Курсовая: Теоретические основы химической технологии - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Теоретические основы химической технологии

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 53 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНО ВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ Технология — наука о наиболее экономичных способах и процессах произво дства пр о мышленных продукто в из природного сырья. Способ производства — это совокупность всех операций, которые проходи т сырье до п о лучения из него п родукта. Способ производства слагается из последовательных операций, п ротекающих в соответствующих машинах и аппаратах. Совокупность операц ий представляет собой химико-технологическую систему (ХТС). Описание ХТС называют технологической схемой. Операция происходит в одном или неско льких аппаратах (машинах); она представляет собой сочетание различных те хнологических процессов. В химических аппаратах-реакторах, как правило, одновременно протекают гидравлические, тепловые, диффузионные и чисто химические (реакционные) проце с сы. Технологию делят на механическую и химическую. В механической технолог ии рассматривают процессы, в которых изменяются форма или внешний вид и физич е ские свойства материа ла, а в химической - процессы коренного преобразования сост а ва, свойств и внутреннего строения ве щества. Это деление в значительной степени у с ловно, так как при изменении вида материала часто мен яются его состав и химические свойства. Так, например, литейное производ ство относится к механической технологии, но при литье металлов происхо дят и химич е ские реакции. Хим ические процессы, в свою очередь, во всех производствах сопровождаются м еханич е скими. Исторически химическую технологию условно подразделяют на технологию неорганических и органических веществ, хотя оба раздела технологии объ единяются общими принцип а ми и закономерностями. ЗНАЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА И УДОВЛЕТВОРЕНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ НАСЕЛ ЕНИЯ Химическая промышленность обеспечивает народное хозяйство огромным количеством вс е возможных продуктов, без которых была бы невозможна жизнь современного общес т ва. В результате химической переработки ископаемого топлива (каменного уг ля, не ф ти, сланца и торфа) наро дное хозяйство получает такие важнейшие продукты, как кокс, моторные топ лива, смазочные масла, горючие газы и большое количество органических ве ществ. Химия и химическая промышленность дают стране аммиак, азо т ную, серную и фосфорную кислоты, и з которых получают минеральные удобрения. Из широко распространенной в в природе поваренной соли получают едкий натр (гидр о ксид натрия), хлор, соляную кислоту, со ду, которые, в свою очередь, применяются в производстве алюми ния, стекла, бумаги, мыла, хлоп чатобумажных и ше рстяных тк а ней, пластических масс, искусственного волокна и т.п. Пластические массы, актив и рованный уголь, бездымный порох, уксу сную кислоту, этиловый и метиловый спирты, ацетон, канифоль, соединения а роматического ряда получают при химической перер а ботке древесины. Современная металлургическая промышленность и машиностроение, космон автика, ави а ционный и автомо бильный транспорт, производство строительных материалов и большинства товаров народного потребления получили мощное развитие благодаря х и мии. Одним из основных путей технического прогресса является химизация нар одного хозяйства. Химизацией называется внедрение химических методов, процессов и материалов в наро д ное хозяйство. Это позволяет вести производство более рацион ально, комплексно использ о ва ть сырье, работать без отходов. Без современных высокоэффективных и высококачественных минеральных у добрений, ядохимикатов (средств борьбы с вредителями и сорняками), консе рвантов и искусственных кормов интенсивное сельскохозяйственное прои зводство невозмо ж но. В целях охраны биосферы широко применяют химические способы очистки га зов и сто ч ных вод различных п редприятий (например, энергетических, целлюлозно-бумажных, м е таллургических). В быту и коммунальном хозяйстве используют многие продукты химической промышле н ности. РАЗВИТИЕ Х ИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Мощная химическая промышленность, была создана в ос новном за годы Советской власти. Всестороннее развитие химической промышленности продолжается и в наст оящее вр е мя. Для решения поставленных задач необходимо всемерно расширять и углубл ять п о становку научно-исслед овательских и опытных работ в области химии и химической технологии, апп арато- и приборостроения, совершенствовать химическую те х нику. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ Совершенст вование химической техники направлено на повышение производительн о сти труда, улучшение качеств а готовой продукции и снижение ее себестоимости. Главные взаимосвязанн ые направления в развитии химической те х ники: 1) увели чение мощностей химико-технологических систем (ХТС) и отдельных аппарат ов п у тем повышения их размер ов; 2) интен сификация работы аппаратов; 3) механ изация трудоемких процессов; 4) компл ексная автоматизация химико-технологических систем и отдельных аппара тов с пр и менением управляющи х электронно-вычислительных машин ; 5) замена период ических процессов непрерывными; 6) снижение энер гозатрат и максимальное использование теплоты химических реа к ций; 7) уменьшение чи сла стадий производства и переход к замкнутым (циклическим) си с темам; 8) создание безо тходных производств. Увеличение мощностей ХТС и отдельных аппаратов приводит к соответствующему п о вышению их производительности и улучшению условий работы, как правило, без возрастания штата рабочих, о бслуживающих данный аппарат. Производительность П измеряется колич е ством выработанного продук та или переработанного сырья G за единицу вр е мен и t : П = G/ t . Увеличение размеров и производительности аппаратов снижает капиталовложения и о блегчает возможность автоматизации производства. Исходя из экономичес кой эффективности непрерывно увеличивают мощность вновь устанавливае мых машин и аппаратов. Однако при чрезмерном