1.1 Общие закономерности химических процессов. Классификация процессов общей химико-технологических процессов

Основные средства – аппараты. Основными методами технологии являются процессы. Химико-технологический процесс – это последовательность химических и физико-химических процессов целенаправленной переработки исходных веществ в продукт. Пример: Промышленный синтез аммиака из азота и водорода. Аммиак образуется в химическом процессе при протекании химической реакции. Из-за обратимости реакции исходная азотоводородная смесь не может превратиться полностью, а прореагировавшая смесь содержит как продукт реакции- аммиак, так и непрореагировавшие азот и водород. Образовавшийся аммиак необходимо выделить. Для этого смесь охлаждают, сконденсированный аммиак отделяют. Конденсация – физико-химический процесс. Непрореагировавшие азот и водород возвращают в реактор. Для повышения давления и циркуляции газов необходимо сжатие – механический процесс. Нагрев и охлаждение потоков – теплообменные процессы. Совокупность данных операций это химико-технологический процесс синтеза аммиака.

1. Механические и гидромеханические процессы – перемещение материалов, изменение формы и размеров, сжатие и расширение, смешение и разделение потоков. Они протекают без изменения химического и фазового состава обрабатываемого материала. Используют дробилки, транспортеры, питатели, диспергаторы, формователи, компрессоры, насосы, смесители, фильтры.

2. Теплообменные процессы – нагрев, охлаждение, изменение фазового состояния. Химический состав в нем не изменяется. Они протекают в теплообменниках, кипятильниках, конденсаторах, плавилках, сублиматорах.

3. Массообменные процессы – перенос вещества внутри фазы или между фазами, вызванный градиентом концентраций и протекающий без изменения химического состава (растворение, кристаллизация, сушка, дистилляция, ректификация, абсорбция, экстракция, десорбция). Для этого служат: кристаллизаторы, сушилки, дистилляторы, ректификаторы, абсорбенты, экстракторы, десорбенты.

4. Химические процессы – процессы вызывающие коренное изменение химического состава веществ в химических реакторах.

5. Энергетические процессы- взаимное преобразование различных видов энергии (тепловой, механической, электрической) в турбинах, генераторах, моторах

6. Информационно-управляющие – отвечают за получение и передачу информации о состоянии потоков и веществ, выработку и передачу сигналов на пульт управления процессами датчики состояния потоков и оборудования (температуры, давления, состава скорости вращения двигателя).

Если в процессе существует одновременно два явления или более, то процесс классифицируют по его основному назначению. Сжатие газа сопровождается его нагреванием, но по основному назначению это процесс механический.

Наиболее фундаментальным является отраслевой принцип классификации, определяющий принадлежность процессов к группам перерабатываемого сырья или потребительским свойствам производимых продуктов. В этом плане можно выделить следующие отрасли ХТ.

1. Неорганическая ХТ, включающая в себя следующие подотрасли:

1.1 основной неорганический синтез, включающий в себя многотоннажные производства кислот, щелочей, солей, аммиака, минеральных удобрений на их основе и других неорганических веществ.

1.2 тонкий неорганический синтез – малотоннажные производства, но крайне важных для самой химической промышленности неорганических веществ: катализаторов, неорганических препаратов, реактивов, редких элементов, материалов для электроники, лекарственных веществ и др.

1.3 ядерно-химическая технология, включающая технологии обогащения и получения радиоактивных веществ и изотопов.

1.4 металлургия – производства чёрных и цветных металлов.

1.5 технология силикатов – производство вяжущих и строительных материалов, керамических изделий, стекла.

2. Технология органических веществ, включающая в себя следующие подотрасли:

2.1 переработка ископаемого углеродсодержащего сырья – твёрдого топлива, нефти и газа – первичное разделение, очистка, облагораживание, конверсия углеводородного сырья в сам водород.

2.2 нефтехимический синтез – производство органических продуктов и полупродуктов на основе переработки газообразных, жидких и твёрдых углеводородов, а также на основе оксидов углерода и водорода.

2.3 основной органический синтез – производство базовых продуктов органического синтеза, дающего начало всем остальным процессам более глубокой переработки органического сырья.

2.4 биотехнология – производство кормовых дрожжей, аминокислот, ферментов, антибиотиков и др. на основе биологических процессов.

2.5 тонкий органический синтез – производство органических препаратов, реактивов, лекарственных веществ, душистых веществ, средств защиты растений и др.

2.6 производство органических полупродуктов и красителей.

2.7 технология высокомолекулярных соединений (СК, пластмассы, химические волокна, плёнкообразующие вещества).

2.8 технологии переработки растительного и животного сырья.

В определённой степени приведённая классификация условна. Например, в технологии переработки растительного и животного сырья нередко используются биотехнологические методы, например, в производстве спирта, сыров, йогуртов.

Как естественная наука ХТ изучает материальные явления и объекты. Как прикладная наука ХТ изучает производство, т.е. то, что создано человеком. Конечный результат – это создание способа производства и управления им. Целью функционирования любой производственной системы – это получение продуктов в нужном количестве, требуемого количества при оптимальном использовании ресурсов. В компетенцию химика – технолога входят проектирование и эксплуатация химико-технологической системы.