Матеріальний баланс простих хімічних реакцій. Матеріальний баланс складних хімічних реакцій. Безрозмірні характеристики матеріального балансу реакцій

Вид материала

Документы

Содержание II. Основи каталізу III. Хімія і технологія органічних речовин IV. Основи розрахунку технологічних процесів V. Технологічне обладнання виробництв органічного синтезу

Подобный материал:

• Реферат з біології на тему ‘регуляція активності, 231.8kb.
• Курс Викладач Жук Л. П. Дисципліна Хімія, 233.91kb.
• Тема: Взаємодія кислот з основами. Реакція нейтралізації Мета, 80.69kb.
• Введение Термин "баланс", 61.58kb.
• Тема уроку. Фізичні та хімічні явища. Хімічні реакції та ознаки, що їх супроводжують., 53.64kb.
• Електрохімічні методи, 144.96kb.
• Торговый баланс, 29.27kb.
• Питання до модуля 3, 188.99kb.
• Затверджено Постановою Кабінету Міністрів України від, 11390.13kb.
• Лікувальне застосування мінеральних вод Буковини при лікуванні шлунка, 531.56kb.

Напрям: Хімічна технологія та інженерія

Спеціальність: Хімічна технологія органічних речовин (1102)


I. Теорія хімічних процесів органічного синтезу


1. Cтехіометричний аналіз і розрахунок матеріального балансу хімічних реакцій

Матеріальний баланс простих хімічних реакцій. Матеріальний баланс складних хімічних реакцій. Безрозмірні характеристики матеріального балансу реакцій.


2. Побудова кінетичних моделей хімічних реакцій

Основні поняття хімічної кінетики. Кінетична модель хімічної реакції. Побудова кінетичних моделей зі схеми реакції. Побудова кінетичних моделей реакцій, які відбуваються за участю стабільних речовин. Побудова кінетичних моделей багатостадійних реакцій, які відбуваються за участю інтермедіатів. Теорія стаціонарних реакцій. Метод маршрутів реакцій.


3. Побудова кінетичних моделей реакцій на основі експериментальних даних

Експериментальні установки для дослідження закономірностей хімічних реакцій. Встановлення відтворюваності роботи установки. Вибір умов проведення кінетичних дослідів. Експериментальні серії.


4. Математична обробка кінетичних експериментів. Обчислення параметрів кінетичних моделей

Інтегральний метод аналізу кінетичних кривих. Диференціальний метод аналізу кінетичних кривих. Обробка кінетичних даних і обчислення параметрів моделей. Дослідження і обробка даних для гомогенних каталітичних реакцій.


5. Використання математичних моделей хімічних реакцій для вибору оптимальних умов їх проведення

Аналіз математичних моделей при виборі умов проведення простих хімічних реакцій. Аналіз математичних моделей при виборі умов проведення складних реакцій. Послідовне і паралельне сполучення реакторів.


II. Основи каталізу


1. Класифікація каталітичних реакцій та основні принципи каталізу

Гомогенний та гетерогенний каталіз – загальні риси та відмінності. Електронні, термодинамічні та кінетичні аспекти каталізу.


2. Теорії каталізу та проблема передбачення каталітичної дії

Будова каталізаторів і поняття про активні центри. Теорія проміжних комплексів у гомогенному каталізі. Теорії в гетерогенному каталізі.


3. Гомогенний каталіз

Класифікація гомогенно-каталітичних реакцій. Нуклеофільний, кислотний, основний, електрофільний каталіз. Металокомплексний каталіз, будова і принцип дії металокомплексних каталізаторів, основні типи перетворень металокомплексних каталізаторів, механізм та кінетика реакцій, каталізованих металокомплексами, зміна активності та отруєння металокомплексних каталізаторів. Перспективи металокомплексного каталізу. Гетерогенізація металокомплексних каталізаторів. Міжфазний каталіз.


4. Гетерогенний каталіз

Роль адсорбції в гетерогенному каталізі. Кінетична область гетерогенного каталізу. Кінетика реакції на неоднорідній поверхні. Каталітична реакція при лімітуючій стадії адсорбції або десорбції. Селективність у гетерогенно-каталітичних реакціях. Кінетика гетерогенно-каталітичної реакції в нестаціонарних умовах. Макрокінетика гетерогенно-каталітичних реакцій.