возрастании масштабов отде льных установок и целых ХТС резко увеличиваются потери предприятия при аварийных остановках и пл а но вых ремонтах. Поэтому во многих отраслях дальнейшее повышение единично й мощности не рационально. Интенсификация работы аппаратов - повышение их производительности без увеличения размеров за счет улучшения режима работы. Интенсивностью работы а п парата называют его производительность П, отнесенную к об ъему аппарата v или к площ ади его с е чения S : I = П/ v = G /(е v ) Интенсифик ация достигается двумя путями: 1) улучшением ко нструкции аппаратов; 2) совершенство ванием технологических процессов в аппаратах данного вида. Эти два пути тесно связаны между собой. С улучшением конструкции аппарата интенсивн ость химич е ского процесса по вышается. Увеличению интенсивности способствуют повышение температур ы, давления и концентрации реагирующих масс, усиление п е ремешивания компонентов, увеличени е поверхности соприкосновения между взаим о действующими веществами, применение катализаторов, а та кже механизация и авт о матиза ция процессов. Механи зация - замена физического труда человека машинным. Механизация зак о номерно повышает производител ьность труда за счет интенсификации работы" аппаратуры и сокращ е ния штата обслуживающего персон ала. В большинстве химических производств основные операции уже механи зированы. Однако загрузка сырья, выгрузка и транспортировка матери а лов еще не всегда выполняются ма шинами; именно механизация этих стадий производства и представляет гла вную проблему настоящего времени. Комплексная автоматизация - применение приборов, позволяющих осуществ лять прои з водственный проце сс без непосредственного участия человека, а лишь под его контролем. Авт оматизация - высшая степень механизации, позволяющая резко увеличить пр оизводительность труда и улучшить качество пр о дукции. Для комплексной автоматизации производства можно применять самые разн оо б разные устройства. В особ о сложных производствах используют электронно-вычислительные маш и ны. Они получают информацию о хо де процесса от различных приборов-измерителей, вычисляют оптимальные у словия процесса по заданной программе и посылают команду приборам-испо лнителям. Наиболее эффективно в хим и ческой промышленности применение автоматизированных систе м управления технологическим процессом целых производств с применен и ем управляющих ЭВМ. Однако в не которых случаях еще трудно или нерационально применять полную автомат изацию. Тогда используют дистанционное управление. Дистанционное упра вл е ние — это неполная автом атизация, при которой регулирование режима процесса осуществляется че лов е ком на расстоянии (напри мер, с пульта управления). Замена периодических процессов непрерывными - характерное для химичес кой промышленности направление технического прогресса, тесно связанно е с интенсиф и кацией процессо в, улучшением качества продукции и условий труда. Переход к н е прерывным процессам, так же как приме нение конвейеров в механической технол о гии, повышает производительность труда. Периодическим называется процесс, в котором порция сырья загружается в апп а рат, проходит в нем ряд ст адий обработки и затем из аппарата выгружаются все образовавшиеся вещ е ства. Таким образом, от загру зки сырья до выгрузки продукта про ход ит определенное время, в течение которого аппарат работает. В период же з агрузки и выгрузк и аппарат простаивает. Механиза ция и особенно автоматизация этих операций затруднена, та к как требует период и чески д ействующих механизмов. Еще труднее автоматизировать периодические про цессы, так как показатели режима, по которым производится автоматизация (температура, давление, концентрация веществ), меняю т ся в течение всего периода реакции. П ериодические процессы сложны в обслужив а нии. Продолжительность цикла периодического производств енного пр о цесса всегда больш е, чем непрерывного; энергетические затраты выше. Все эти причины и побуж дают заменять периодические процессы н е прерывными. Непрерывными называются процессы, в которых поступление сырья и выпуск продукции происходят непрерывно (или систематическими порциями) в тече ние дл и тельного времени. При этом нет простоев оборудования, производительность аппар а тов выше. Во всех точках аппарата соб людаются постоянные температуры, конце н трация веществ, давление и т. п., поэтому легко вести наблюде ние за работой аппарата, механизировать загрузку сырья и выгру з ку продукта, автоматизировать проце сс. При этом, как правило, улучшает ся и качество пр о дукции. Боль шинство химических производств уже работает непрерывно, оставшиеся пе риодические процессы постепенно заменяются непреры в ными. Однако в настоящее время еще нельзя сразу все производства перевести на непр е рывные; в одних случаях это ухудшает качество продукции, в других - еще не найдены средства рацио нальной автоматизации и механизации процессов, особенно на маломощных и малогабари т ных установках. Снижение энергозатрат и максимальное использование теплоты химически х реакций - важное направление химической техники. В настоящее время хим ические реакторы в бол ь шинст ве крупнотоннажных производств сочетаются с теплообменными элементам и, которые служат для нагрева исходных веществ до температуры реакции с одновременным охлаждением продуктов превращения или же для получения товарн о го водяного пара в ко тлах-утилизаторах за счет теплоты сильно экзотермических процессов. Пр и этом теплообменники нередко имеют более сложное устройство, чем собст венно химические реакторы, и образуют вместе с реакторами энергохимиче ский агрегат. Соответственно происходит превращение химической технол огии в энерг о технологию. Это тем более важно, что в настоящее время все острее и острее встает проблема обеспечения человечества дешевой, д оступной и эффективно используемой энергией, поскольку традиционные е е источники (нефть, природный газ, уголь, древ е сина, торф и т.