Химическая технология это кратко

Обновлено: 02.07.2024

Технология в переводе с греческого - наука о ремеслах, она изучает пути и методы превращения каких-либо исходных материалов в предметы потребления или средства производства.

Видов технологий много. Их можно разделить на механические и химические. В механических технологиях изменяется форма и величина исходных веществ, а молекулярный состав остается неизменным. Химические технологии основаны на том, что продукты изготавливаются из сырья с помощью химических и физико-химических процессов.

Примеры механических технологий: обработка металлов (обработка резанием, штамповка, ковка, шлифовка), изготовление тканей, получение изделий из пластмасс и др.

В тоже время в химических технологиях используются часто и механические процессы.

К механическим процессам относятся: дробление, смешение разнородных материалов, измельчение, сжатие газов, перемещение жидкостей и т. д.

Химическими и физико-химическими процессами являются: химические реакции, горение, растворение, перегонка и т.д.(приведите еще примеры).

Химическая технология – это теоретическая база создания новых и усовершенствования существующих производств.

Химические производства представляют собой совокупность большого числа взаимосвязанных процессов.

Основными элементами каждого химического производства и химико - технологического процесса считаются сырье, энергия и аппаратура. В настоящее время изучаются и другие важные элементы: физике - химические основы процесса (термодинамика, кинетика и др.), экономические показатели производства, системы и методы контроля за технологическим процессом и управления им, конструкцион­ные материалы для изготовления аппаратуры и др.

Все элементы производства исследуются в тесной взаимосвязи, а также с учетом экономики и новейших достижений науки и техники.

Основные понятия и термины:

Операция – механическое воздействие на материал, не приводящее к изменению его состава, например, дробление, транспортировка и взвешивание. Операции, как правило, выполняются машинами.

Процесс – последовательные и закономерные изменения в системе, приводящие к возникновению в ней новых свойств. К процессам относятся такие явления (изменения), как растворение твердых веществ или газов в жидкостях, кристаллизация твердых веществ из расплавов или растворов, химическое взаимодействие и т.п.

Процессы делятся на периодические и непрерывные.

Периодическими называются процессы, в которых основные стадии: загрузка, разогрев, химическое взаимодействие, охлаждение и выгрузка выполняются последовательно в одном аппарате. Интенсивность работы периодически действующих аппаратов сильно изменяется во времени: во время загрузки и разгрузки она равна нулю, а в период реакции она достигает максимума.

Непрерывными называются процессы, в которых основные стадии осуществляются одновременно и непрерывно. Интенсивность работы аппарата, в этом случае сохраняется практически постоянной. Непрерывно-действующие аппараты более производительные, их легче механизировать и автоматизировать.

Аппарат – устройство для реализации процесса.

Параметр – это какая-либо величина, характеризующая состояние вещества или условия работы аппарата. Наиболее важными параметрами являются температура, давление и концентрация.

Технологический режим – совокупность параметров, определяющих условия работы данного аппарата или системы аппаратов.

Работа аппаратов и установок характеризуется такими показателями, как выход продукта, производительность, мощность и интенсивность.

Выход продукта (Х)- это отношение количества фактически полученного продукта (Gфакт), к тому количеству, которое может образоваться в предположении, что реакция необратима (Gтеор):

Практический выход меньше теоретического из-за неполноты реакции и различных потерь.

Производительность аппарата, установки или цеха (Р) - это количество продукции, получаемое в единицу времени (τ):

P=Gфакт/τ [кг/сек; м 3 /ч.; т/ч; т/сут]

Мощность – это производительность, достигаемая в оптимальных условиях. Обычно производительность ниже мощности из-за различных нарушений режима или неплановых остановок.




Интенсивность аппарата (I) – это отношение производительности (Р) к какой-либо величине, характеризующей аппарат (по поверхности или объему):

I=P/F [кг/ч*м 2 ]; или I=P/V [кг/ч*м 3 ]

где F – рабочая поверхность аппарата, м 2 ; V – полный объем аппарата, м 3 .

Материальный поток – количество твердых, жидких или газообразных веществ, поступающих (или выходящих) в данный аппарат в единицу времени (кг/сек; т/сутки; м 3 /ч)

Расходный коэффициент – расход данного вида сырья, вспомогательных веществ или энергии на единицу продукции (φ т/т, м 3 /т, кВт*ч/т). Расходные коэффициенты зависят от качества сырья, способа производства, состояния оборудования и соблюдения норм технологического режима, они всегда выше теоретических.

Технологическая схема – описание или графическое изображение последовательности процессов, аппаратов и операций, необходимых для получения данного продукта из определенного вида сырья с их материальными потоками и энергетическими связями.