III. Хімія і технологія органічних речовин


1. Характеристики продуктів промисловості органічного синтезу.

Спеціалізація. Перспективи розвитку технології органічного синтезу.


2. Застосування парафінових вуглеводнів в органічному синтезі.

Нижчі і вищі парафіни, їхні фізико-хімічні властивості. Природні ресурси парафінових вуглеводнів. Методи виділення нижчих парафінів із природних і побіжних газів. Каталітична ізомеризація н-парафінів С₄-С₅. М’які і тверді парафіни лінійної будови, методи їхнього виділення з фракцій нафти. Порівняння методів. Вимоги до чистоти різноманітних парафінових вуглеводнів, які використовуються як сировина органічного синтезу.


3. Застосування олефінів в органічному синтезі.

Фізико-хімічні властивості нижчих олефінів. Структура споживання олефінів C₂ і С₃. Теоретичні основи крекінгу і піролізу вуглеводнів. Вільнорадикальний характер і ланцюговий механізм реакцій термічного розкладу вуглеводнів. Залежність виходу і складу продуктів термічного розкладу вуглеводнів від природи сировини, температури і часу контакту.


4. Технологія процесів крекінгу і піролізу.

Піроліз газоподібної та рідкої вуглеводневої сировини. Способи піролізу. Режими піролізу та вибір умов його проведення. Технологічна схема піролізної установки. Баланс піролізу етану і бензину. Технологічне оформлення процесу каталітичного крекінгу. Виділення і концентрування олефінів з газів крекінгу і піролізу. Технологічна схема процесу. Тенденції розвитку процесу поділу газів піролізу.


5. Асортимент ароматичних вуглеводнів – сировини для виробництв органічного синтезу.

Джерела ароматичної сировини. Структура споживання і структура виробництва бензолу. Коксування вугілля. Хімічні перетворення сировини при каталітичному риформінгу. Технологічне оформлення процесу каталітичного риформінгу. Гідродеалкілювання алкілароматичних вуглеводнів з одержанням бензолу і нафталіну. Одержання ароматичних вуглеводнів методами каталітичної ізомеризації, диспропорціонування і трансалкілювання.


6. Використання ацетилену в органічному синтезі.

Одержання ацетилену з карбіду кальцію. Очищення карбідного ацетилену від домішок. Одержання ацетилену піролізом вуглеводневої сировини. Електрокрекінг, окисний піроліз, регенеративний піроліз, піроліз у плазмі. Виділення ацетилену з газів піролізу. Порівняння техніко-економічних показників різноманітних методів виробництва ацетилену.


7. Хімічне використання синтез-газу і окису вуглецю.

Методи промислового одержання синтез-газу. Окисна конверсія вуглеводнів, її наукові основи і технологічна схема. Засоби очищення синтез-газу і регулювання його складу. Одержання синтез-газу з вугілля, основи теорії і технології цього процесу, його перспективи. Одержання концентрованого окису вуглецю. Техніко-економічне порівняння засобів виробництва синтезу-газу.


8. Процеси галогенування.

Області використання галогенвмістних продуктів органічного синтезу. Загальна характеристика процесів галогенування. Галогенуючі агенти. Радикально-ланцюгове хлорування, його наукові основи. Технологія рідкофазного і газофазного радикально-ланцюгового хлорування. Продукти, які одержують цими методами. Іонно-каталітичне галогенування. Приєднання галогенів по ненасичених зв'язках, його наукові основи, технологія. Реакція хлоргідринування. Галогенування алкенів і алкінів, наукові основи і технологія. Галогенування ароматичних сполук в ядро, його наукові основи і технологія. Продукти. Реакції розщеплення хлор заміщених і окислювальне хлорування. Поєднання цих реакцій з хлоруванням. Технологія процесу. Продукти. Процеси фторування вищими фторидами металів, фтором, фтористим воднем та його солями. Наукові основи реакцій. Технологія і продукти. Процеси розщеплення хлорпохідних, суміщені та комбіновані процеси на їх основі. Продукти отримані цим методом. Способи утилізації хлорорганічних відходів. Реакція оксихлорування, каталізатори, механізми і способи проведення реакції. Збалансований по хлору метод синтезу хлористого вінілу.


9. Процеси гідролізу, гідратації, етерифікації та амідування.

Значення та класифікація процесів гідролізу гідратації, етерефікації і амідування. Гідроліз і дегідрохлорування хлорпохідних. Виробництво спиртів і фенолів. Процеси гідратації і дегідратації, їх наукові основи і селективність, гідратація олефінів. Технологія прямої і сірчанокислої гідратації. Гідратація ацетилену. Дегідратація спиртів. Процеси етерифікації. Наукові основи і продукти. Типи реакторів. Технологія процесів. Етерифікація спиртами і олефінами. Гідратація, гідроліз і етерифікація нітрилів. Виробництво метилметакрилату. Синтез і перетворення азотпохідних кислот.


10. Процеси алкілювання.

Загальна характеристика реакції алкілювання. Алкілюючі агенти. Алкілювання по атому вуглецю. Наукові основи і технологія алкілювання ароматичних сполук, продукти. Алкілювання ізопарафінів. S-алкілювання, його наукові основи і технологія, продукти. Реакції О і Н-алкілювання, їх наукові основи, технологія, продукти. Оксиалкілювання і синтези із алкенілоксидів, їх наукові основи і технологія, продукти. Вінілювання. Його наукові основи і технологія, продукти.


11. Процеси окислення.

Значення і класифікація процесів окислення. Окислюючі агенти, енергетична характеристика та техніка безпеки в процесах окислення. Основні продукти, які одержують процесами окислення. Наукові основи радикально-ланцюгових процесів окислення. Механізм утворення продуктів. Селективність радикально-ланцюгового окислення. Гомогенний каталіз. Типи реакційних апаратів для рідкофазного окислення. Хімія і технологія одержання гідропероксидів та їх застосування. Технологія одержання фенолу і ацетону кумольним методом. Окислення нижчих парафінів в газовій фазі. Наукові основи окислення парафінів С₄-С₉ в оцтову кислоту. Одержання СЖК, закономірності процесу, продукти і технологія. Окислення нафтенів та їх похідних, хімія і одержувані продукти. Виробництво спиртів і кетонів. Окислення спиртів і кетонів в дикарбонові кислоти, наукові основи і технологія. Окислення метилбензолів в ароматичні кислоти. Продукти. Окислення ненасичених альдегідів і спиртів. Одержання надкислот. Хімія і технологія одержання оцтової кислоти і ангідриду. Одержання пероксиду водню окисленням вторинних спиртів. Гетерогенно-каталітичне окислення, каталізатори наукові основи і селективність окислення. Основні типи реакційних вузлів. Хімія і технологія окислення пропілену і ізобутилену, одержання акрилової і метакрилової кислоти. Окислювальний амоноліз вуглеводнів, одержання акрилонітрилу. Прямий синтез оксиду етилену і технологія його виробництва. Епоксидування олефінів надкислотами, пероксидом водню і гідропероксидами. Технологія поєднаного синтезу оксиду етилену і стиролу (Халкон-процес). Технологія одержання ацетальдегіду окисленням етилену.


12. Процеси дегідрування і гідрування.

Значення процесів дегідрування і гідрування, класифікація, наукові основи, каталіз і селективність. Хімія і технологія процесів дегідрування. Дегідрування вторинних спиртів. Окисне дегідрування метанолу. Дегідрування алкілароматичних сполук, каталізатори і продукти. Типи реакційних вузлів. Виробництво стиролу. Дегідрування парафінів і олефінів, продукти, селективність. Закономірності і технологія дегідрування парафінів С₄-С₅ в олефіни. Виробництво дієнів і їх технологія. Окислювальне дегідрування парафінів в дієни. Хімія і технологія процесів гідрування. Каталіз, основні закономірності і одержувані продукти. Технологія рідкофазного і газофазного гідрування. Типи реакційних вузлів. Технологічна схема гідрування фенолу.


13. Синтези на основі оксиду вуглецю.

