Ответственный за выпуск д.х.н., проф .Куншенко Б.В.

Утверждено методической комиссией химико-технологического

факультета ОНПУ.

ВВЕДЕНИЕ
Развитие химической промышленности в нашей стране, организация новых иперестройка старых предприятий, комбинирование химических производств, создание новых технологических процессов — все это значительно повышает роль курса химической технологии в университетском образовании.
Современное развитие химической промышленности имеет не только количественный, но и качественный характер, поскольку он связан с переходом на новый, более высокий, технический уровень и с внедрением более совершенной технологии, с повышением производительности труда, с расширением видов иисточников сырья, с увеличением ассортиментов и повышением качества продукции.
Обобщение технологического опыта разных производств, эффективное использование наиболее рациональных технологических схем идальнейшее их усовершенствование требует от специалистов знаний не только общих закономерностей итиповых методов химической технологии, а и широкого технического кругозора, умение владеть современными методами моделирования химико-технологических процессов и осведомленностью с основными аппаратурами химической технологии.
Химики с университетским образованием, которые имеют высокую теоретическую подготовку и глубоко изучают курс химической технологии, в самый раз и смогут осуществлять роль объединяющего звена науки с практикой.
Цель учебника — показать студенту роль химической технологии при внедрении в производство новой техники, использование достижений науки и технического прогресса, создание наилучших условий труда и осуществлении мероприятий по технике безопасности.

1. Общие вопросы химической технологии
1.1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Технология - наука о наиболее экономичных способах и процессах производства промышленных продуктов из природного сырья.

Технологией называют научно обоснованные и введенные в производство методы и способы обработки и переработки сырья в конечные продукты с помощью соответствующей техники.

Химическая технология – это наука о наиболее экономичных методах массовой химической переработке сырья, природных материалов в продукты потребления и средства производства.

В противоположность химику, который может синтезировать в лабораторных условиях нужный продукт в небольших количествах и часто довольно дорогим способом, технолог ставит своей задачей производство этого продукта в промышленном масштабе при возможно больше низких экономических затратах.

Эти две особенности химической технологии - большой масштаб производства и выбор экономичных методов и способов переработки - обуславливает различие в деятельности химика - технолога и химика - исследователя.

1.2.КЛАСИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.
Промышленность объединяет предприятия, которые занимаются добычей и переработкой предметов труда (сырья) в продукты производственного иличного потребления. Вся промышленность, по экономическим признаком делится на отрасли, которые производят средства производства, и отрасли, которые изготовляют предметы потребления. Далеевсе отрасли промышленности можно разделить по признаком отношения к предметам труда (сырья) на добывающие иобрабатывающие их.
В химической промышленности пользуются классификацией, по которой её разделяют на две основных группы: промышленность неорганических веществ и промышленность органических веществ. Но много производств неорганических и органических веществ подобны, по методам получения, технологическими схемами и аппаратуре и часто расположены на одной территории. Так, технологические схемы, методы и аппараты для синтеза аммиака и метанола аналогичны; их цеха часто размещаются на территории одного завода.

Химико-фармацевтическая промышленность производит лекарственные

вещества имедицинские препараты и др.
.
1. З. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КАК НАУКА.
ЗНАЧЕНИЕ ХІМИЧНОЇ ТЕХНОЛОГИИ
Для понимания основных задач химической технологии как науки важно определить её место среди других наук и значение химической технологии при подготовке специалиста-химика

Слово технология происходит от двух греческих слов: «технос» —умение, ремесло или производство илогос — наука. Итак, дословно «технология» — это наука о производстве.
Преобразование одних материалов в другие с комплексом заданных полезных свойств — основная цель химической технологии. Химическая технология изучает совокупность физических и химических процессов и пути их осуществления в промышленности с целью производства различных продуктов. Важнейшей задачам химической технологии является изучение химических преобразований вместе с процессами переноса количества движения, тепла и вещества, которое может быть достигнуто только при использовании в химической технологии знаний других наук. Гидродинамика при этом играет особенно важную роль, поскольку интенсивность процессов переноса тепла имассы в значительной мере определяется гидродинамическими условиями. Значительное влияние на формирование теоретических основ химической технологии имеет четкая классификация химико-технологических процессов, которая основана на гидродинамических закономерностях.
Так идея единых кинетических закономерностей, которая положена в основу современной классификации химико-технологических процессов, исходит из подобия дифференциальных уравнений, которые описывают простейшие (линейные) процессы переноса:

количества движения (закон Ньютона)
(1)

теплоты (закон Фурье)
(2)
массы (закон Фика)
(3)
На основе этих законов все химико-технологические процессы разделены на группы, кинетические закономерности которых основаны на общем законе - скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональная сопротивлению. Таким образом, учение о процессах и аппаратах химической технологии сформировалось в четкую научную дисциплину, а все разнообразные процессы химической технологии были сведены к пяти группам процессов, объединенных характерными кинетическими закономерностями. В курсах химической технологии изучают такие разделы: химизм и физико-химические условия протекания процесса; сырье; энергетику; аппаратуру; конструкционные материалы; контроль и управление процессами; организацию и охрану труда, экономику производства.
Синтетический характер курса общей химической технологии, его динамичность и беспрерывное обновление оказывают содействие формированию специалиста-химика с широким научно-техническим кругозором, который способен не только работать, а и руководить современным сложным и ответственным химическим производством.
Современное химическое производство включает большое число разнообразных физических и химических операций, которые тесно связаны между собой, поэтому химическая технология изучает совокупность физических и химических процессов и пути их осуществления в промышленном масштабе.