п.) расходуются быстрыми темпами и запасы эт их источников уменьшаются гораздо быстрее, чем происходит естественно е их восполнение. В связи с этим в химич еской технологии в се больше уже сточается связь между энергетическим и технологиче ским обору дованием. Энер готехнологические схемы сейчас занимают главенст вующую роль в производствах аммиака, серной и азотной кисл от, метанола, цветных металлов, продуктов тяжелого орган и ческого синтеза и др. Уменьшение числа стадий производства и переход к замкнутым (циклически м) системам приводит к снижению затрат на капитальное строительство и ум еньшению себестоимости продукции. Так, прямое окисление метана до форма льдегида позволит трехстадийный процесс заменить одностадийным. Перех од к циклическим системам, например, в производстве серной кислоты с при менением кислорода и повышенного давления позволит в 3 раза снизить числ о аппаратов в технологической схеме. При этом резко снизится количество диоксида серы в о т ходящих га зах, т. е. одновременно решается и экологическая проблема. Сегодня пока ещ е не все многостадийные пр о ц ессы могут быть переведены на одностадийные или циклические. Поиски в эт ом направлении составляют важное усл о вие развития химической технологии. Создание безотходных производств решает комплексно экологическую про блему и снижение себестоимости продукции благодаря полному использова нию всех комп о нентов сырья. О дним из наиболее рациональных путей организации производств, пр и ближающихся к безотходным, служи т циркуляция реакционной смеси и теплоносит е лей (воздуха, воды) в отдельных процессах и реакторах, а в особенности создание циркуляционных х и мико-технологических систем (ХТС) целого производства. Это й же цели служит кооперация чисто химических производств с другими (напр имер, металлургическими), позволяющая перераб а тывать не используемые ранее компоненты сырья в прод укты, ценные для народного хозяйс т ва. К безотходной технологии можно приближаться, вводя в техн ологические схемы специальные аппараты для очистки о т ходящих газов и сточных вод. Этот пут ь пока наиболее распространен, но он, части ч но решая проблему защиты окружающей среды, в большинстве п роизводств пр и водит к повыше нию себестоимости целевого продукта. Оценивая каждое из указанных направлений в развитии химической техник и, необход и мо отметить, что во многих случаях следует комплексно ис пользовать их, дополняя совершенствованием организации и управления п роизводством, расширением и углублением нау ч ных исследований в области химической технологии, а т акже улучшением проектной деятельности соответс т вующих организаций. Новым мощным средством повышения эффективности ряда производств следу ет считать внедрение атомной техники, плазменной и лазерной технологии, использование фотохимических, радиационно-химических и биохимич е ских процессов. Применение атомной энергии позволит поручить недостижимые ранее темпе р а туры в сотни тысяч градусо в и прежде всего низкотемпературную плазму (1000-10000 К). Использование плазмохимических процессов дает возможность осуществи ть эндоте р мические превраще ния, равновесие которых сильно смещено в сторону заданных целевых проду ктов лишь при очень высокой температуре (103— 104 К). К таким пр о цессам относятся: прямой синтез NO ; получение ацетилена из мет ана и бензина; пр я мой синтез д ициана; получение цианистого водорода из азота и углеводородов; синт е зы разнообразных соединени й фтора и т. п. Лазерная техника позволит синтезировать твердые тела с тонко направле нной кристаллической структурой и заданными свойствами, в том числе кат ализаторы, полупроводники, м о лекулярные сита, адсорбенты и т. п. Фотохимические реакции, вызываемые или ускоряемые действием световой энергии, происходят как в природе, так и в промышленности. Хлорирование и бромирование углевод о родов, синтез полистирола, сульфохлорирование парафино в, а так же фо тосинтез полистирола, сульфохлорирование пара финов, а также фотосинтез с помощью хлорофилла относятся к разряду таких проце с сов. Радиационно-химические реакции, происходящие при воздействии ионизиру ющих изл у чений высокой энергии, п оз волят интенсифицировать химико-технологический процесс, проводить синтез органических соединений, осуществля е мых пока только в природе (различные белковые препараты, ферментативные вещес т ва и др.), или существенно улучшить структуру промышленных материалов (напр и мер, шип, пла стических масс, биополимерных структур и т. п.). Биохимическая технология занимает особое место, поскольку живая клетк а обл а дает высокоактивными, топкоселективными биологическими катализаторами, по своей эффе к тивности при низких (нормальных п риродных) температурах, несравненно превышающими катализаторы, исполь зуемые в химических производствах. Биолог и ческими катализаторами являются синтезируемые в организ мах ферменты (или энзимы) и гормоны, а также поступающие в кле т ки извне витамины. В настоящее время из биологических процессов промышленность используе т в производстве лишь различные формы брожения с получением спиртов, аце тона, орган и ческих кислот, би ологический синтез белковых кормовых дрожжей, биологическую очистку с точных вод, бактериальное кучное выщелачивание забалансовых руд ряда ц ветных металлов и т. п. Все эти процессы идут с участием различных микроор гани з мов и, как правило, с низк ой скоростью и потому не являются в достаточной степени эффективными. Од нако умелое производствен ное применение катализа, осу ществляемого в живой природе, позволило бы пер е строить по-новому целые отрасли х имической промышленности и расширить пищевые ресурсы. В перспективе ис пол ь зования биохимических п роцессов находятся проблемы фиксации атмосфе р ного азота, синтеза белков и жиров, использование дио ксида углерода для органического си н теза. Рациональное осуществление этих процессов позволило б ы решить важнейшую пр о блему жизнеобеспечения человечества путем получения высококалорийных прод у к тов питания, создания корм овой базы на промышленной основе, получения соответс т вующих высокоэффективных лекарстве нных препаратов и средств борьбы с вредит е лями сельского хозяйства. ПРОБЛЕМЫ Ж ИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ П РОМЫШЛЕННОСТЬ Бурное развитие промышленного пр оиз водства и рост народона селения в значител ь ной