Количество химических веществ, используемых различными отраслями народного хозяйства, чрезвычайно велико. В связи с этим из совокупности химических технологий выделяют технологию неорганических веществ и технологию органических веществ. В свою очередь эти технологии включают в себя ряд отраслевых технологий.

Так технология неорганических веществ объединяет:

1. технологию основной химической промышленности – производство кислот, щелочей, солей и минеральных удобрений

2. технологию силикатов – производство вяжущих веществ, стекла, керамики, огнеупоров

3. технологию черных металлов

4. технологию цветных металлов и т. д.

Основная химическая промышленность является фундаментом химической промышленности.

Технология обслуживает нужды производства, поэтому цели и задачи технологии как науки определяются задачами производства.

Раздел 1. Развитие основной химической промышленности в России и мире.

1. Химическая технология. Основные понятия, определения

Технология в переводе с греческого - наука о ремеслах, она изучает пути и методы превращения каких-либо исходных материалов в предметы потребления или средства производства.

Видов технологий много. Их можно разделить на механические и химические. В механических технологиях изменяется форма и величина исходных веществ, а молекулярный состав остается неизменным. Химические технологии основаны на том, что продукты изготавливаются из сырья с помощью химических и физико-химических процессов.

Примеры механических технологий: обработка металлов (обработка резанием, штамповка, ковка, шлифовка), изготовление тканей, получение изделий из пластмасс и др.

В тоже время в химических технологиях используются часто и механические процессы.

К механическим процессам относятся: дробление, смешение разнородных материалов, измельчение, сжатие газов, перемещение жидкостей и т. д.

Химическими и физико-химическими процессами являются: химические реакции, горение, растворение, перегонка и т.д.(приведите еще примеры).

Химическая технология – это теоретическая база создания новых и усовершенствования существующих производств.

Химические производства представляют собой совокупность большого числа взаимосвязанных процессов.

Основными элементами каждого химического производства и химико - технологического процесса считаются сырье, энергия и аппаратура. В настоящее время изучаются и другие важные элементы: физике - химические основы процесса (термодинамика, кинетика и др.), экономические показатели производства, системы и методы контроля за технологическим процессом и управления им, конструкцион­ные материалы для изготовления аппаратуры и др.

Все элементы производства исследуются в тесной взаимосвязи, а также с учетом экономики и новейших достижений науки и техники.

Основные понятия и термины:

Операция – механическое воздействие на материал, не приводящее к изменению его состава, например, дробление, транспортировка и взвешивание. Операции, как правило, выполняются машинами.

Процесс – последовательные и закономерные изменения в системе, приводящие к возникновению в ней новых свойств. К процессам относятся такие явления (изменения), как растворение твердых веществ или газов в жидкостях, кристаллизация твердых веществ из расплавов или растворов, химическое взаимодействие и т.п.

Процессы делятся на периодические и непрерывные.

Периодическими называются процессы, в которых основные стадии: загрузка, разогрев, химическое взаимодействие, охлаждение и выгрузка выполняются последовательно в одном аппарате. Интенсивность работы периодически действующих аппаратов сильно изменяется во времени: во время загрузки и разгрузки она равна нулю, а в период реакции она достигает максимума.

Непрерывными называются процессы, в которых основные стадии осуществляются одновременно и непрерывно. Интенсивность работы аппарата, в этом случае сохраняется практически постоянной. Непрерывно-действующие аппараты более производительные, их легче механизировать и автоматизировать.

Аппарат – устройство для реализации процесса.

Параметр – это какая-либо величина, характеризующая состояние вещества или условия работы аппарата. Наиболее важными параметрами являются температура, давление и концентрация.

Технологический режим – совокупность параметров, определяющих условия работы данного аппарата или системы аппаратов.

Работа аппаратов и установок характеризуется такими показателями, как выход продукта, производительность, мощность и интенсивность.

Выход продукта (Х)- это отношение количества фактически полученного продукта (Gфакт), к тому количеству, которое может образоваться в предположении, что реакция необратима (Gтеор):

Практический выход меньше теоретического из-за неполноты реакции и различных потерь.

Производительность аппарата, установки или цеха (Р) - это количество продукции, получаемое в единицу времени (τ):

P=Gфакт/τ [кг/сек; м 3 /ч.; т/ч; т/сут]

Мощность – это производительность, достигаемая в оптимальных условиях. Обычно производительность ниже мощности из-за различных нарушений режима или неплановых остановок.

Интенсивность аппарата (I) – это отношение производительности (Р) к какой-либо величине, характеризующей аппарат (по поверхности или объему):

I=P/F [кг/ч*м 2 ]; или I=P/V [кг/ч*м 3 ]

где F – рабочая поверхность аппарата, м 2 ; V – полный объем аппарата, м 3 .

