Лекция № 44. Современные технологические процессы в химической промышленности Химические процессы

Процессы, в результате которых происходит глубокое изменение предметов труда (их химического состава и внутреннего строения), называют химическими. Эти изменения происходят вследствие химических реакций между составляющими сырья. Вследствие химических реакций образуются основная, побочная продукция и отходы. Образование побочной продукции и отходов обусловлено наличием в сырье примесей. Например, в процессе производства чугуна происходят химические реакции между соединениями железа и другими химическими элементами, которые есть в железной руде, с одной стороны, и оксидом углерода, водородом, раскаленным коксом, и флюсом – с другой. Вследствие этих реакций образуется чугун, шлак и доменный газ.

Химические процессы лежат в основе производства металлов и сплавов (меди, алюминия, чугуна, стали и т.д.), строительных материалов, химической продукции, новых видов сырья, топлива, конструкционных материалов и др. Являясь, как правило, основными, они предопределяют все остальные процессы, которые относят к вспомогательным.

Любой технологический процесс стремятся вести в оптимальных условиях, чтобы получить наибольший выход целевого продукта при максимальном ис­пользовании аппаратуры, минимальном расходе сырья и других ресурсов энер­гии, воды, пара и т. д. Выбрать такие условия помогает химическая кинетика — наука, изучающая скорости химических превращений в зависимости от факто­ров. Основные из них — концентрация реагентов, температура, давление, активность катализатора — являются управ­ляющими. Концентрацию реагентов регулируют, используя более качественные предметы труда, отводя продукты реакции из зоны их образования и пополняя систему новыми порциями реагентов. Температурный режим процесса зависит от скорости подачи исходных веществ и отвода целевых продуктов, параметров теплообмена и конструкции аппаратуры. Давление в системе изменяют ком­прессорами или вакуум-насосами. Поддержание активности катализатора — непременное условие рациональ­ного управления каталитическими процессами, область использования которых интенсивно растет: они составляют около 90% новых производств, освоенных за последние годы.

Контроль за состоянием катализатора, аппаратуры и реакторов ведут не только визуальными (наблюдением), но и аналитическими методами (анализом проб сырья, контактной массы, промежуточных и конечных продуктов) в заво­дских лабораториях, а также измерением расхода реагентов, выхода продуктов, параметров процесса, затрат энергии, воды, воздуха и пара контрольно-измерительными приборами и датчиками. Полученную информацию используют для принятия решений об изменении условий и регулирования хода и режима технологических процессов изменением количества и скорости отвода целевых продуктов, подачи реагентов, теплоносителей, топлива, пара, энергии соответствующими устройствами — регуляторами, задвижками, венти­лями и т. д. В настоящее время контроль и регулирование полностью автомати­зируются созданием АСУТП, позволяющих в сочетании с ЭВМ быстро решать задачи оптимизации производственных процессов.