Основные закономерности химической технологии
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности:
Биология. Химия.
МИНСК
УДК
ББК
Составитель:О.С.Аранская, доцент кафедры химии учреждения образования «Витебский государственный университет имени П.М. Машерова», кандидат химических наук, доцент
Егорова В.П., доцент кафедры химии БГПУ, кандидат биологических наук.
Рецензенты:
Кафедра естественнонаучных дисциплин Минского государственного радиотехнического колледжа
С.Ю.Елисеев, старший преподаватель кафедры «Тактика проведения аварийно-спасательных работ и тушения пожаров» КИИ МЧС РБ, кандидат химических наук
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
кафедрой химии БГПУ (протокол №10 от 22.03.2007г.);
советом факультета естествознания (протокол № 8 от 22.03.2007 г.);
Научно-методическим советом по естественно-научному образованию Учебно-методического объединения высших учебных заведений Республики Беларусь по педагогическому образованию (протокол №2 от 23.03.2007г.).
Ответственный за редакцию: Лахвич Ф.Ф.
Ответственный за выпуск: Ткачук И.П.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Дисциплина «Химическая технология» предусмотрена образовательным стандартом и базовым учебным планом подготовки студентов по специальности 1-02 04 04-01 Биология. Химия и относится к блоку специальных дисциплин. Этот курс завершает химическое образование студента, позволяет систематизировать, углубить и упрочить знания, полученные в других курсах химии, увидеть их практическое применение и подготовить учителя, способного освещать в школьном курсе химии вопросы химической технологии на уровне современного состояния химической науки и промышленности.
Целью изучения дисциплины «Химическая технология» является формирование у студентов научных знаний о важнейших химико-технологических процессах, приемах и способах переработки веществ, а также аппаратурном оформлении различных химико-технологических методов.
К основным задачам курса относятся:
Изучение механизма химических реакций, механических и физико-химических операций, составляющих технологическую схему производства.
Изучение основных показателей процессов производства и принципов химической технологии, оптимальных (с точки зрения экономического эффекта) значений параметров процесса.
Освоение навыков экспериментальной работы в химико-технологической лаборатории
Курс «Химическая технология» логично связан с другими дисциплинами учебного плана специальности 1-02 04 04-01 Биология. Химия. Он основан на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин «Общая и неорганическая химия», «Органическая химия», «Биотехнология», «Физическая и коллоидная химия».
Усвоив теоретический курс и выполнив лабораторный практикум и программу учебной практики на базовых предприятиях, студенты должны: ориентироваться в технологических схемах основных химических производств; выделять основные стадии и составлять структурно-логические схемы производства, что необходимо для изучения их в средних учебных заведениях и классах с углубленным изучением химии; быстро и хорошо ориентироваться в любом химическом производстве, владеть системой общенаучных, общетехнических, организационно-экономических и экологических знаний, составляющих основу современного производства.
На изучение дисциплины всего отводится 100 часов, из них аудиторных 70 (30 - лекции, 40 – лабораторные занятия). По курсу «Химическая технология» предусмотрены зачёт и экзамен, в межсессионный период студенты выполняют по 2 контрольные работы.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН КУРСА
| № пп | Химическая термодинамика и равновесие | Количество аудиторных часов | ||
| всего | В том числе | |||
| лекций | Лаб-х занятий | |||
| Общие вопросы химической технологии | ||||
| Важнейшие химические производства | ||||
| Всего |
I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Введение.
Понятие о химической и механической технологии. Содержание науки «Химическая технология». Возникновение и развитие химической технологии, роль отечественных и зарубежных ученых в развитии химической технологии. Связь химической технологии с другими науками. Задачи курса химической технологии в системе целостной естественнонаучной подготовки учителя химии.
Развитие химической промышленности в Республике Беларусь. Современное состояние химической промышленности в РБ и её роль в народном хозяйстве.
Понятийно-терминологический аппарат химической технологии.
