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:
- 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;
- включают в хозяйственную деятельность в процессе достижений научно-технического прогресса новые виды сырья;
- заменяют ценное и дефицитное сырье более дешевым и широко распространенным;
- 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:
- Упражнения на точность движения кратко
- Основные гипотезы и допущения сопротивления материалов кратко
- Этапы социологического исследования кратко
- Помочь всем педагогам вашей школы понять и достичь показателей качества образования
- Усиление вертикали власти характерные черты развития российского федерализма кратко