Развитие общей химической технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основные определения

«технология»

от греческого techne - искусство, ремесло и logos - понятие, учение, т.е. это совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов

Объект изучения - само химическое производство, включая способы и процессы переработки сырья в продукты.

Цель изучения - создание наиболее эффективных методов переработки сырья с точки зрения экономии материальных и энергетических затрат, снижения экологической безопасности каждого химического производства.

Методы исследования - математическое моделирование на основе физико-химических, тепло-, массообменных и гидродинамических закономерностей явлений, происходящих в аппаратах химического производства, и системный анализ химического производства как химико-технологической системы (ХТС).

Химическая технология, классифицируемая по отраслям (условная классификация по В.С. Бескову)

А. Неорганическая химическая технология

1. Основной неорганический синтез;

2. Тонкий неорганический синтез;

3. Ядерно-химическая технология;

4. Металлургия;

5. Силикатные производства.

Б. Органическая химическая технология

1. Переработка нефти и газа;

2. Нефтехимический синтез;

3. Основной органический синтез;

4. Биотехнология;

5. Тонкий органический синтез;

6. Высокомолекулярная технология;

7. Технология переработки растительного и животного сырья

Химическая технология (XT) - наука об эффективных способах переработки сырья, состоящая из множества химических производств, основанных на методах и процессах переработки сырья в продукты потребления и средства производства.

Химическое производство (ХТС) - составная часть химической технологии (объект изучения данной науки). Это эффективный способ переработки сырья, состоящий из необходимого и достаточного числа химико-технологических процессов (этапов переработки), взаимодействующих материально, энергетически и информационно для получения средств производства и средств потребления.

Химико-технологический процесс (ХТП) - составная часть химического производства - этап переработки сырья, основанный на физико-химической системе, образуемой реагирующими или превращающимися сырьевыми продуктами или полупродуктами, взаимодействующими в химическом реакторе материально, энергетически и информационно в процессе химического либо физико-химического превращения или изменения структуры.

2. Краткая история развития химической технологии

Возникновение науки о химической технологии относится к концу XVIII века. В России изучение химической технологии относится к началу XIX века. Проф. Ф.А. Денисовым (Московский университет) было издано «Пространное руководство к общей технологии или к познанию всех работ, средств, орудий и машин, употребляемых в разных технических искусствах»

В начале XX века проф. А.К. Крупским (Петербургский технологический институт) и его последователями были заложены основы современной химической технологии .

Большой вклад в развитие науки о химической технологии внесли акад. С.И. Вольфкович, проф. И.П. Мухленов, проф. А.Г. Амелин и их школы

3. Основные тенденции в развитии химической промышленности

- снижение энергоемкости химических производств, применение новых видов энергии

- интенсификация химико-технологических процессов (ХТП), повышение единичной мощности производства;

- повышение эффективности использования сырья, комплексное использование сырья;

- создание безотходных и малоотходных производств;

- повышение качества продукта.

Основные тенденции в развитии химической промышленности связаны с решением глобальных проблем человечества:

- Восполнение и расширение пищевых ресурсов

- Решение энергетических проблем

- Защита (охрана) окружающей среды обитания на Земле

4. Классификация химических производств и химико-технологических процессов

Для оценки химического производства и каждого этапа переработки сырья (химико-технологического процесса) выделяют четыре группы критериев эффективности

. технологические:

- выход целевого продукта;

- степень превращения сырья в целевой продукт;

- интенсивность ХТП, химического производства;

эксплуатационные:

* безопасность функционирования химико-технологических процессов, составляющих химическое производство, и всего производства;

* надежность функционирования химических производств и химико-технологических процессов, уровень и система их автоматизации;

технико-экономические:

• мощность производства и его составных частей;

• производительность труда;

• себестоимость продукта, прибыль производства;

• удельные капитальные затраты;

• расходные коэффициенты сырья, материалов и энергии;

социальные:

- экологическая безопасность производства и составляющих его ХТП;

- степень автоматизации производства.

Классификация химических производств

В технической и учебной литературе существует несколько видов классификации химических производств:

• по продуктовому признаку - производства аммиака, карбамида, метана и т.д.;

• по сырьевому признаку - переработка нефти, фосфоритов и др.;

• по виду потребляемой энергии - электрохимические производства и др.;

• по способу ускорения химических превращений - каталитические, высокотемпературные процессы и т.п.

Системообразующим началом химической технологии является закон потребления. Поэтому классификация по продуктовому признаку наиболее соответствует существу химической технологии.