Значення і класифікація синтезів на основі оксиду вуглецю. Каталіз і наукові основи синтезу вуглеводнів. Типи реакційних вузлів. Виробництво метанолу. Перспективи його розвитку. Синтез карбонових кислот та їх похідних. Виробництво мурашиної та оцтової кислот карбонілюванням метанолу.


14. Процеси конденсації по карбонільній групі.

Конденсація альдегідів і кетонів з ароматичними сполуками. Синтез ацеталей і реакція Принса. Одержання ізопрену. Конденсація альдегідів і кетонів з азотвмістними основами. Одержання капролактаму. Реакції типу альдольної конденсації.


IV. Основи розрахунку технологічних процесів


1. Основи технологічного проектування.

Загальні поняття. Передпроектна розробка. Проектно-кошторисна документація. Створення та оцінка надійності технологічної схеми. Компонування обладнання. Погодження та затвердження проекту, авторський нагляд. Технологічний регламент.


2. Хіміко-технологічні системи.

Мета створення хіміко-технологічних систем. Особливості технології органічного синтезу. Принципи створення безвідходних і маловідходних виробництв. Виробництво як система. Властивості та основні етапи створення хіміко-технологічних систем. Типи технологічних зв’язків. Особливості безперервних і періодичних процесів.


3. Матеріальні баланси хіміко-технологічних процесів.

Поняття матеріального балансу. Вихідні дані для розрахунку матеріальних балансів. Принципи складання матеріальних балансів технологічних процесів.


4. Теплові баланси хіміко-технологічних процесів.

Поняття теплового балансу. Принципи розрахунку теплових балансів. Теплоносії та холодоагенти. Поняття ексергетичного балансу.


5. Елементи системного аналізу в технології органічного синтезу.

Застосування системного аналізу під час створення хіміко-технологічних систем. Критерії оптимізації хіміко-технологічних систем. Вплив технологічних параметрів на економічні показники процесу.


V. Технологічне обладнання виробництв органічного синтезу


1. Вступ.

Специфіка обладнання виробництв органічного синтезу.


2. Конструкційна розробка технологічного устаткування.

Типове технологічне обладнання. Конструювання нестандартного обладнання. Масштабування обладнання. Обґрунтування потужності та режиму роботи обладнання.


3. Матеріали для виготовлення та захисту обладнання.

Вимоги до матеріалів і критерії їх вибору. Металічні матеріали. Неметалічні матеріали. Захисні покриття.


4. Теплова ізоляція апаратів і трубопроводів.

Теплоізоляційні матеріали, їх класифікація. Конструкція теплової ізоляції. Послідовність розрахунку теплової ізоляції.


5. Конструкційні особливості технологічного обладнання.

Конструкційні елементи апаратів. Обичайки, днища, секції. Теплообмінні пристрої. Пристрої для перемішування середовищ. Штуцери.


6. Трубопроводи.

Призначення, класифікація і прокладання трубопроводів. Розрахунок трубопроводів виробництв органічного синтезу.


7. Реакційні апарати виробництв органічного синтезу.

Задачі проектування реакційного вузла. Температурний режим роботи реактора. Вимоги до хімічних реакторів. Класифікація та застосування реакторів. Принципи конструювання реакційних апаратів. Характеристика основних типів реакційних апаратів.


8. Реактори для процесів у газовій фазі на твердому каталізаторі.

Реактори з нерухомим шаром каталізатора. Реактори з рухомим каталізатором.


9. Реактори для процесів у газовій фазі з використанням рідких каталізаторів.

Реакційні апарати барботажного типу. Реактори типу ерліфт. Реактори пінного типу. Реактори з механічним розпиленням рідини.


10. Реактори для процесів у рідкій фазі.

Реактори з мішалками. Реакційні апарати проточного типу.


11. Реактори для процесів у газовій фазі.

Реактори для процесів у газовій фазі. Трубчасті печі.


13. Допоміжне обладнання виробництв органічного синтезу.

Колонні апарати. Теплообмінні апарати. Ємності. Машинне устаткування.


17. Технологічний розрахунок обладнання виробництв органічного синтезу.

Визначення технологічних розмірів апаратів за даними діючих установок. Принципи розрахунку печей піролізу. Механічний розрахунок апарата.