Материальный поток – количество твердых, жидких или газообразных веществ, поступающих (или выходящих) в данный аппарат в единицу времени (кг/сек; т/сутки; м 3 /ч)

Расходный коэффициент – расход данного вида сырья, вспомогательных веществ или энергии на единицу продукции (φ т/т, м 3 /т, кВт*ч/т). Расходные коэффициенты зависят от качества сырья, способа производства, состояния оборудования и соблюдения норм технологического режима, они всегда выше теоретических.

Технологическая схема – описание или графическое изображение последовательности процессов, аппаратов и операций, необходимых для получения данного продукта из определенного вида сырья с их материальными потоками и энергетическими связями.

Количество химических веществ, используемых различными отраслями народного хозяйства, чрезвычайно велико. В связи с этим из совокупности химических технологий выделяют технологию неорганических веществ и технологию органических веществ. В свою очередь эти технологии включают в себя ряд отраслевых технологий.

Так технология неорганических веществ объединяет:

1. технологию основной химической промышленности – производство кислот, щелочей, солей и минеральных удобрений

2. технологию силикатов – производство вяжущих веществ, стекла, керамики, огнеупоров

3. технологию черных металлов

4. технологию цветных металлов и т. д.

Основная химическая промышленность является фундаментом химической промышленности.

Технология обслуживает нужды производства, поэтому цели и задачи технологии как науки определяются задачами производства.

ХИМИ́ЧЕСКАЯ ТЕХНОЛО́ГИЯ, нау­ка о ра­цио­наль­ных, эко­но­ми­че­ски и эко­ло­ги­че­ски обос­но­ван­ных про­цес­сах, ме­то­дах и сред­ст­вах мас­со­вой хи­мич. пе­ре­ра­бот­ки сы­рья, по­лу­фаб­ри­ка­тов и пром. от­хо­дов в про­дук­ты по­треб­ле­ния и про­межу­точ­ные про­дук­ты, при­ме­няе­мые в разл. от­рас­лях ма­те­ри­аль­но­го про­из-ва. Ме­то­до­ло­гию Х. т. ис­поль­зу­ют не толь­ко в хи­ми­че­ской, но и во мно­гих др. отрас­лях пром-сти: неф­те­хи­ми­че­ской, ме­тал­лур­ги­че­ской, стро­ит. ма­те­риа­лов, сте­коль­ной, тек­стиль­ной, цел­лю­лоз­но-бу­маж­ной, фар­ма­цев­ти­че­ской, пи­ще­вой, энер­ге­ти­че­ской и др. Х. т., ис­поль­зуя дос­ти­же­ния ес­те­ст­вен­ных и тех­нич. на­ук, изу­ча­ет и раз­ра­ба­ты­ва­ет со­во­куп­ность фи­зич. и хи­мич. про­цес­сов, ма­шин и ап­па­ра­тов, оп­ти­маль­ные пу­ти управ­ле­ния ими при пром. хи­ми­че­ском про­из­вод­ст­ве разл. ве­ществ, про­дук­тов, ма­те­риа­лов и из­де­лий.

Ключевые слова конспекта: Химическая технология. Химические процессы, лежащие в основе производства аммиака и метанола. Характеристика этих процессов. Общие научные принципы химического производства. Биотехнология. Нанотехнология.

Химическая технология — это наука о наиболее эффективных методах и средствах переработки сырья (природных ресурсов) для получения веществ и материалов, используемых в различных отраслях хозяйства.

Область изучения химической технологии охватывает нефтехимию, целлюлозно-бумажную и пищевую промышленность, производство стройматериалов, чёрную и цветную металлургию и многие другие отрасли.

В курсе химии средней школы вы знакомились с важнейшими химическими производствами: чугуна и стали, алюминия, серной и азотной кислот, аммиака, полимеров, метанола и др. Обобщим представления о химическом производстве на примерах получения аммиака и метанола, которые имеют много общего.


Оба производства используют в качестве сырья природный газ метан. Из него путём конверсии (превращения) получают водород:

Необходимый для производства аммиака азот получают фракционной перегонкой жидкого воздуха.


В основе синтеза аммиака лежит химическая реакция, уравнение которой вы хорошо знаете:


Нетрудно убедиться, что эта характеристика справедлива и для реакции синтеза метанола:

В производстве метанола используется цинк-хромовый катализатор ZnO / Cr2O3 • СгO3.

Такими условиями являются:

  • увеличение концентрации исходных веществ и уменьшение концентрации продуктов, что достигается повышением давления (при этом аммиак и метанол превращаются в жидкость);
  • понижение температуры, согласно принципу Ле Шателье, так как реакции экзотермические (при этом резко уменьшается скорость реакций, поэтому их проводят при оптимальных температурах: 450—500 °С для аммиака и 370—400 °С для метанола).

