1 лекция. Химиялық технологияның жалпы түсініктері
жүктеу/скачать 3,64 Mb.
|
хим тех лекция
|
№1 лекция. Химиялық технологияның жалпы түсініктері Технология термині грек тілінен "technos" сөзінен шыққан өнер, қолөнер және "logos" ғылым деген мағынаны білдіреді. Яғни табиғи материалдардан (шикізаттан) тұтыну тауарлары мен өндіріс құралдарын алу әдістері туралы ғылым. Жүргізілетін процестердің сипатына сәйкес технологияның екі түрін ажыратуға болады. Ол механикалық және химиялық. Кез келген технология дайын өнімді алуға әкелетін жеке операциялардың немесе жеке процестердің тізімін ұсынады. 1) механикалық технология шикізаттың физикалық қасиеттерін, пішін мен сыртқы түрін өзгертеді. 2) химиялық технология шикізаттың құрамы оның физико-химиялық қасиеттері не құрылымы өзгереді. Механикалық технология процестері өңделген заттардың сыртқы түрін не физикалық қасиеттерін өзгертетін механикалық әсерге негізделген. Бірақ олардың химиялық құрамына әсер етпейді. Химиялық технология процестері құрамының сонымен қатар заттардың ішкі құрылысы мен қасиеттерінің өзгеруіне әкелетін химиялық реакцияның жүруіне байланысты. Химиялық технология шикізатты өнеркәсіптік өнімге химиялық өңдеудің ең үнемді және экологиялық таза әдістері туралы ғылым. Механикалық технология бұл заттарды механикалық әсер ету арқылы үгіту, соғу туралы ілім. Химиялық технологияны зерттеу пәні өнеркәсіптік химиялық технологиянық процестер б.т. Бірақ бұл процестер тек химия өнеркәсібінде ғана емес, олар басқа салалардың да негізі болуы мүмкін (металлургия, мұнай өңдеу және т.б.). Химиялық технологияның негізгі міндеті химиялық реакцияның өндіріске енгізудің оңтайлы жағдайлардың, яғни химиялық реакциялар максималды экономикалық әсерімен және ең жақсы техникалық-экономикалық көрсеткіштерімен жағдайларды бекіту. Химиялық технология келесі мәселелерді шешеді: 1) шикізатты дайын өнімге өңдеу әдістері мен әдіснамаларды таңдау; 2) құрылғылардың машиналардың конструкцияларын таңдау және олардың жұмысының параметрлері мен құрылғылардың байланысын зерттеу; 3) технологиялық процестерді бақылау; 4) өндірістің экологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету. • Химиялық өндірістердің жіктелуі Химиялық технологияның жүйе құрушы принципі ол тұтыну заңы. Егер шикізатты өңдеу кезінде бірнеше өнім алынса онда өндіріс алынатын негізгі өнімге сәйкес аталады. Химиялық процестерге негізделген өндірістің барлық салалары техникалық принцип бойынша келесі топтарға бөлінеді: 1) бейорганикалық заттар өндірісі 2) органикалық заттар өндірісі Кез-келген химиялық өндірісті 3 негізгі технологиялық операциямен ұсынуға болады. 1. Шикізатты дайындау кезеңі 2. Химиялық түрлену кезеңі 3. Бөлу кезеңі 4. Суды дайындау кезеңі 5. Энергия 6. Санитарлық тазалық Химиялық өндірістің компоненттері 1) шикізат 2) жартылай өнім 3) мақсаттық өнім 4) жанама өнім 5) қалдықтар 6) энергия 7) су • Химиялық технологияның көрсеткіштері Химиялық технологияның қазіргі даму деңгейінде әртүрлі жолмен алынған көптеген органикалық және бейорганикалық заттар белгілі. Әрбір әдіс шикізатты не бастапқы өнімді өңдеудің бірнеше кезеңдерінен тұрады. Өңдеу сатыларының саны яғни химиялық технологиялық процестер бірге тең не одан да жоғары болады. Химиялық өндірісті және шикізатты өңдеудің әр кезеңін бағалау үшін тиімді критерийлердің 5 тобы ажыратылады. 