Сырье, энергия, вода.
Понятие о сырье, промежуточном продукте (полупродукте), готовом продукте, отходах производства. Виды и классификация сырья: минеральное и органическое; твердое, жидкое и газообразное; природное и искусственное сырье. Запасы сырья. Подготовка сырья к переработке: измельчение, обезвоживание, классификация и обогащение сырья; применяемые методы и аппаратура. Флотация твердого сырья. Флотореагенты: пенообразователи, собиратели, регуляторы. Механические и пневматические флотационные машины. Коллективная и селективная флотация. Обогащение жидкого и газообразного сырья.
Принципы рационального использования сырья. Комплексное использование сырья. Безотходная технология. Замена пищевого сырья синтетическим.
Виды и источники энергии, применяемой в химических производствах. Энергоемкость химико-технологических процессов. Коэффициент использования энергии. Экономия и пути рационального использования энергии и теплоты химических реакций.
Вода и её использование в химической промышленности. Замкнутый водооборот в химическом производстве. Временная и постоянная жёсткость воды. Требования, предъявляемые к качеству промышленной воды. Подготовка промышленной (технологической) воды: отстаивание, фильтрация, коагуляция, умягчение, обессоливание. Химические и физико-химические методы умягчения воды. Устройство, действие и регенерация ионитных фильтров. Пути сокращения расхода воды в промышленности. Методы очистки производственных сточных вод. Биохимическая очистка.
3. Экономика химического производства.
Химическая промышленность, как отрасль материального производства, её структура. Технико-экономические особенности территориальной организации химической промышленности.
Основные производственные фонды и их амортизация. Оборотные средства в химической промышленности, их классификация и структура. Формы организации производства в химической промышленности. Производственные затраты и себестоимость продукции химической промышленности. Структура себестоимости и пути её снижения. Экономические аспекты организации труда в химической промышленности. Рентабельность химического предприятия. Экономическая эффективность внедрения новой техники и технологии в химической промышленности.
Технико-экономические показатели химических производств: расходный коэффициент, степень превращения, выход продукта, селективность, качество продукта, производительность, мощность, интенсивность, тепловой и материальный баланс производства.
Основные закономерности химической технологии.
Классификация процессов в зависимости от основных законов, определяющих скорость этих процессов: механические, гидромеханические, тепловые, массообменные, химические процессы и аппараты для их реализации.
Понятие о химико-технологическом процессе. Классификация процессов по фазовому состоянию реагентов и продуктов реакции, по типу химических реакций и контакта реагентов, по параметру технологического режима и другим признакам.
Понятие о схемах технологического процесса: Химическая принципиальная (структурная), операторная, технологическая. Способы изображения схем химико-технологических процессов.
Скорость химико-технологических процессов. Способы воздействия на скорость гомогенных и гетерогенных химических процессов, протекающих в кинетической, диффузионной и переходной области.
Равновесие в химико-технологическом процессе. Применение принципа Ле-Шателье и правила фаз для определения параметров технологического режима. Равновесная степень превращения.
Закономерности массообмена в гетерогенных процессах: газ – жидкость (Г-Ж ), жидкость - твердое тело ( Ж-Т), газ - твердое тело (Г-Т). Многофазные процессы. Деление процессов и реакторов по гидродинамическому режиму и степени перемешивания реагирующих смесей.
Типы реакторов. Сравнительная характеристика реакторов периодического и непрерывного действия идеального вытеснения (РИВ), идеальногосмешения (РИС) и реакторов промежуточного типа (РПТ). Адиабатические, изотермические, политермические процессы и соответствующие им реакторы. Пути увеличения движущей силы процесса в реакторах. Каскад химических реакторов.
Катализ в химической промышленности. Типы каталитических процессов. Характеристика катализаторов: активность, селективность, отравляемость, температура зажигания, термостойкость. Промышленные контактные массы и требования к ним. Контактные аппараты и показатели их работы.