Розглянуто та схвалено на засіданні кафедри менеджменту, протокол №10 від 12. 05. 2008
| Вид материала | Документы |
| Тема 6. Техніка, технологія і продукція хімічної та нафтохімічної промисловості Термінологічний словник Ендотермічна реакція – Пластичні маси Питання для самоконтролю |
- Програма державного іспиту освітньо-кваліфікаційний рівень, 844.71kb.
- Програма державного іспиту освітньо-кваліфікаційний рівень, 1164.64kb.
- Програма державного іспиту освітньо-кваліфікаційний рівень, 911.1kb.
- Реферати ндр, 469.51kb.
- Методичні рекомендації, 1034.2kb.
- Реферати ндр, 424.61kb.
- Укладачі: О. М. Денисюк,, 526.86kb.
- Проектування технологічного процесу виробництва молока та його економічна оцінка, 4529.53kb.
- Методичні вказівки та тематика курсових робіт, 275.56kb.
- Методичні рекомендації, 448.84kb.
Тема 6. Техніка, технологія і продукція хімічної
та нафтохімічної промисловості
Вивчення теми слід починати з визначення техніко-економічних показників, що характеризують перебіг процесів у хімічній промисловості: вихід продукту, ступінь перетворення, селективність, витратні коефіцієнти, собівартість продукції, продуктивність праці.
Наступним проблемним питанням теми є усвідомлення основних закономірностей протікання хіміко-технологічних процесів. Незважаючи на те, що способів класифікації технологічних процесів багато (зокрема, за способом організації, агрегатним і фазовим станом, тепловим ефектом, визначальними параметрами тощо), будь-який хіміко-технологічний процес складається із трьох стадій: 1) підведення
реагентів в зону реакції; 2) хімічна реакція; 3) виведення реагентів із зони реакції. Щоб управляти таким процесом, потрібно знати, яка з названих стадій є найповільнішою, бо саме від швидкості її проходження буде залежати загальна швидкість процесу. Якщо найповільнішими стадіями будуть перша або третя (процеси, що знаходяться в дифузійній області), то їх прискорення буде визначатися швидкістю перемішування, способами гомогенізації та іншими засобами, які використовують для дифузних процесів. Якщо ж швидкість процесу визначатиметься швидкістю хімічної реакції, потрібно знати залежність останньої від зміни тиску, температури та концентрації, бо саме зміною цих параметрів можна впливати на перебіг технологічних процесів хімічної промисловості.
Для проведення розрахунків використовують закон дії мас, що визначає залежність швидкості процесу від концентрації речовин і формулюється так: швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин у ступенях, що дорівнюють коефіцієнтам, які стоять перед формулами речовин у відповідному рівнянні реакції. Використовуючи цей закон, пам’ятайте, що для гетерогенних процесів у рівняння закону діючих мас входять лише концентрації речовин, що перебувають у газовій або рідкій фазах.
Величезне значення для хімічної промисловості мають каталітичні процеси, оскільки близько 90 % всіх виробництв цієї галузі використовують каталіз. Тому зверніть увагу на відміну дії каталізу на прискорення хімічних реакцій, яке відрізняється від дії зміни температури, тиску або концентрацій тим, що каталіз однаково впливає як на швидкість прямої, так і зворотної реакцій. Суттєвий виграш полягає в зменшенні часу настання рівноваги та селективності дії каталізаторів. Згідно з класифікацією каталітичні процеси бувають гомогенні та
гетерогенні. Пам’ятайте, якщо для перших апаратурне оформлення просте, то для других (які значно частіше використовуються в промисловості) – значно складніше та різноманітніше. Каталітичні процеси використовуються у виробництві кислот, аміаку, органічних речовин тощо. Ознайомтеся з технологічними процесами виробництва сірчаної та азотної кислот.
Оскільки для виробництва сірчаної кислоти вихідною сировиною можуть бути як тверді речовини (самородна сірка, пірит), так і газоподібні (гази нафто-, коксохімії, кольорової металургії), то необхідно ознайомитися з апаратурним оформленням процесів обпалення сировини і очищення газів. На техніко-економічні характеристики виробництва впливає також апаратурне оформлення цехів каталітичного окислення.
На прикладі виробництва калійних мінеральних добрив ознайомтеся з перебігом технологічних процесів, характерних для сольових технологій, де використовуються типові фізичні методи, зокрема подрібнення, класифікація, збагачення, сушка та ін. Важливими є стадії процесу, що містять у собі розчинення, фільтрацію, відстоювання, випаровування, кристалізацію, висушування тощо. Отримання власне калійних добрив пов’язано зі застосуванням флотаційного та галургічного методів. Ознайомтеся більш детально з цими методами.
Так, флотаційний метод отримання хлориду калію з сильвініту засновано на флотаційному розділенні водорозчинних мінералів калійної руди в середовищі насиченого сольового розчину за рахунок селективної гідрофобізацїї поверхні часток калійних мінералів за допомогою флотореагентів.
Галургічний метод отримання хлориду калію з сильвініту (метод вибіркової розчинності та розділеної кристалізації) засновано на різній розчинності хлоридів калію та натрію при зміні температури при їхній спільній наявності в системі “КС1 – NаСІ – Н2О”. Позитивні та негативні характеристики кожного з названих методів зумовлюють використання обох. Вибір методу визначається бажаними характеристиками продуктів, які необхідні споживачу.
Власне утворення мінеральних солей, якими є мінеральні добрива, відбувається із застосуванням хімічних процесів: обпалювання, вилуговування, реакції обмінного розкладу, реакції нейтралізації тощо. Саме ці процеси знаходяться в основі отримання аміачної селітри, карбаміду, подвійного суперфосфату, рідких та складних добрив.