1. Техникалық көрсеткіштер өндірістің жалпы деңгейін оның жетілуін сипаттайды. 2. Технологиялық бұл критерий химиялық реакция тиімділігін бағалау үшін ғана қолданылады. 3. Эксплотационды 4. Техникалық-экономикалық көрсеткіштер ТЭК 5. Әлеуметтік Химиялық технологияның маңызды ғылыми принциптері: 1) технологиялық процестердің үздіксіздігі; 2) технологиялық процестерді кешенді механикаландыру мен автоматтандыру; 3) шикізатты кешенді қолдану принципі; 4) мамандану, кооперациялау және өндірістерді біріктіру принципі; 5) жабдықтардағы өтетін технологиялық процестерге сәйкестік принципі; 6) технологиялық процестердегі кері ағым принципі; 7) технологиялық процестердің циклдік принципі; 8) технологиялық процестердегі заттар мен энергияның регенерация принципі. • Химиялық өндірістің техникалық-экономикалық көрсеткіштері ТЭК кәсіпорынның тапсырыс берушінің талаптарын қанағаттандыра отырып, берілген номенклатура мен сапада өнім шығару мүмкіндігін көрсетеді. Олар берілген өндірісті ұйымдастырудың экономикалық орындылығын және оның рентабельділігінің белгілеудің критерийлері б.т. Өндірістік процестің рентабельділігі келесі ТЭК-пен сипатталады: 1)өзгеру дәрежесі 2) өнім шығымы 3) селективтілік 4) өнімділік 5) аппараттың қуаттылығы мен қарқындылығы 6) практикалық және теориялық тұтыну коэффициенті Реакцияға енген зат мөлшерінің бастапқы зат мөлшеріне қатынасы өзгеру дәрежесі д.а. Өзгеру дәрежесі неғұрлым жоғары болса, шикізат соғұрлым реакцияға тез(көп) түседі және химиялық түрлендіру процесі толық болады. Өнімнің шығымы - процестің жетілуінің көрсеткіші б.т. және нақты алынған өнімнің мөлшерінің оның теориялық мөлшеріне қатынасын көрсетеді n=mпрак/mтеор*100% Аппараттың өнімділігі П(ө) - өндірістік процестің берілген жағдайындағы tbуақыт бірлігінде іс жүзінде өндірілген дайын өнімнің мөлшерін анықтайды. т/тәулік, 1000т/жыл, кг/сағ, нм3/тәулік П(ө)=m/t Аппараттың интенсивтілігі - пайдаланылатын көлем бірлігінде не аудан бірлігінде қатысты өнімділік, кг/м3 және кг/м2 I=П(ө)/Sn не І=П(ө)/Vn Өндіріс процесінің оңтайлы жағдайында аппараттың мүмкін болатын максималды өнімділігі оның қуаты д.а. W=П(ө)max Селективтілік - бұл мақсатты өнім массасының осы процесте алынған өнімдердің жалпы массасына не t уақытындағы түрлендірілген шикізат массасына қатынасы. Егер А>В болса, А>С болса мұнда В-мақсаттық өнім, С-жанама өнім, онда теңдеуді келесі түрде жазуға болады ф(В)=mB/mB+mC А затының мақсатты өнімге айналу жылдамдығының, А затының жалпы тұтыну жылдамдығы тұтыну қатынасы селективтілік д.а. ф=vA→B/vжалпыА Тұтыну коэффициенті Ер - өндірілетін өнімнің бірлігіне шикізат, су, отын, бу, қуатын тұтынуды анықтайды. т/т, нм3/т, нм3/нм3, кВт•с/т Кр=Qбастапқы/Q жалпы №2 леция Тақырыбы: Химия өнеркәсібіндегі шикізат, су, энергия. Дәріс жоспары: 1. Химия өнеркәсібіндегі шикізат. 2. Химия өнеркәсібі шикізатының жіктелуі. 3. Химиялық шикізатты өңдеуге дайындау. 4. Химия өнеркәсібіндегі су. 5. Химия өнеркәсібінің энергетикасы. 