к плавке. Сущность процесса доменной плавки и схема принципа работы доменной печи.

Характеристика и классификация чугуна по назначению, химическому составу.

Показатели работы доменной печи: производительность, коэффициент использования объема печи, экономичность. Факторы, влияющие на технико-экономические показатели работы доменной печи.

Производство стали. Характеристика и классификация стали. Оборудование для выплавки стали. Сущность процесса производства стали. Кислородно-конверторный способ выплавки стали. Стадии получения стали в конверторах. Понятия «кипящая», «спокойная», «полуспокойная» сталь, «низколегированная» сталь. Показатели работы конверторов: продолжительность плавки, удельный расход кислорода.

Мартеновский способ получения стали из чугуна. Характеристика технологических и технико-экономических показателей процесса. Причины перестройки мартеновских печей в двухванные.

Основной и кислый мартеновские процессы. Скрап-процесс и скрап-рудный процесс. Достоинства мартеновского процесса.

Выплавка стали в электрических печах. Преимущества и недостатки электрометаллургии. Дуговые, индукционные печи, их назначение, характеристики, принцип работы.

Производство стали особо высокой чистоты. Электронно-лучевой переплав, его характеристика. Пути улучшения качества стали.

Внедоменные способы получения стали. Восстановление железа в кипящем слое, получение губчатого железа. Металлизация рудно-угольных флюсовых окатышей. Сущность методов, их преимущества, недостатки. Характеристика оборудования.

Направления интенсификации процессов в черной металлургии.

Способы разливки стали. Разливка сверху и сифоном. Непрерывный метод разливки стали. Преимущества непрерывной разливки стали.

ВТП в производстве цветных металлов. Зависимость ведущих отраслей промышленности от совершенствования технологии производства цветных металлов. Пирометаллургический и гидрометаллургический способы извлечения меди из руд. Основные стадии пирометаллургического процесса. Понятие «черная медь». Способы рафинирования меди. Пути совершенствования пирометаллургических процессов: обжиг в кипящем слое.

Магниетермия. Сущность метода, краткая характеристика оборудования для его осуществления.