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
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
Подозревать - хуже, чем знать.
У реальности есть границы, а у воображения - нет.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru