ОХТ-6_new

1.1. Химическая технология как наука

Химическая технология отличается от теоретической химии принципиально по отношению к задачам и целям. Это связано со спецификой объекта изучения – производственного процесса, где возникают дополнительные условия и на сам метод изучения.

В качестве примера рассмотрим синтез НCl из Cl₂и H₂ .

Для химика-неорганика имеет значение сама возможность синтеза по реакции:

Cl₂ + H₂ = 2HCl

Физико-химик более глубоко оценивает реакцию и записывает ее следующим образом:

Cl₂ + H₂ 2HCl – H,

на основании чего делает обобщения:

а) реакция обратима;

б) протекает с выделением тепла;

в) возможно управление синтезом путем изменения таких параметров, как температура и соотношение участников реакции.

Химик-инженер-технолог в добавление к сказанному должен учитывать ряд дополнительных факторов:

а) доступность и стоимость компонентов сырья, энергии;

б) конструктивные особенности реактора, вспомогательного оборудования и коррозионную стойкость материалов для изготовления оборудования;

в) оптимальные условия ведения процесса с точки зрения экономики;

г) минимизацию ущерба окружающей среде и др.

Сравнивая химический процесс с точек зрения исследователя и инженера-технолога, мы отмечаем, что между их взглядами имеется дистанция огромного размера. Суть этих различий можно определить так: химическое производство нельзя рассматривать как некую укрупненную колбу, а химическая технология как наука не может быть сведена к теоретической химии.

В средние века в эпоху господства химического ремесла и мануфак-турного производства научное и прикладное направления в химии были разделены и проблемы, стоящие между наукой и производством решались независимо. В последующие века происходило постепенное сближение науки и производства. На рубеже XIX и XX веков обе ветви интегрировались в единую науку. Ее целью явилось всестороннее изучение общих химических, физических и технологических компонентов в такой многофакторной системе как химический процесс. В нем функционально связаны многочисленные параметры. Среди них температура, давление, тепловой эффект, концентрация реагентов, скорость потока реагентов, фазовое состояние реагентов, присутствие катализатора, его состояние, степень превращения сырья в конечный продукт, выход этого продукта, существование побочных реакций и т.д.

Сложность химического производства сделало целесообразным приме-нение для его исследования системного подхода и введения понятия «уровень протекания процесса». Такими уровнями в химическом производстве являются:

- молекулярный уровень, на котором механизм химических превращений описывается как взаимодействие молекул (микрокинетика);

- уровень малого объема, на котором явления описываются как взаимодействие частиц (гранул, капель, пузырьков газа, зерен катализатора и т.д.). Для анализа явлений на этом уровне и описания процесса применяется понятие «макрокинетика», задачей которой является изучение влияния на скорость процесса химического превращения при переносе масс исходных и конечных продуктов, процесса массопередачи и влияние состояния катализатора. Этот уровень можно изобразить так:

Содержание