Рассмотрим схему установки по производству аммиака и метанола. Реагирующие смеси тщательно очищают и подают в турбокомпрессор, где аммиак сжимают до 25—60 МПа, а метанол до 25—30 МПа, смешивают с циркуляционным газом и направляют в колонну синтеза.


Колонны синтеза имеют разную конструкцию. Рассмотрим колонну, совмещающую в одном корпусе катализаторную коробку и теплообменник.

Исходную смесь газов сначала нагревают в теплообменнике за счёт движущихся противотоком выходящих газов. Противоток — движение веществ навстречу друг другу с целью создания наилучших условий для обмена энергией.

При всех указанных условиях проведения реакции равновесный выход продуктов составляет не более 20 %, поэтому синтез проводят по принципу многократной циркуляции, т. е. непрореагировавшую смесь газов много раз возвращают в производство после отделения полученных продуктов. Благодаря замкнутой схеме промышленный синтез аммиака и метанола полностью отвечает принципу экологической целесообразности и безопасности химического производства.

Современная технология сочетает достижения естественно-научных знаний физики, химии, биологии, экологии и др.

Инновационным направлением является биотехнология, т. е. использование живых организмов или клеточных структур для производства химических веществ.

В современной биотехнологии выделяют три направления: генная (или генетическая) инженерия, клеточная инженерия, биологическая инженерия.

В настоящее время бурно развивается новое направление химической технологии — нанотехнология. Её отличие от других технологических процессов состоит в производстве веществ и материалов с уникальными свойствами путём манипулирования атомами и молекулами. Это манипулирование осуществляется различными физико–химическими методами, например, порошковой технологией, физическим и химическим осаждением плёночных покрытий и др. Особую роль в нанотехнологии играют современные приборы, например сканирующие зондовые микроскопы.

XXI век обещает стать веком нанонауки и нанотехнологий. Лауреат Нобелевской премии по физике Ричард Фейнман ещё в 1959 г. утверждал, что проникновение в наномир — это бесконечный путь человечества, на котором оно практически не ограничено материалами, а следует лишь за собственным разумом.

Химическая технология – область химии, в которой разрабатываются технически усовершенствованные и экономически целесообразные методы переработки природного сырья и синтетических полупродуктов в предметы обихода и средства производства.

Химическая технология подразделяется на технологию производства неорганических веществ и технологию производства органических веществ. К технологии производства неорганических веществ относятся: производство кислот, щелочей, соды, солей, аммиака, минеральных удобрений, металлов, сплавов и др. Технологией производства органических веществ вырабатывают синтетические каучуки, пластмассы, красители, спирты, органические кислоты, альдегиды, кетоны и др.

Химическая технология рассматривает также средства химической переработки природных вод, руд, угля, газа, нефти, древесины и др.

Химическая технология предлагает другим отраслям народного хозяйства множество уникальных материалов – нитрид бора, искусственные алмазы, химические волокна, синтетические каучуки, электрокерамику, полупроводниковые материалы и другие, способствует развитию других отраслей народного хозяйства за счет внедрения эффективных новых способов воздействия на предметы труда (гальванотехника, биохимический синтез, обогащение руд, переработка топлив и т.д.).

В результате химической переработки ископаемого топлива (каменного угля, нефти, сланца и торфа) народное хозяйство получает такие важнейшие продукты, как кокс, моторные масла и топлива, горючие газы. Химической технологией получают азотную, серную, фосфорную кислоты, а из них производят минеральные удобрения. Минеральные удобрения используются в сельском хозяйстве.

Химические технологии имеют преимущества перед механическими способами обработки сырья и материалов:

  1. перерабатывают практически все виды сырья: минеральное (калийные соли, гипс, серу и др.), топливо (нефть, газ, уголь и др.), сырье растительного происхождения и сельского хозяйства, воду и воздух, продукты разных отраслей промышленности;
  2. включают в хозяйственную деятельность в процессе достижений научно-технического прогресса новые виды сырья;
  3. заменяют ценное и дефицитное сырье более дешевым и широко распространенным;
  4. комплексно используют сырье и утилизируют промышленные отходы, получают разные химические продукты с одного и того же сырья, и наоборот – один и тот же продукт из разного сырья.

Важные направления развития химической технологии ориентированы на использование теплоты реакций, создание безотходных технологий, использование плазмохимических процессов, лазерной техники, фотохимических и радиационно-химических реакций и др. Особое место занимает биохимическая технология. При использовании биохимических процессов решаются проблемы фиксации атмосферного азота, синтеза белков и жиров, применения диоксида углерода для органического синтеза и др.

Рациональное использование химических процессов позволяет постоянно решать важнейшую проблему жизнеобеспечения человечества путем получения высокоценных продуктов питания, совершенствование кормовой базы на промышленной основе, получение высокоэффективных лекарственных препаратов и средств борьбы с вредителями сельского хозяйства.

Читайте также: