Технология органических веществ (производство пластмасс, каучука и т.д.

Технология- это наука о наиболее экономичных способах и процессах получения сырья, полупродуктов и изделий.

Технология делится на 2 группы: Механическая где меняется форма или внешний вид физ. И хим. свойство материала. Химическая- изучает процессы в котором происходит глубокое изменение состава свойства и внутреннее строение вещества.

Технология неорганических веществ (производство минеральных солей, щелочей, силиката).

Технология органических веществ (производство пластмасс, каучука и т.д.

2) Главной задачей химической технологии является повышение производительности труда, улучшение качества продукции, снижение себестоимости. Эго может быть достигнуто путем совершенствования техники и технологии в последующем направлении: увеличение мощности производства, использование параллельных производственных линий, увеличение размеров аппарата, интенсификации работы аппаратов, комплексное использование сырья, разработка энергосберегающих ресурсов - экономия природных ресурсов (используют теплоту экзотермических реакций для подогрева реагентов), создание безотходных производств - решение экологических проблем и снижение себестоимости:⁴замкнутое производство, кооперирование химических производств с другими производствами, применение методов очистки, механизация трудоемких работ, замена физического труда механизированными, автоматизация производства применение приборов, осуществляющих производственные процессы бе? участия человека, но под его контролем, замена периодичных процессов на непрерывные.

3) Химика — технологические; техника - экономические показатели производства Выход продукта - это отношение количества получаемого продукта к максимально возможному.

Производительность - эго количество выработанного продукта или переработанного сырья в единицу времени.

Степень превращения - это отношение количества вещества, вступившего в реакцию к его исходному количеству.

Селективность - это отношение количества основного продукта к общему количеству полученного.

4)Технология органических веществ- это производство пластмасс,каучука и т.д.

5)Технология неорганических веществ это производство минеральных солей, щелочей и т.д.

6) Сырьё-это природные материалы, использованные технологией для переработка в предметы и продукты народного потребления. Полупродукты -это продукты частичной переработки сырья являются готовым продуктом для одного предприятия и сырьём для другого. Отходы - это побочные продукты, которые после переработки не находят дальнейшего применения на данном предприятии, которые могут быть использованы в качестве сырья на другом предприятии.

Виды сырья.

Рудное сырьё - это природные материалы при переработки которых экономически выгодно получают металлы. Из отходов получают удобрения.

Нерудное сырьё- это природные материалы при переработки которых получают

строительные материалы, удобрения, химические реагенты.

Горючее сырьё — это уголь, дерево, нефть, природный газ, торф.

Вода — применяется как хладагент или теплоноситель, а также в качестве реагента для получение растворов.

Воздух - применяется для получении инертных газов. Растительное сырье - это хлопок, лён, конопля.

Животное сырьё —это кожа, шерсть, кости, меха.

7) Вода в химической промышленности.

Вода в химической промышленности имеет широкое и разнообразное применение. Она служит сырьем и реагентом. Основными источниками являются природные воды. Они подразделяются на: атмосферные - воды атмосферных осадков; поверхностные- воды рек, озер и морей; подземные -колодезные, ключевые, артезианские, минеральные. Основные показатели качества воды : жесткость- это свойство воды, обусловленное присутствием в ней растворимых солей кальция и магния. Различают: временную- вызвана присутствием в воде растворов кислых солей кальция, магния и бикарбонатов; постоянная- определяется присутствием хлористых и сернокислых солей кальция и магния. Общесолесодержание характеризует: наличие в воде минеральных и органических примесей. Окисляемость- это свойство воды, обусловленное присутствием в ней органических веществ. Прозрачность воды измеряется толщиной слоя воды, через который можно различить визуально или при помощи фотоэлемента изображение креста или определенного шрифта.

8) Энергетика химической промышленности

Виды энергий - в химической промышленности применяется электрическая, тепловая, химическая, световая, внутриядерная и вторичные энергетические ресурсы.

Электрическая энергия - необходимо для разложения под действием электрического тока растворов и расплавов, нагревания реактивных смесей до высокой температуры, превращения ее в механическую энергию, используемую для транспортировки материалов, дробления, сжатия газов и Т.д.

Тепловая энергия - применяется для нагрева сушки, выпарки, дистилляций и т.д.

Химическая энергия - используется в гальванических элементах и аккумуляторах, где она преобразуется в электрическую энергию.

Световая энергия - необходима для осуществления процессов, протекающих под действием света.

Внутриядерная энергия - пользуется для проведения реакций под действием радиоактивных излучений.

Вторичные энергетические ресурсы- энергетические отходы или побочные предметы производства, имеющие высокую температуру, используют для нужд предприятий и тем самым сокращают потери энергии в окружающей среде.

Источники энергии- для производства химических продуктов в качестве источников энергии используют уголь, нефть, горючие сланцы, природные газы, энергию гидроэлектростанций и атомной электростанций Рациональное использование энергии.

1 )строгое соблюдение параметров.

2) хорошая изоляция аппаратов и трубопроводов.

3) хорошая герметизация соединений трубопроводов и аппаратов, ^применение вторичной энеюп

Рекуператор — обышго-аппарат 2, внутри которого помещены плиты 1 с развальцованными в них трубами. Горячие газы, выходящие из реакционного аппарата, проходят, например, по трубкам 3 рекуператора: холодные газы, которые должны быть поданы в реакционный аппарат, движутся в межтрубном пространстве. В результате теплообмена через стенки трубок проходит охлаждение горячих газов и нагрев холодных.

Регенератор — периодический действующая камера, заполненная рассадкой. Вначале через камеру 1 пропускают горячие газы выходящие из реакционного аппарата. Газы соприкасаются с насадкой 2, отдают ей тепло и охлаждаются; насадка при этом нагревается. Затем прекращают подачу горячих реакционных газов и через горячую насадку начинают пропускать олодные газы, которые далее должны поступать в реактор. Холодные газы отбирают тепло от насадки и нагревается; насадка при этом охлаждается, затем через охлажденную насадку продувают горячие газы и т.д.

Для создания непрерывного процесса устанавливают по крайней мере два регенератора. В этом случае, когда одна камера работает на нагревании насадки, т. е. насадка отдает тепло холодном) газу. Через который промежуток времени происходит автоматическое переключение потоков газов.

Регенераторы, как правило. Применяются для использования тепла газов, имеющих очень высокую температуру - порядка 700-800 С и выше. Для использования тепла газов и жидкостей с более низкой температурой обычно устанавливают рекуператоры.

Котлы- утилизаторыприменяют в том случае, когда тепло отходящих газов используют для получения пара. На рис.8 изображена одна из конструкций котла-утилизатора. Горячие газы движутся по трубкам 4, находящимся в корпусе котла 3. Вода поступает в межтрубное пространство котла через штуцер 5. Полученный пар выводится через влагоотделитель 2 и вентиль 1.

Тепло отходящих газов иногда применяют для нагревания воздуха или' воды, идущих на отопление заводских зданий и для других целей ( горячая вода для душевых, парникового хозяйства и др.)

Энергию сжатых газов или жидкостей, выходящих из реакционных аппаратов, используют для приведения во вращение колес газовых и водяных турбин, смонтированных на одном валу с насосом и электродвигателем, и тем самым уменьшают расход электрической энергии, которой питают электродвигатель.

9).Химико-технологические процессы.

Технологические процессы предназначены для переработки сырья в готовый продукт,

и состоит из следующих стадий:

подготовка сырья;

подвод реагентов в зону реакций:

химические реакции;

выделение конечных продуктов.

Все эти стадии проводятся в оптимальных условиях - это сочетание всех основных параметров процесса.

1. Сырье предварительно очищается, измельчается, сушится, испаряется, промывается.

2. Подвод реагентов в зону реакций. Производится молекулярной, конвективной турбулентной диффузией.

3. Химическая реакция. В этой стадии происходит не одна реакция, а ряд побочных реакции и получается смесь продуктов, которые называются контактным газом.

4. Химические превращения производятся аппаратах-реакторах.

Выделение конечных продуктов производит абсорбцией, адсорбцией, ректификацией.

Самый медленный этап химического процесса является определяющая скорость всего процесса:

а) если самой медленной стадии является подвод реагентов, то процесс протекает в диффузионной области. Для увеличения скорости применяется продувка и перемешивание.

б) если самой медленной стадии является химическая реакция, то для увеличения скорости необходимо повысить температуру.

в) если скорость подвода реагентов равна скорости реакции, то для увеличения скорости процесса необходимо увеличить температуру и применять продувку или перемешивание.

10)Классификация химических реакций.

1. По условиям провидемия реакций подразделяются на;

а) изотермические - протекают при постоянной температуре и не изотермические - температура процесса непостоянна.

б) протекающие при постоянном или переменном объеме.

в) адиабатические (без подвода тепла):

5. По фазовому состоянию реагентов реакции делят на гомогенные и гетерогенные. В гомогенных реакциях все взаимодействующие вещества находятся в одной фазе - газовой (Г), жидкой (Ж), твердой (Т).

6. По механизму проведения:

а) простые обратимые.

б) простые необратимые.

в) параллельные реакции.

г) последовательные реакции (исходные вещества превращаются в промежуточный продукт, потом только превращаются в готовый продукт).

7. По тепловому эффекту:

а) экзотермические (с выделением тепла).

б) эндотермические (с поглощением тепла).

8. По применению катализатора:

а) католические.

б) некаталические.

Скорость химической реакции

Скорость химического процесса -это изменения концентрации одного из реагентов или продуктов реакции за единицу времени.

Скорость процесса зависит от температуры, концентрации, давления, катализатора, от природы реагирующих веществ.

9. Скорость химической реакции пропорционально концентрациям вещества участвующих в реакции.

10. При повышении давления в газовых системах повышается скорость, так как увеличивается концентрация вещества.

11. При нагревании увеличивается число активных молекул, поэтому резко возрастает скорость.

12. Катализаторы бывают (+) и (-). (+) ускоряют реакцию, а (-) замедляет или останавливают.

11)Равновесие в технологических процессах.

Большинство химических реакций являются обратимыми. По прямой реакции стечением времени поднимается температура и начинается обратный процесс. Через некоторое время скорость прямой реакции будет равно скорости обратной. Такое состояние называется химическим равновесием, а выход продукта в этот момент называется равновесным выходом. Сколько бы ни не продолжался процесс, равновесный выход остаётся неизменным, пока мы не будем влиять на условия процесса. Условия смещения равновесия определяется по принципу Ле-Шателье:

"Если на систему, находящейся в состоянии равновесия воздействовать из вне изменяя какую -либо из параметров, определяющих состояние равновесия, то равновесие смещается таким образом, чтобы ослабить эффект воздействия."

12) Принцип Ле-Шателье "Если на систему, находящейся в состоянии равновесия воздействовать из вне изменяя какую -либо из параметров, определяющих состояние равновесия, то равновесие смещается таким образом, чтобы ослабить эффект воздействия."

13)Скорость химической реакции- это изменение концентрации одного из реагентов или продуктов реакции за единицу времени.Скорость процесса зависит от температуры, концентрации, давления и т.д.

14) Технологические схемы- это графические изображения аппаратов и последовательность операций проводимых в этих аппаратах.

Виды аппаратов:

13. Непрерывные: все стадии производятся одновременно, но в различных точках реакционного объёма при постоянных параметрах.

14. Периодические: все стадии повторяются и протекают в одном и том же аппарате при различных параметрах.

По взаимному направлению потока технологические схемы бывают:

1. Прямоточные: на входе встречается свежий, а на выходе отработанный регенты.

2. Противоточные: на входе и выходе встречается свежий и обработанный реагент.

3. Перекрёстный ток

4. Замкнутые: непрореагировавшее сырьё возвращается обратно на стадию подготовки.

5. Открытые: непрореагяровавшее сырьё после выделения не возвращается обратно в процесс.

Параллельные: применяются для увеличения производительности процесса.

Последовательные: применяются для увеличения времени контактирования и для полного превращения сырья в готовый продукт.

ШРЬё

15) Гетерогенные системы включают две или большее количество фаз . Существуют следующие двухфазные системы: газ — жидкость; газ — твердое тело; жидкость — жидкость (несмешивающиеся); жидкость — твердое тело и твердое тело — твердое тело.

В производственной практике наиболее часто встречаются системы Г — Ж, Г — Т, Ж — 'Г. Нередко производственные процессы протекают в многофазных гетерогенных системах, например Г —Ж —'Г, I’ —Т —Т, Ж —'Г —Т, Г —Ж — '1'—Т— и т. п. Гетерогенные процессы более распространены в промышленной практике, чем гомогенные. При этом, как правило, гетерогенный этап процесса (массопередача) имеет диффузионный характер, а химическая реакция происходит гомогенно в газовой или жидкой среде. Однако в ряде производств протекают гетерогенные реакции на границе Г — Т, Г — Ж, Ж — Т, которые обычно и определяют общую скорость процесса. Гетерогенные реакции происходят, в частности, при горении (окислении) твердых веществ и жидкостей, при растворении металлов и минералов в кислотах и щелочах.

Химические процессы делят на каталитические и некаталитические. По значениям параметров технологического режима процессы можно разделить на низко- и высокотемпературные, происходящие под вакуумом, при нормальном и высоком давлении, с высокой и низкой концентрацией исходных веществ и т. п.

16) Гомогенными называются такие процессы, в которых все реагирующие вещества находятся в одной какой-либо фазе: газовой (Г), твердой (Т), жидкой (Ж). В гомогенных системах взаимодействующих веществ реакции происходят обычно быстрее, чем в гетерогенных, механизм всего технологического процесса проще и соответственно управление процессом легче, поэтому технологи на практике часто стремятся к гомогенным процессам, т. е. переводят твердые реагирующие вещества или по крайней мере одно из них в жидкое состояние плавлением или растворением; с той же целью производят абсорбцию газов или конденсацию их.

17)Каталитические процессы

Химические реакции проводимые с участием катализатора называют каталитическими процессами. Катализатор- это вещество изменяющее скорость реакции. Катализаторы ускоряющие реакцию называют положительными.Катализаторы замедляющие химические реакции называют отрицательнымиили ингибиторами.

Катализаторы останавливающие реакцию называют - стоппер.В зависимости от того, в каком агрегатном состоянии находятся катализаторы и реагенты бывают:

Гомогенные (одинакового агрегатного состояния)

Гетерогенные ( в разных агрегатных состояниях)

18) Показатели катализатора:

Активность катализатора- это мера ускоряющего действия катализатора по отношению к данной реакции.

Температура зажигания катализатора- минимальная температура при которой в присутствии данного катализатора, процесс протекает с достаточной скоростью.

Время контактирования-времясоприкосновения реагирующих веществ с катализатором.

'у

Производительность- сколько продукта можно получить с поверхности 1м за единицу времени.

Объемная скорость( длительность соприкосновения)- какое количество газа

( проходит в течении одного часа через 1 м2 катализатора.)

19)Промышленные катализаторы

катализаторы применяющиеся в промышленном масштабе называют промышленными катализаторамиили контактными массами.Такие катализаторы состоят из:

Самого катализатора ( окиси металлов, металлы, кислоты, щелочи.)

Промоторы - это вещества повышающие активность катализатора ( окиси калия, алюминия).

Носитель - это пористые вещества, которые увеличивают пористость катализатора ( пемза, асбест, активированный уголь).

20) Рациональное использование энергии.