степени меняют характер взаимод ействия человека с окружающей средой. В о с нове жизни лежит круговорот элементов, который для челове ка выражается в обмене веществ с природой. Земля, вода, воздух загрязняют ся промышленными и бытовыми отходами, сокращаются леса и запасы пригодн ых для сельского хозяйства земель, и с чезают многие виды животных и растений. Под воздействием чело века среда измен я ется настол ько быстро, что веками складывавшиеся в природе равновесия не успевают в осстанавливаться, и она неконтролируемо начинает откл и каться на эти воздействия. В результа те всего этого серьезно ужесточаются условия жизни людей. Жизнеобеспеч ение человечества, т. е. удовлетворение запросов населения в пище, пр е сной воде, достаточно чистом для дыхания воздухе и в различных видах энергии, все в бол ь шей степени решается методами химич еской технологии. Обеспечение населения пищ е выми продуктами осуществляется по двум основным нап равлениям; применением продуктов хим и ческой промышленности для увеличения продуктивности сельск ого хозяйства и производством искусственной и синтетической п и щи. Увеличение продуктивности сельскохозяйственного производства стано вится возмо ж ным при соответс твующем развитии промышленности высокоэффективных минеральных удобрений, средств борьбы с вредителями сел ьского хозяйства и созд а нии производства стимуляторов роста ра стений. Минеральные удобрения должны быть по возможности безбалластными; имет ь широкий спектр действия, т. е. содержать важнейшие питательные веществ а, в том числе и микроэлементы; иметь хорошую структуру, что облегчает их х ранение и и с пользование; дол жны легко усваиваться растениями; а также улучшать структуру почв, в кот орую они вносятся. Средства защиты растений - пестициды - должны обладать высокой избирател ьн о стью действия; достаточно быстро разрушаться; быть неядовитыми для всех живо т ных и птиц. Как правило, все пестициды - органические соединения, и успехи в их синтезе и производстве целиком о пределяются развитием органической "химии и промышленностью органичес кого синтеза. Регуляторы роста растений - физиологически активные /по отношению к раст ениям вещества, которые способны вызывать те или иные изменения в росте и развитии растений. Некоторые гербициды— средства борьбы с сорняками, будучи взятыми в) незначительном количестве, способы ускорять рост раст ений. Наиболее активные стимуляторы роста растений – ги б береллины - выделяются микробиологи ческим путем из продуктов жизнедеятельности некоторых грибов и высших растений. Другие регул я торы - десиканты и дефолианты, используе мые соответственно для обезвожи вания (подсушивания) растений и удаления ли стьев перед уборкой урожая, — также являются продуктами органического си н теза. Стимуляторы роста животных - это, как правило, вещества, которые подавляю т развитие и нфекционных заболеваний у живот ных. Одновременно улучшается усвоение кормов, что п о зволяет снизить рацион животных. В на стоящее время химическая промышленность приступает к освоению новых б иостимуляторов, повышающих плодовитость домашних животных, рыб, насеко мых (например, тутов о го шелко пряда). Получение искусственной пищи представляет собой важное направление ра звития хим и ческой технологи и. Ограниченность площади земель, пригодных для сельского хозяйства, и неб еспр е дельность интенсифика ции сельскохозяйственного производства придают проблеме получения ис кусственной пищи все большее значение. В первую очередь это касается син теза различных белковых материалов. В настоящее время в промышленных ма сштабах синтез белков осущест в ляется в основном микробиологическим путем. Микробиологическим называется синтез, осуществляемый ферментными сис тем а ми микроорганизмов. Уже сейчас началось промышленное освоение микробиологич е ского синтеза белков из легких масел , нормальных п арафинов, метанола, этанола, ук сусной кислоты и др у гих органических соединений, получаемых преимущественно из нефти. Используя для микробиологического синтеза всего 5% нынешней миров ой д о бычи нефти, можно обеспе чить белковый рацион 5 млрд. человек, т. е. все насел е ние земного шара. С помощью некоторых бактерий, усваивающих водород, удается вовлечь в реа кцию кислород и атмосферный диоксид углерода, при атом получаются вода и формальдегид. Помимо т о го, чт о эти бактерии синтезируют очень нужный химической промышленности фор мальдегид и очищают воздух от диоксида углерода, они сами наполовину сос тоят из полноценного белка и могут быть использованьг в кормовых целях. Микробиологические процессы широко применяются в гидролизной промы ш ленности при сбраживании са харистых веществ в получении спиртов, виноделии, и з готовлении кормовых дрожжей, в сыроварении, при обработке кож и т. п. В индустриально развитых странах широкое распространение получила хим ическая пр о мышленность осно вного органического синтеза \на базе растительного сырья, так называема я сахарохимия. Ее достоинством является гораздо большая доступность и е жегодная возобновляемость сырья. Кроме того, в задачу химической промыш ле н ности входит извлечение б елков и углеводов из травы, древесных и сельскохозяйс т венных отходов, изготовление искусс твенной пищи из водорослей (таких, как хлорелла), синтез пищевых масел, Сах аров, жиров. В зн а чительной ст епени эти про цессы уже осуществляются в широком промышленном масштабе . Однако основная задача - это экологически чистый синтез белковых препа ратов. Пищевая ценность белков зависит от их аминокислотного состава, по скольку аминокислоты не синтезируются в орг а низме. В настоящее время с помощью тонкого органического синтеза удается полу чать целый ряд аминокислот, а также некоторых полипептидов - нонапептида , брадикин и на, инсулина. Синтезируемые органические пищевые вещества нуждаются в специальном р азд е лении фракций и очистке. Лучше всего этот процесс осуществляют живые организмы, из которых получ ают специальные полупроницаемые пленки -мембраны. Процесс разделения н а них протекает при низких затратах энергии. Поэтому сейчас разрабатыв а ются синтетические и полуси нтетические мембраны, которые будут