Під час вивчення сукупності технологічних процесів отримання азотних добрив, способів їх використання та зберігання зверніть увагу на вплив хімічних властивостей на фізичні та експлуатаційні характеристики. При отриманні аміачної селітри важливим є енергозберігаючий аспект, коли теплота реакції нейтралізації аміаку азотною кислотою використовується для випарювання та отримання сплаву цієї речовини. Це спрощує та здешевлює вартість отримуваного продукту.
Розглядаючи технологічні процеси, які використовують при отриманні карбаміду, зверніть увагу на можливість різних способів використання вихідних речовин, які не прореагували при взаємодії оксиду вуглецю та аміаку. Це дасть можливість обрати оптимальний варіант для конкретного підприємства, що буде залежати від наявної сировини та виробничих потужностей.
Подвійний суперфосфат є важливим серед переліку мінеральних добрив, оскільки це розчинне у воді концентроване фосфорне добриво. Технологія його отримання містить як хімічні методи (взаємодія середньої солі з кислотою), так і фізичні – подрібнення, розбризкування, нашаровування тощо. Фосфорні добрива входять до складу складних та комплексних добрив, які мають переваги порівняно з простими, оскільки містять декілька поживних речовин.
Важливе місце серед технологічних процесів хімічної галузі займають електрохімічні процеси, що пов’язані з взаємоперетворенням хімічної та електричної енергії. Для проведення розрахунків потреб речовини та енергії повторіть закони Фарадея, рівняння Нернста, правила розкладу іонів на катоді та аноді для багатокомпонентних систем, ряд напруг металів. Слід зрозуміти, що, залежно від умов проведення процесу електролізу та матеріалу катода, можна отримати різний спектр готових продуктів.
Ознайомтеся з технологічними процесами виробництва целюлози, пластичних мас, виготовлення хімічних волокон, каучуку і гуми.
Термінологічний словник
Електроліз – хімічні процеси, що відбуваються при пропусканні постійного електричного струму на електродах, розташованих у розчинах, розплавах або твердих електролітах. Позитивно заряджені іони (катіони) рухаються до катода та відновлюються на ньому, а негативно заряджені (аніони) – до анода, де відбувається їх окислення. Маса утворених на електродах речовин та кількість пропущеної електричної енергії пов’язані відомим законом Фарадея.
Ендотермічна реакція – хімічна реакція, яка відбувається з поглинанням енергії (теплоти) із середовища.
Каталіз – зміна швидкості хімічної реакції під дією деяких речовин (каталізаторів), які беруть участь у ній, але не входять до складу кінцевих продуктів. Для каталізу є характерним зниження енергії
активації, що приводить до різкого прискорення швидкості реакції і можливості проведення процесів при більш низьких температурах.
Целюлоза – природний полімер, який виготовляють із деревинної або рослинної сировини.
Пластичні маси (пластики) – це матеріали, які вміщують як основний компонент полімер, який при певній температурі і тиску набуває пластичності, а потім твердіє, зберігаючи форму при експлуатації.
Екструзія – це видавлювання пластмаси із порожнини через отвір під тиском.
Питання для самоконтролю
У чому полягають особливості хімічної промисловості, які відрізняють її від інших видів матеріальних виробництв?
- Дайте загальну характеристику сучасного стану та проблем хімічної промисловості в Україні.
- Які техніко-економічні показники використовуються під час аналізу виробництв у хімічній промисловості?
- Назвіть основні принципи класифікації хіміко-технологічних процесів.
- Назвіть, з яких елементарних стадій складається хіміко-технологічний процес. Охарактеризуйте їх.
- Поясніть залежність швидкості хімічних реакцій від концентрації реагуючих речовин, тиску та температури.
- Як зміною тиску, температури та концентрації речовин вивести хіміко-технологічний процес зі стану рівноваги?
- У чому полягає відміна дії каталізу на швидкість перебігу хіміко-технологічних процесів від дії тиску, температури та концентрацій?
- Який вид каталізу та яке типове обладнання використовуються при виробництві сірчаної кислоти?
- Охарактеризуйте загальну схему отримання азотної кислоти з аміаку та визначте особливості кожної стадії.
- На яких принципах засновані флотаційний та галургічний методи отримання хлориду калію з сильвініту?
- У чому полягає сутність екстракційного та електрохімічного методів отримання фосфорної кислоти? Які хімічні реакції використовують для розрахунку матеріального балансу за цими методами?
- Охарактеризуйте технологічну схему отримання подвійного суперфосфату поточним методом. Які фізичні процеси при цьому використовуються?
- Способи виробництва гідроксиду натрію та хлору. Які матеріали катода та анода при цьому використовують?
- Що являють собою полімери? Де і для чого вони використовуються?
- У чому полягає сутність полімеризації і поліконденсації?
- Назвіть і прокоментуйте позитивні та негативні властивості пластмас.
- Що таке пластмаси спеціального призначення?
- Назвіть і охарактеризуйте основні методи виготовлення деталей із пластмас.
- Назвіть і охарактеризуйте етапи виготовлення хімічних волокон.
- Що являє собою каучук? Як він поділяється за походженням?
- Що використовують як вихідну сировину при виготовленні натуральних і синтетичних каучуків?
- Розкрийте технологію виготовлення гумових виробів.
- У чому полягає процес вулканізації?
Література: 2, 4, 7, 13; 14, 17, 18, 20, 23, 24.