Изучение химической технологии имеет следующие цели:

1. Ознакомление с используемыми в настоящее время методами переработки сырья и производства продуктов – это энциклопедический свод сведений об исходных способах работы представляющей собой введение в изучение химической технологии.

2. Усвоение общих законов (физическое, физико-химическое и инженерных) последовательное применение которых дает возможность оптимального решения, т.е. создание наилучшей технологии.

Очень большое значение для химической промышленности имеет усовершенствование технологических процессов. Проведение непрерывных процессов и осуществление синтезов в одну стадию создают исключительные условия для максимального использования производственных фондов и повышения экономической эффективности химического производства.

Учитывая особенности химического производства, комплексная механизация иавтоматизация становятся для него необходимой закономерностью.
Качество продукции — одно из важнейших условий технического прогресса, повышения эффективности работы и производства.
В Украине качество продукции определяется государственными техническими нормами. Эти нормы фиксируются в документе, который называется Державным стандартом Украины ДСТУ, имеющий силу закона для тех, кто вырабатывает или потребляет продукцию. Стандартизация продукции обеспечивает высокое качество, внедрение усовершенствованной технологии, ведет к нормализации затрат сырья, энергии и труда на каждую единицу. В зависимости от требований потребителей может быть несколько стандартов одной продукции, но этитребования должны быть такими, чтобы их можно было удовлетворить на данном предприятии. Так, есть несколько стандартов на серную кислоту.
Себестоимость химической продукции является одним из важнейших показателей, которые отображают все стороны работы предприятия. Себестоимость продукции является частью необходимых затрат на средства производства и заработную плату. В смету затрат на производство входит стоимость сырья, основных и вспомогательных материалов, топлива и энергии, основной и дополнительной заработной платы, отчисление на социальное страхование, амортизация основных фондов и другие денежные затраты. Накладные расходы включают цеховые и общезаводские затраты: цеховые, административно-управленческие затраты, общехозяйственные на реализацию продукции, отчисления на целевые и другие затраты.
На основании общецеховых и основных затрат определяют цеховую себестоимость. Прибавляя к цеховой себестоимости общезаводские затраты, получают заводскую себестоимость. После начисления на заводскую себестоимость непроизводственных затрат, которые распределяются на продукцию пропорционально их заводской себестоимости, получают заводскую себестоимость продукции.

Химические процессы

В химической технологии рассматривается совокупность физических и химических явлений, из комплекса которых и составляется технологический процесс. Изучение химико-технологического процесса ведут из двух позиций: создание самого процесса, т.е. разработки процесса и сооружение цеха (установки) для получения данного продукта и эксплуатации производства.

В настоящее время развитие производства идет в направлении внедрения автоматических методов контроля и регулирования технологическими процессами. В этом случае число химиков занятых вопросами эксплуатации будет сокращаться. Большее количество инженеров химиков будет связано с разработкой технологического процесса и его оформлением.

Процесс создания химического производства состоит из следующих стадий:

1. Разработка химико-технологического процесса.

2. Составление проектной документации.

3. Построение цеха.

В курсе ОХТ изучаются вопросы, посвященные главным образом решению первых двух задач.

2.1 Химико-технологический процесс - основные понятия.

Химико-технологический процесс состоит из следующих взаимозависимых элементарных стадий получения продуктов по реакции:

1. Подведение реагирующих компонентов в зону реакции происходит молекулярной диффузией или конвекцией. В двух или многофазных систем подвод реагирующих компонентов может происходить абсорбцией, адсорбцией или десорбцией газов, конденсацией паров растворением твердых веществ, испарением жидкостей или возгонкой твердых веществ.

На первой стадии протекают только физические процессы, поэтому исходный реагент А химически неизменным переходит на другую стадию.

2. Химические реакции - это второй этап химико-технологического процесса. В реагирующей системе проходит несколько последовательных (а иногда и параллельных) химических реакций, которые приводят к образованию основного продукта R, а также ряд побочных реакций, которые приводят к образованию побочного продукта S. Кроме того, обычно реакция не идет до конца и часть реагента А остается неизмененной.

В результате образуются продукты имеющие народнохозяйственное значение и отходы или отбросы т.е. продукты реакции которые не имеют значительной ценности и не находят достаточного применения. Побочные продукты и отходы производства могут образоваться при основной реакции наряду с целевыми продуктами, а также вследствие побочных реакций между основными исходными веществами и примесями. Обычно учитываются не все реакции, а лишь те из них, которые влияют на количество и качество продуктов.

3. Отвод продуктов из зоны реакции.

В третьей стадии химических превращений нет. Отвод реагирующих компонентов может происходить диффузией конвекцией и переходом вещества из одной фазы в другую.

Здесь происходит разделение продуктов: выделяется целевой продукт R, побочный S и исходный реагент А, который остался.

Общую скорость технологического процесса может лимитировать скорость одного из трех составных элементарных процессов, которая протекает медленнее других. Если медленнее всего идут химические реакции, и они лимитируют общую скорость, то процесс происходит кинетической области; в этом случае технологи стремятся усилить именно те факторы (концентрация исходных веществ, температура, катализаторы) которые влияют на скорость реакции. Если общую скорость процесса лимитируют подведение реагентов в зону реакции или отвод продуктов, то это значит, что процесс происходит в диффузной области. Скорость диффузии стремятся увеличить, прежде всего, перемешиванием, повышением температуры или переводом системы из многофазной в однофазную.