применять не только для очистки иск усственных пищевых веществ, но и для разделения воздуха, сепарации молок а, обессол и вания воды и др. Получение лекарственных препаратов так же является важной задачей жиз необеспеч е ния и в значительн ой степени определяется успехами органической химии и технологии орг а нического синтеза. Химическ ая (фармацевтическая) промышленность выпускает огромные количества са мых разнообразных лекарственных препаратов - алкалоидов, гликозидов, пр отивоопухолевых средств, витаминов, гормонов, антисе п тиков, антибиотиков и т. п. Охрана окружающей среды и здоровья обслуживающего персонала многих хи мич е ских (и нехимических) про изводств достигается химическими методами. Газы очищают абсорбцией вр едных примесей жидкостями, адсорбцией на твердых сорбе н тах и каталитическим превращением и х в невредные соединения. Очистка сточных вод от вредных примесей также может осуществляться адсорбционными методами, фильтрованием через спе циальные фильтры, обработкой сильными окислителями (фтором, хлором, озон ом и др.), ультрафиолетовым облучением, применением биол о гических методов. Особое значение в с нижении загрязнения Мирового океана имеет переход на замкнутый водооб орот в различных технологических процессах. Защита почвы и земных недр о существляется утил и зацией т вердых отходов производства — шлаков, шламов, песков, огарков, пустой поро ды, т. е. реализацией комплексного и с пользования сырья. Охране окружающей среды уделяется во всем мире непрерывно возрастающе е внимание ввиду резкого возрастания загрязнения окружающей среды с ро стом прои з водства. При росте производству будет возрастать количество вредных отходов Отсюда необходимость перехода к новым способам производства, дающим ме ньше вредных отходов, и как временное паллиативное мероприятие - устройс тво очистных сооружений. При этом следует учитывать, что увеличение пром ышленного произво д ства, напр имер, в 2 раза неизбежно потребует снижения предельно допустимых ко н центраций (ПДК) загрязняющих прим есей в отходящих газах и водах тоже в 2 раза для сохранения существующего уровня вредности. Исходя из этого, необходимо разраб а тывать новые, более эффективные спос обы очистки или же осуществлять переход к новым способам пр о изводства. Вопросам экологической обстановки на планете уделяется теперь всё бол ьшее вн и мание со стороны пол итических и государственных деятелей. Вся производственная деятельнос ть должна строиться на применении высокоэффективных средств и техн о ло гий для обеспечения гармонич ного взаимодействия человека и природы. КАЧЕСТВО И СЕБЕСТОИМОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОД УКЦИИ Предприятия уделяют большое внимание качеству выпу скаемой продукции. Качество химических продуктов в большинстве случаев определяется конц ентр а цией в них основного ве щества. Продукцией высшего и первого сорта считаются м а териалы, содержащие максимальное ко личество основных веществ и минимум прим е сей. Качество каждого химического продукта, т.е. состав и св ойства его, должны удовлетворять требованиям, изложенным в государстве нных или общесоюзных ста н дар тах (ГОСТ, ОСТ). При установлении стандартов учитываются требования потр еб и теля и возможности произв одства. В зависимости от требований на продукцию какого-либо производст ва может быть несколько стандартов, но требования их должны быть такими, чтобы их было возможно осуществить в данном прои з водстве. Требования к новым видам продуктов, на кото рые еще не установлены стандарты, определяются в е домственными техническими условиями. Себестоимость продукции - это денежное выражение затрат данного предприятия на и з готовление и сбыт продукции. Затраты предприятия, непосредственно с вязанные с производством продукции, наз ы ваются себестоимостью. Эти затраты учитываются двумя спо собами: по статьям калькуляции и первичным элементам затрат. По статьям калькуляции себестоимость продукции складыв а ется из прямых затрат и накладных расходов, а прямые з атраты - из основных статей, учит ы вающих стоимости: 1) сырья, полуфабрикатов и основных материалов, непосредственно участ ву ющих в химич е ских реакциях; 2) топлива и энергии на технологические цели; 3) заработной платы основных производственных рабочих; 4) амортизации, т.е. отчисления на возмещение износа основных производств енных фондов: зданий, сооружений, оборудования и др.; 5) цеховых расходов, включающих затраты па содержание и текущий ремонт ос новных пори з водствепных фон дов (в том числе и зарплату вспомогательных и ремонтных раб о чих). Накладные расходы связаны с обслуживанием производства (содержание ад министр а тивно-управленческ ого персонала, (охрана труда и техника безопасности и пр.) и определяются в процентах от прямых затрат. Для расчета затрат на единицу продукции определяют расходные коэффици енты по сырью, материалам, топливу и энергии в натуральных единицах (напр имер, в тоннах сырья на тонну продукции), а затем, учитывая цены на сырье, ма териалы и другие статьи расхода, составляют калькуляцию. Соотношение от дельных статей расходов в с е бестоимости продукции сильно колеблется по различным химическим произ водствам. Наибольшее значение, как правило, имеет сырье. В среднем по хими ческой промы ш ленности оно со ставляет 60-70% себестоимости. Топливо и энергия обычно составл я ют около 15% себестоимости, но в электро термических и электрохимических производствах электроэнергия - о с новная статья расхода. Заработная плата основных рабочих составляет в среднем около 4% себестои мости, так как крупномасштабные химические производства осуществляютс я непрерывным способом с в ы с окой степенью механизации. Однако имеются производства, в которых зарпл ата основных производственных рабочих превышает 20% себестоимости пр о дукции. Амортизационные отч исления составляют в среднем 3-4% себестоимости. Остальные затраты падают на цеховые расходы, представляющие значител ь ную статью себестоимости. Эффективность использования выделяемых капитальных вложений на строи тел ь ство нового химического предприятия или реконструкцию действующего должна оц е ниваться на стадии проектирования и