Классификация химико-технологических процессов

Химико-технологический процесс (ХТП) является элементарной частью химико-технологической системы (ХТС), несущей в себе все функциональные признаки, присущие этой системе.

Классификационные признаки:

1.Классификационный признак ХТП по характеру химического или физико-химического превращения - простой или сложный.

2. Классификационный признак термодинамических свойств ХТП - односторонний или двусторонний (необратимый и обратимый)

3. Классификационный признак ХТП по фазовому составу - гомогенный или гетерогенный.

4. Классификационный признак по дислокации торможения - химическое (кинетическое) или диффузионное торможение.

Рис. 1. Схема классификации, условные обозначения:

П - простой ХТП; С - сложный ХТП;

- - обратимый ХТП; > - необратимый ХТП;

Го - гомогенный ХТП; Ге - гетерогенный ХТП;

X - химическое (кинетическое) торможение;

К - каталитическое торможение; НК - некаталитическое торможение;

D диффузионное торможение;

Da - внешнедиффузионное торможение; Di -внутридиффузионное торможение

Подуровень 2.1. Для обратимых процессов требуется оценить возможность создания такого варианта термодинамических параметров, при которых степень превращения будет приближаться к полной.

Процессы относят к обратимым смещаемым и несмещаемым.

Подуровень 2.2. Знак и величина энтальпии ДН системы при реализации химического или физико-химического превращения.

В зависимости от этого процессы относят к экзотермическим (-ДН ) или эндотермическим (+ДН ).

Подуровень 4.1. В том случае, когда торможение вызвано большой величиной энергии активации и, следовательно, малой константой скорости, необходимо применение катализатора.

Процессы относят к каталитическим или некаталитическим

Подуровень 4.2. Если скорость гетерогенного процесса определяется скоростью диффузии, то следует установить, в какой фазе скорость диффузии меньше, причем в сплошной фазе (жидкой или газовой) диффузию обозначают внешней, а в дисперсной фазе (твердой или жидкой) - внутренней. В соответствии с этим различают ХТП с внешнедиффузионным или внутридиффузионным торможением.

5. Организация, состав, структура химического производства

Рис. 2. Жизненный цикл товарной продукции

Подготовка ТЗ (технического задания) сопровождается НИР (научно-исследовательская работа) ОКР (опытно-конструкторские разработки).

Первоначально проводятся поиски уже существующих технологий по получению данного продукта, анализ этих технологий, патентный поиск.

В итоге выбирается определенный метод производства, если необходимо проводятся экспериментальные исследования, определяется влияние различных технологических параметров на качество продукта.

Создается лабораторная установка, лабораторный регламент на эту установку. Далее опытно-промышленная установка и только затем промышленная.

В настоящее время на действующих или строящихся производствах используют готовые проекты на лицензионной основе, т.е. минуются стадии НИР и ОКР. Формирование структуры производства осуществляется в соответствии с техническим (технологическим) проектом данного производства. Составными документами проекта являются:

технологический регламент производства,

технические условия на целевой продукт (ТУ).

Технические условия (ТУ) на товарный продукт

либо аналогичные документы:

ГОСТ - государственный стандарт на определенный продукт;

СТП - стандарт предприятия на продукт и пр.

представляют собой подробные сведения по производимому продукту:

состав,

свойства,

области его использования,

условия его хранения и транспортировки

Регламент включает в себя определенные разделы:

-общая характеристика производства;

-характеристика сырья, продуктов, основных и вспомогательных материалов и нормативно-технические документы на них (НТД);

-технологическая схема производства;

-энергообеспечение;

-материальный баланс;

-ежегодные удельные нормы расхода основных видов сырья,материалов и энергоресурсов на единицу товарного продукта;

-нормы технологического режима, контроль производстваи управление технологическим процессом;

-безопасная эксплуатация производства (техника безопасности производства);

-охрана окружающей среды;

-и т.д.

ТР носит директивный характер, т.е. является обязательным для исполнения.

Документ, который создается на самом первом этапе, называется «бизнес-план» или технико-экономическое обоснование проекта (ТЭО). В целом эти документы позволяют оценить финансовые риски по предполагаемому проекту и принять или отклонить решение по организации производства.

Как правило, бизнес-план включает следующие разделы:

1 Описание продукции

2 Анализ рынка сбыта продукции

3 Оценка конкурентов

4 План маркетинга

5 План производства

6 Организационный план

7 Финансовый план

Размещено на Allbest.ru