Введение

Химическая технология – это область химических наук, которая изучает процессы изменения состава и внутренней структуры вещества, осуществляемые путем химической реакции.

Эта наука изучает методы и средства оптимальной переработки химического сырья в предметы потребления и средства производства.

В отличии от других химических наук она собрала в себе все науки, но частично.

Методы - это изучение самой химической реакции, лежащей в основе производства.

Средства - это аппаратура, на которой осуществляется производство.

Химическое производство состоит из следующих стадий:

1. подготовка сырья;

2. химико – технологический процесс;

3. выделение целевого продукта;

4. очистка выбросов.

Целевой продукт (R) - продукт, ради которого осуществляется данная химическая технология.

Побочный продукт (S) – продукт, образующийся наряду с целевым, который образуется в ходе параллельной реакции химической технологии.

Все эти стадии осуществляются типовыми процессами.

Группы типовых процессов:

1) механические (дробление, классификация, грохочение). Используется на стадии подготовки сырья;

2) гидродинамические (процессы движение жидкостей и газов по трубопроводам и аппаратам, процессы разделения жидкостей - адсорбция, адсорбция, осаждение, фильтрация, циклоны, кипящий слой). Их особенность состоит в том, что они основаны на одной и той же теоретической базе. Используется на всех стадиях химического производства.

Закон Ньютона:

Движущая сила процесса - скорость

3) тепловые (нагревание и охлаждение материальный потоков, сушка, выпаривание).! Основную роль играет на стадии выделении целевого продукта, а побочную роль на всех остальных.

Закон Фурье:

Формула Движущая сила процесса - время

4) массообменные или диффузионные процессы (абсорбция, десорбция, адсорбция, сушка, ректификация, кристаллизация) !Используются на стадии выделения целевого продукта и очистке выбросов.

Закон Фика:

Движущая сила процесса - разность концентраций

5. химические (связаны с осуществлением самой химической реакции).Используется на стадиях химико-технологического процесса и очистке выбросов.

Скорость химической реакции:

Для всех законов и процессов нужно знать:

1. кинетику физических процессов;

2. для получения конечного результата нужно знать как рассчитываются:

а) основные размеры – для типовых процессов – механических, гидродинамических, тепловых, массообменных;

б) химические дисциплины – для химических процессов.

Порядок проектирования нового химического производства состоит:

1. синтез нового продукта в лабораторных условиях;

2. микрокинетика данной химической реакции, которая изучается в лабораторных условиях и включает в себя:

а) определение маршрутов химической реакции;

б) определение констант химической реакции;

в) определение порядка химической реакции.

Все эти стадии изучаются в «чистом» виде, вне влияния тепловых и диффузионных процессов.

3. изучение макрокинетики (изучается на укрупненных опытных или промышленных установках), для того, чтобы определить влияние на химическую кинетику условий организации движения потоков, их перемешивания , а также сопутствующих тепловых и диффузионных параметров.

Макрокинетика начинается с выбора типа аппарата и его математической модели. Эта часть исследований ведется с учетом данных микрокинетики. Конечной целью этой стадии является составление полной математической модели химического реактора, позволяющей получить представления о возможных вариантах течения процесса, выявить максимально выгодный режим и сформулировать четкие условия по его удержанию в ходе процесса.

Изучение макрокинетики и микрокинетики процессов позволяют рассчитать размеры аппаратов, реакторов, определиться с последовательностью осуществления процесса и спроектировать технологическую схему производства.

Классификация химических производств:

1. высокотемпературные - например, металлургическое и коксохимическое производство при температуре более 1000⁰С;

2. электрохимические - получение водорода;

3. каталитические;

4. химические производства, идущие под повышенным или под пониженным давлением. Эти производства, в основе которых лежат газовые химические реакции. Например, синтез аммиака.

5. биохимические производства - например, процесс брожения;

6. фотохимические производства, в основе которых лежат реакции, осуществляемые при отсутствии света или его наличии.