строительства этого предприятия. Экономич е ская эффективность выражается в росте производительно сти труда, снижении изде р жек производства, повышении коэффициента сменно сти! оборудования, увеличе нии прибыли, ускорении ввода в действие строящихся предприятий, повышен ии к а чества продукции. При проектировании нового предприятия химической промышленности из не скольких ра с сматриваемых ва риантов экономически выгодным будет только тот, при котором эффекти в ность капитальных вложений буд ет больше минимальной прибыли, полученной на каждый рубль вложений. Путей повышения эффективности капитальных вложений в химическое произ водство мн о го. Одним из наибо лее важных является комплексное использование сырья с переработкой вс ех его компонентов в цепные для народного хозяйства продукты. Важным фак тором улучшения экономических показателей производства следует сч и тать интенсификацию работы оборудования, снижение транспортных расходов, с о вершенствование управления производством, улучше ние условий труда рабочих и служащих. Работники химической промышленности имеют дело с вредными и ядовитыми веществами - газами и жидкостями, пылящими сыпучими материалами, а также с высокими температур а ми. Сп ециальными законами и правилами по технике безопасности и охране труда предусмотрены безопасные для трудящихся условия работы: герм е тичная аппаратура, вентиляция, изоля ция горячих поверхностей, создание системы о г раждений и т. п. На различных производствах существуют опасности взрывов, механических травм, ожогов, быстрых отравлений, поражений электрическим током. Для пр едотвращения их предусмотрены со ответствующие меры предосторожности , рассматриваемые в курсе техники безопасн о сти. Основные закономерности химической технологии В химической технологии собств енно х имико-технологический про цесс состоит из ряда опера ций: подготовки сырья, его химической или чаще физико-химической перераб отки, соответствующей обработки готовой химической продукции. От сове р шенства каждой из этих опера ций зависят как технологические, так и технико-экономические показател и производс т ва. Не умаляя зна чения стадий подготовки сырья и обработки готовой продукции, отметим, чт о с позиций изучения основ химической технологии наибольшее значение и меет процесс собственно физико-химического передела сырьевого материа ла в продукт производс т ва. ПОНЯТИЕ О ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕ ССЕ Химико-технологический процесс сост оит из совокупности физиче ских и химических явлений . Он складывается, как правило, из следующих взаимосвязанных элементарны х ст а дий: 1) подвода реагирующих компонентов в зону реакции; 2) химических реакций; 3) отвода из зоны реакции полученных продуктов. Подвод реагирующих компонентов в зону реакции совершается молекулярно й диффузией или конвекцией. При сильном перемешивании реагирующих веще ств ко н вективный перенос наз ывают также турбулентной диффузией. В двух- или многофазных системах под вод реаг и рующих компонентов може т со вершаться абсорбцией или десорбцией газов, конд енсацией паров, плавлением твердых веществ или раств о рением их в жидкости, испарением жидк остей или возгонкой твердых веществ. Межфазный переход - это сложный диф фузионный пр о цесс. Химические реакции - это второй этап химико-технологического процесса. В реагирующей системе обычно происходит несколько последовательных (а и ногда и параллел ь ных) химиче ских реакций, приводящих к образованию основного продукта, а также ряд п обочных реакций между основными исходными веществами и примесями, нали чие которых в исходном сырье неизбежно. В результате кроме основного обр аз у ются побочные продукты (м атериалы, имеющие народнохозяйственное значение) или же отходы и отброс ы производства, т. е. пр о дукты реакций, не имеющие значительной ценности и не находящие достаточного п рименения в народном хозяйстве. Побочные продукты и отходы производств а могут образоваться при основной реакции наряду с целевым продуктом, а также вслед ствие побочных реакций между ос новными исхо д ными веществами и примесями. Обычно при анализе производственных процессов учитываются не все реакции, а лишь те из них, которые имеют определяющее в ли я ние на количество и качес тво получаемых целевых пр о ду ктов. Отвод продуктов из зоны реакции может совершаться так же, как и подвод ре аг и рующих компонентов диффу зией, конвекцией и переходом вещества из одной фазы (газовой, жидкой, твер дой) в другую. Суммарная скорость процесса определяется скоростью перечисленных эле мента р ных стадий. Как правил о, эти элементарные процессы протекают с различной скоростью и последов а тельно. Поэтому общая (сумма рная) скорость процесса лимитируется скоростью наиболее медленной ста дии. Если наиболее медленно происходит сама х и мическая реакция, и она лимитирует суммарную скорость, то процесс протекает в к и нетической об ласти. Для ускорения таких процессов технологии изменяют те ф акт о ры, которые более всего в лияют на скорость химической реакции, увеличивая, напр и мер, концентрацию исх одных компонен тов, температуру, давление, применяя к атал и заторы. Если общую скор ость процесса лимитирует подвод реагирующих компоне н тов или отвод продуктов реакции, то п роцесс протекает в диффузионной области. Для ускорения таких процессов стремятся увеличить скорость диффузии усилением пер е мешивания (турбулизацией реагирующ ей системы), диспергированием фаз, повышением температуры и концентраци и, гомогенизацией системы, т.е. переводом мног о фазной системы в однофазную и т.