1. ХИМИЯ ӨНЕРКӘСІБІНДЕГІ ШИКІЗАТ. Шикізат - бұл өнеркәсіптік өнім өндіруде қолданылатын табиғи материалдар. Әдетте, технологиялық процеске белгілі бір салмақ немесе көлемдік қатынаста алынған шикізаттың бірнеше түрі қатысады. Қатты шикізат қоспасы шихта деп аталады. Шикізат - кез келген технологиялық процестің ең маңызды элементі. Өнімді өндіруде шикізат өңдеудің бірнеше сатысынан өтеді. Технологиялық процестің соңғы сатысында алынған өнім дайын өнім деп аталады. Өндірістің кез келген аралық кезеңінде алынған өнім аралық өнім немесе жартылай өнім деп аталады. Негізгі өнімді өндіру кезінде әдетте әр түрлі қалдықтар алынады. Егер қалдықтар осы немесе онымен байланысты өндірісте қолданылса, онда олар қосалқы өнімдер деп аталады, ал егер олар пайдаланылмаса, онда қалдықтар. Химия өнеркәсібінің шикізаты әр түрлі белгілер бойынша жіктеледі. Химиялық құрамы бойынша шикізаттың екі түрі болады: бейорганикалық және органикалық. Шығу тегі бойынша шикізат келесі негізгі топтарға бөлінеді: 1. минералды; 2. минералды емес; 3. Өсімдік; 4. жануар. Минералды шикізат - бұл жер қыртысынан алынатын пайдалы қазбалардың барлық түрлері: кендер, металл емес шикізат және қазба отындар - көмір, мұнай, газ, сондай -ақ оларды өңдеу өнімдері. Шикізаттың екінші тобы - су мен ауа. Агрегаттық күйі бойынша шикізат қатты, сұйық және газ тәрізді болып бөлінеді. Қорлар бойынша: жаңартылмайтын (кендер, минералдар, қазба отындары) және жаңартылатын (су, ауа, өсімдіктер мен жануарлар шикізаты). Сонымен қатар шикізатты бастапқы (минералды, өсімдіктер мен жануарлар, органикалық отындар, су, ауа) және қайталама (өндірістік және тұрмыстық қалдықтар), сонымен қатар табиғи және жасанды (кокс, химиялық талшықтар, синтетикалық каучук, синтетикалық бояғыштар) деп бөлуге болады. , шайырлар). Химиялық шикізат мәселесін шешудің негізгі бағыттары: шикізаттың арзан түрлерін іздеу және қолдану; концентрлі шикізатты қолдану; шикізатты кешенді қолдану; Азық-түлік шикізатын азық-түлік емес шикізатпен алмастыру. Химия өнеркәсібінде қатты шикізатты дайындау бойынша операциялар кешені мыналарды қамтиды: жіктеу, ұнтақтау (немесе, белгілі бір жағдайларда ұлғайту), сусыздандыру және байыту. Классификация - біртекті сусымалы материалдарды бөлшектерінің мөлшеріне қарай фракцияларға (сыныптарға) бөлу процесі. Ұнтақтау - бұл сыртқы күштердің әсерінен қатты денені бөлшектерге бөлудің механикалық процесі. Ол соққы, ұсақтау және сүрту әдістерімен жүзеге асады. Материалдың сусыздануы ағызу, тұндыру (сұйық жүйелер жағдайында) және кептіру әдістерімен жүзеге асады. Кептіру - қатты материалдардан ылғалды немесе басқа сұйықтықты буландыру және алынған буды кетіру арқылы шығару процесі. Байыту - пайдалы компоненттің концентрациясын жоғарылату үшін шикізаттың пайдалы бөлігін (пайдалы компонент) бос жыныстардан (балласттан) бөлу процесі. Сұйық шикізатты дайындау негізгі компоненттің концентрациясынан тұрады, оны буландыру немесе экстракциялау арқылы жүргізуге болады. Шикізатты байыту - минералды шикізатты (кенді, көмірді) өңдеудің физикалық және физикалық -химиялық әдістерінің жиынтығы, бос жыныстардан тазарту және концентраттағы негізгі компоненттің құрамын жоғарылату. Минералдар - бұл