п. Если скорости всех с тадий технологического процесса с о измеримы - процесс протекает в так называемой переходной обла сти, то для увеличения скорости такого пр о цесса необходимо, прежде всего, воздействовать па с истему теми факторами, которые увеличивают как диффузию, так и скорость хим и ческой реакции, например повышением концентрации реагирующих в е ществ и температуры. Знание основных закономер ностей химической технологии да ет возможность уст а новить оптимальные условия процесса, проводить его наибо лее эффективно с макс и мальны м выходом, обеспечить получение продуктов высокого качества. Технолог п ользуется основными з а коном ерностями при анализе существующего производства для его улучшения и в особенн о сти при организации нового процесса. КЛАССИФИКА ЦИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Все процессы химической техн ологии д елят, прежде всего, на хи мические, включа ю щие химическую реакцию, и физические . В данном курсе рассматривается классификация х и мико-технологических процессов. Химические реакци и являются важнейшим этапом х и мико-технологического процесса. При классификации химико-технологических процессов учитывают деление хим и ческих реакций на просты е, сложнопараллельные и сложнопоследовательные. При описании отдельны х классов химико-технологических процессов реакции подразд е ляют по типу взаимодействия реагент ов на окислительно-восстановительные (гомол и тические) и кислотно-основные (гетеролитические). Хим ические реакции и процессы массопередачи могут быть обратимыми или нео братимыми, соответственно различают и технологические процессы в ц е лом. Необходимо разграничивать процессы, протекающие в кинетической и дифф узионной о б ласти. Этот вид кл ассификации процессов сильно усложняется в гетерогенных системах, в ос обенности при взаимодействии компонента газовой или жидкой смеси с пов ерхностью твердого пористого материала. В таких процессах в зависимост и от л и митирующего этапа мож но наблюдать области: виешнедиффузионную, переходную от внешне- к внутри диффуз и онной, внутридиффузи онную (в порах твердого материала), внутреннюю - переходную и кинетическу ю. Такие области имеют наи большее значение для гетерогенно-каталитичес ких пр о цессов. Если механизм процесса сложный, принадлежность его к тому или иному клас су определяется целенаправленностью. В классификации технологических процессов большое значение имеет необходимый для их оптимизации техно л о гический режим. Технологическим режимом называется совокупность основных факторов (па раметров), влияющих на скорость процес са, выход и качество продукта. Для большинства химико-технологических процессов основными параметра ми р е жима являются температу ра, давление, применение катализатора и активность его, концентрации вза имодействующих веществ, способ и степень перемешивания реаге н тов. Параметры технологического режима определяют принципы конструирован ия с о ответствующих реакторо в. Оптимальному значению параметров технологического режима соответст вуют максимальная производительность аппаратов и производител ь ность труда персонала, обслужива ющего процесс. Поэтому характер и значения пар а метров технологического режима положены в основу кл ассификации химико-технологических процессов. Однако все параметры те хнологического режима взаим о связаны и обусловливают друг друга. Изменение одного из парам етров влечет за собой резкое изменение оптимальных величин других пара метров режима. Поэтому четкая классификация технологических процессов по всем без исключения параметрам р е жима б ыла бы очень слож на и нецелесообразна в общем курсе химической технологии. Необходимо выбра ть параметры, оказыва ю щие ре шающее влияние. На конструкцию реакторов и скорость процессов сильно влияют способ и ст епень перем е шивания реагент ов. В свою очередь, способ и интенсивность перемешивания реагирующих мас с зависят от агрегатного состояния последних. Именно агрегатное состоя ние перерабатываемых веществ определяет способы их технологической пе р е работки и принципы констру ирования аппаратов. Поэтому при изучении общих зак о номерностей химической технологии принято делить процессы и соответствующие им реакторы прежде всего по а грегатному ( фазовому) состоянию взаимодейст вующих веществ. По этому признаку все системы взаимодействую щих веществ и соответс т вующи е им технологические процессы делят на однородные, или гомогенные, и нео днородные, или гетер о генные. Гомогенными называются такие процессы, в которых все реагирующие вещес тва находятся в одной какой-либо фазе: газовой (Г) или жидкой (Ж). В гомогенны х системах вза и модействующи х веществ реакции прои сходят обычно быстрее, чем в ге терогенных, механизм всего технологического процесса п роще и соответственно управление процессом легче, поэтому технологи на практике часто стремятся к гом о генным процессам, т.е. пере в одят твердые реагирующие вещества или по крайней м е ре одно из них в жидкое состояние пла влением или растворением; с той же целью производят абсорбцию газов или ко н денсацию их. Гетерогенные системы включают две или большее число фаз. Существуют сл е дующие двухфазные системы: г аз - жидкость, газ - твердое тело; жидкость - жидкость (несмешивающиеся); жидк ость - твердое тело и твердое тело - твердое тело. В прои з водственной практике наиболее част о встречаются системы Г-Ж, Г-Т, Ж-Т. Нередко производственные процессы прот екают в многофазных гетерогенных системах, н а пример Г-Ж-Т, Г-Т-Т, Ж-Т-Т, Г-Ж-Т-Т и т.п. Гетерогенные процесс ы более распр о странены в про мышленной практике, чем гомогенные. При этом, как правило, гетерогенный э тап процесса (массопередача) имеет ди ффузио н ный характер, а химич еская реакция происходит гомогенно в газовой или жидкой среде. Однако в ряде прои з водств протекают г етерогенные реакции на границе Г-Т, Г-Ж, Ж-Т, которые обычно и определяют об щую скорость процесса. Гетерогенные реакции происходят, в частн о сти, при горении (окислении) тверд ых веществ и жидкостей, при растворении металлов и м и нералов в кислотах и щелочах. Химические процессы делят на каталитические и некаталитическис. По зна чениям параметров технологического режима процессы можно разделить на низко- и высокотемперату р ны е, происходящие под вакуумом, при нормальном и высоком давлении, с высоко й и низкой концентрацией исходных веществ и т.