физикалық тұрғыдан бөлек заттар немесе табиғаттағы заттардың қоспасы. Органикалық және бейорганикалық заттарды қосқанда 2500 -ден астам минералдар бар. Құрамының әр түрлі химиялық қасиеттеріне (тотықтырғыштық, әр түрлі реагенттерге қатысты реактивтілік) негізделген қатты шикізатты химиялық байыту әдістері ерекше болып табылады және негізінен белгілі бір салаларды сипаттау кезінде қарастырылады. Химиялық байыту әдістері қоспаны құрайтын заттардың бірін іріктеп еритін реагенттерді қолдануға негізделген немесе ерітіндіден еру, булану және тұнба кезінде басқа заттардан оңай бөлінетін қосылыстар түзеді. Шикізат компоненттерінің әр түрлі балқу температурасына негізделген термиялық байыту әдістері салыстырмалы түрде сирек қолданылады. Байыту үшін тау жынысы әр түрлі минералдардың кристалдары мен дәндерінің арасындағы байланысты бұзу үшін ұсақталады, содан кейін олар әр түрлі жолмен бөлінеді. Бұл екі немесе одан да көп фракцияны шығарады. Тау жынысының пайдалы компоненттерінің бірімен байытылған фракция (немесе бірнеше фракциялар) концентрат деп аталады. Берілген өндірісте, яғни бос жыныстардан әлі пайдаланылмаған минералдардан тұратын фракциялар қалдықтар (хвосты) деп аталады. Негізінен қатты материалдарды концентрациялаудың механикалық әдістері қолданылады: дисперсия (скрининг), гравитациялық сепарация, электромагниттік және электростатикалық бөлу мен флотация. Байыту әдісі ретінде дән мөлшеріне сәйкес шашыратқыш тау жынысы күшті (тұтқыр) және нәзік (сынғыш) минералдардан тұратын жағдайларда қолданылады; соңғылары мықтыларға қарағанда оңай ұсақталады, ал шашыраңқы кезде електің саңылауларынан өтеді. Мысалы, фосфорит бос жыныстардан бөлінеді. Минералды шикізаттың шашырауы скрининг деп аталады, ал қолданылған металл ілеуіштер грохот деп аталады. Гравитациялық байыту (ылғалды және құрғақ) сұйықтықта немесе газ ағынында тығыздығы мен көлемі әр түрлі бөлшектердің түсу жылдамдығына немесе орталықтан тепкіш күш әсеріне негізделген. Бұл әдіс беріктігі (сонымен қатар дисперсиясы бойынша) немесе тығыздығы бойынша айтарлықтай ерекшеленетін пайдалы қазбаларды бөлу үшін қолданылуы мүмкін. Электромагниттік байыту магнитті сезімтал материалдарды магнитті емес темірден, хром кенінен, рутилден және басқа магнитті минералдардан бос жыныстардан бөлу үшін қолданылады. Флотация немесе физико -химиялық әдіс минералдардың сумен ылғалдылығына негізделген. Суға суланатын (гидрофильді) кристалдар батып кетеді, яғни. флотациялық машинаның түбіне орналасады, ал суланбайтын (гидрофобты) кристалдар пульпадан үрленген ауа көпіршіктеріне жабысады және көбікпен жоғары қарай көтеріледі - олар минералды көбік - концентрат түзе отырып, жүзеді. 4. Химия өнеркәсібіндегі су. Су шикізат және химиялық шикізаттың қосалқы материалы ретінде. Химия өнеркәсібі су мен ауаны ең ірі тұтынушылардың бірі болып табылады. Су қатты, сұйық және газ тәрізді заттардың еріткіші ретінде сутегі мен оттегін алу үшін қолданылады; реакция ортасы, экстрагент немесе абсорбер, тасымалдаушы агент ретінде; заттар мен жабдықтарды жылыту және салқындату үшін; целлюлозалар мен суспензияларды қалыптастыру үшін; әртүрлі өнімдерді жууға арналған; жабдықты тазалау үшін қолданылады. Сонымен қатар су гидравликалық, жылу және атом электр станцияларында жұмыс сұйықтығы ретінде кеңінен қолданылады. Судың көптеген қасиеттерін адамдар кеңінен қолданады. • Су - заттар үшін әмбебап еріткіш. • Су - ең кең тараған катализаторлардың бірі. • Судың жылу сыйымдылығы жоғары, бұл оны жылу тасымалдағыш ретінде пайдалануға жарамды етеді. • Су қысымының шамалы болуына байланысты су қысымды берудің әр түрлі механизмдерінде қолданылады. • Су - химия өнеркәсібі үшін арзан және кеңінен қол жетімді шикізат. Табиғи сулардың классификациясы және олардың қоспаларының сипаттамасы. Табиғи су атмосфералық, жер үсті және жер асты болып бөлінеді. Атмосфералық суда (жаңбыр, қар) ең аз қоспалар, негізінен еріген газдар (O2, CO2, N2 және т.б.), тұздар, бактериялар болады. Сусыз және құрғақ аймақтарда сумен қамтамасыз ету көзі ретінде пайдаланылады. Жер үсті сулары – ашық су қоймаларының, өзендердің, көлдердің, теңіздердің, каналдардың, су қоймаларының сулары. Бұл сулардың құрамына әртүрлі минералды және органикалық заттар кіреді. Теңіз суы электролиттердің көп компонентті ерітіндісі болып табылады және жер қыртысында кездесетін барлық элементтерді қамтиды. Көптеген тұздар теңіз суында (2,6%-ға дейін натрий хлориді, магний хлориді және сульфат және т.б.), сондай-ақ ауаны құрайтын газдарда (азот, оттегі және көмірқышқыл газы) еріген. Әртүрлі теңіздер мен мұхиттардың сулары бір-бірінен жалпы тұз мөлшері мен құрамы жағынан ерекшеленеді. Жер асты сулары – артезиан ұңғымаларының, құдықтардың, бұлақтардың, гейзерлердің сулары – топырақтан және шөгінді тау жыныстарынан шайылған минералды тұздардың айтарлықтай көп болуымен және органикалық заттардың аз болуымен сипатталады. Тұздылығына қарай табиғи сулар тұщы су – тұздылығы 1 г/кг дейін, тұзды – 1 – 10 г/кг және өте тұзды – 10 г/кг жоғары болып бөлінеді. Теңіз суының тұздылығы 35 г/кг дейін жетеді. Су сапасының ең маңызды көрсеткіштеріне оның иісі, дәмі, мөлдірлігі, түсі, температурасы, қалқымалы заттардың мөлшері, құрғақ қалдық, жалпы сілтілік және оның компоненттері, судың тотығу қабілеті мен реакциясы сияқты физикалық-химиялық сипаттамалары жатады. Судың жалпы сілтілілігі (Who) - судың және әлсіз органикалық қышқылдардың (гуматтардың) кейбір тұздарының құрамындағы OH-, HCO3-, CO32-, PO43-, HSiO3-, SiO32- аниондарының жалпы концентрациясы. ммоль/л-де көрсетілген. Аталған заттардың барлығы қышқылмен әрекеттесетіндіктен, судың жалпы сілтілігі метил апельсин индикаторымен титрлеуге жұмсалған қышқылдың мөлшерімен анықталады. Судың кермектігі. Судың кермектігі оның сапасының маңызды көрсеткіштерінің бірі болып табылады. Табиғи сулардың кермектігі олардың құрамындағы кальций мен магний тұздарының болуымен анықталады. Са және Mg иондарының миллимоль-литр немесе миллимоль-кг түрінде көрсетіледі. Кермектіліктің үш түрі бар: уақытша, тұрақты және жалпы. Уақытша (карбонатты немесе алынбалы) кермектілік негізінен суда Ca(HCO3)2 және Mg(HCO3)2 бикарбонаттарының болуына байланысты, олар қайнаған кезде ерімейтін тұздарға айналады және тығыз тұнба түрінде тұнбаға түседі. жүктеу/скачать 3,64 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|