п. Однако такая подробная к лассификация, применяемая в некоторых руководствах по отдельным химич еским производствам, излишне сложна для общего курса химической техн о логии. По характеру протекания процесса во времени соответствующие аппараты и ос у ществляемые в них проце ссы делят на периодические и непрерывные. Непрерывно действующие реакт оры называют проточными, так как через них постоянно протек а ют потоки реагирующих масс. По гидродинамическому режиму различают два предельных случая перемеши вания реагирующих компонентов с продуктами реакции. Полное смешение пр едставляет с о бой режим, при к отором турбулизация столь сильна, что концентрация реагентов в проточн ом реакторе одинакова во всем объеме аппарата от ввода исходной смеси до места вывода продукционной смеси. Идеальное вытеснение наблюдается тогда, когда исходная смесь не переме шивае т ся с продуктами реакци и, а проходит ламинарным потоком по всей длине или высоте аппарата. Проис ходит плавное изменение концентраций в направлении потока реагентов, т огда как в р е акционном объем е полного смешения нет градиента концентраций. В промышленных прото ч ных реакторах степень перемеши вания всегда меньше, чем в аппаратах полного смешения, и больше, ч ем в аппаратах идеального вытес нения. В нек оторых типах реакторов режим перемешивания близок к одному из предельн ых случаев. По температурному режиму проточные реакторы и происходящие в них проце ссы делят на изотермические, адиабатические и политермические. При изот ермических процессах температура постоянна во всем реакционном объеме . Идеально-изотермический режим возможен лишь в реакторах с достаточно с ильным перемешиванием, приближающимся к полному см е ше нию. Близки к изотер мическим процессы, в которых происходят реакции с малым тепл о вым эффектом (например, изомеризация ) или при малой концентрации реагирующих веществ. Последнее характерно д ля процессов очистки газов от вредных прим е сей. При адиабатических процессах нет отвода или подвода теплоты, вся теплот а реакции акк у мулируется пот оком реагирующих веществ. Идеально-адиабатический режим возможен лишь в реакторах идеального вытеснения при полной изоляции от внешней среды. В таких реакт о рах температур а потока вдоль оси реактора прямо или обратно пропорциональна степени п р е вращения исходного вещест ва в продукт. В политермических реакторах теплота реакции лишь частично отводится и з зоны реакции или компенсируется подводом для эндотермических процес сов. В результате температура по длине (или высоте) реакционного объема и зменяется неравномерно, и темпер атурный режим выражается различными кривыми. Химические превращения веществ сопровождаются в той или иной степени т епл о выми процессами. По тепл овому эффекту процессов их делят на экзо- и эндотермические. Такое д е ление имеет особо важное значени е при определении влияния теплового эффекта на равновесие и скорость об ратимых реакций. Тепловой эффект реакций в ряде производств определяет технологическую схему производства и конструкцию р е актора. В гетерогенных системах различают прямоточные, противоточные и перекр естные проце с сы. Такой вид кл ассификации необходим для определения характера изменения движущей с и лы процесса по высоте (длине) реактора. Таким образом, даже упрощенная классификация процессов, приня тая в общем курсе химической технологии, довольно сложна, поскольку она отражает всесторонний подход к изучению разнообразных химико-технолог ических процессов, существующих в промышле н ности. Основные объекты, изучаемые в химической технологии - равновесие и скоро сть хим и ко-технологических п роцессов. РАВНОВЕСИЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ Технологические процессы делят на обратимые и необратим ые. Необратимые проце с сы про текают лишь в одном направлении. Все обратимые процессы стремятся к равновесию, при котором скорости пря мого и обра т ного процессов у равниваются, в результате чего соотношение компонентов во взаимодейст вующих системах остается неизменным до тех пор, пока не изменятся у с ловия протекания процесса. При из менении таких технологических параметров, как температура, давление, ко н центрация реагирующих веще ств, равновесие нарушается, и про цесс может протекать в том или ином направлении до наступления нового ра вновесия. Количественно состояние равнов е сия в химической реак ции описывается законом дейст вующих масс (ЗДМ): при постоянной температуре и наличии равновесия отношение произведени я действующих масс продуктов реакции к произведению действующих масс и схо д ных веществ есть величин а постоянная. Эта постоянная величина называется константой равновесия К. В гетерогенных системах обратимыми называют такие процессы, в которых возможен самопроизвольный переход вещества и ли эне р гии из одной фазы в дру гую в обоих направлениях. Межфазное равновесие определяют на основе закона распределения вещест ва и правила фаз. Расчет константы равновес ия осуществляют либо по экспер и ментальным данным или же через нормальное химическ ое сродство. Для большого числа химических превращений константы равновесия при ст андартных у с ловиях приведен ы в справочниках физико-химических величин в виде таблиц или ном о грамм. Влияние основных параметров технологического режима на равновесие опр едел я ется принципом Ле Шател ье, в системе, выведенной внешними воздействиями из состояния равновесия, с амопр о извольно происходят и зменения, стремящиеся уменьшить это воздействие и привести систему к но вому состоянию равновесия. СКОРОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Скорость техноло гического процесса по целевому продукту есть результ и рующая скоростей прямой, обратной и п обочных реакций, а также турбулентной и м о лекулярной диффузии исходных веществ в зону реакции и про дуктов из этой з о ны. Изменение концентрации основного исходного вещества и продукта реакци и в т е чение процесса характе ризуется кривыми, которые различны для простых и сложных реакций, а такж е для процессов, протекающих по типу идеального вытеснения и по л ного смешения. Для простых процессов , протекающих по типу идеального вытеснения без изменения объема по схем е A -^ D , концентрация основного исходно го вещества сА уменьшается во вре мени от н а чальной
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Если мужик говорит, что может выпить бутылку виски, то мужик может выпить бутылку виски. Мужики такими вещами не шутят.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru