Компания ООО "Бентос", Санкт-петербург, Телефон: 8 (812) 425-36-30 , Факс: 8 (812) 425-36-30 , e-mail: benthosoil@gmail.com Время работы с 9.00 до 18.00. Сб. вс. - выходной.

Промышленная химия

Технология — наука о производствах, о тех методах и аппаратах посредством которых исходные материалы превращают в предметы потребления или в средства производства. Этот процесс называется технологическим процессом.
Технологии делятся на 2 группы:
1) Механическая
2) Химическая
Механическая — изучает процессы, в которых изменяется лишь форма (реже физические свойства) перерабатываемого материала.
Химическая — изучает процессы, связанные с изменением хим. Состава перерабатываемых материалов, а также оборудование необходимого для проведения этих процессов.
Как правило, технологический процесс разделяется на несколько стадий, которые осуществляются в различных аппаратах.
Сочетание этих стадий в определенной последовательности называется технологической схемой производства.
Продукты, получаемые на промежуточных стадиях, называются промежуточными продуктами или полупродуктами или полуфабрикатами. Продукт, получаемый на конечной стадии, называется готовым продуктом.
Наряду с готовым продуктом получаются отходы, т. е. неиспользуемые вещества.
В настоящее время организовывают безотходное производство, где отходы являются сырьем для других производств.
В химической технологии сырьем называют исходные материалы. По своему происхождению сырье делится на 3 группы:

1) Минеральное
2) Растительное
3) Животное

1) Минеральное — добываемые из земных недр природные минералы.
а) рудное
б) нерудное
в) горючее
а) служит для получения из него металлов;
б) горные породы или минералы, которые служат сырьем для химических производств:

— стройматериалы (гравий, песок, глина);
— индустриальное сырье (те минералы, которые используются практически без переработки: графит, слюда, асбест);
— химическое минеральное сырье (перерабатываемые минералы);
— драгоценное, полудрагоценное, поделочное сырье (мрамор, гранит и т. д.)

в) горючее — ископаемые, которые можно использовать в качестве топлива (нефть, газ, уголь).
Так как сырье, находящееся в земле содержит посторонние примеси, то но подвергается предварительной обработке, после которой оно должно обладать комплексом предъявляемых требований (однородность хим. состава, крупность, влажность). Как правило, предварительная обработка заключается в классификации, измельчении, укрупнении, обезвоживании и обогащении.
Классификация (сортировка) — процесс разделения сырья на отдельные сорта (классы) по определенным признакам: крупности, плотности и т. д.
Измельчение — уменьшение размеров частиц сырья до необходимых.
Укрупнение — увеличение размеров частиц сырья до необходимых (брикетирование, агломерация).
Обезвоживание — удаление излишков воды из сырья.
Обогащение — обработка сырья с целью отделения полезных компонентов от примесей.
Для проведения большинства процессов хим. технологий требуются затраты энергии. Как правило, это тепловая и электрическая энергия.
Тепловая энергия используется для ускорения хим. реакций, а также для таких процессов как сушка, плавление выпаривание и т. д.
Электроэнергия расходуется на приведение в движение машин, а также для таких технологических процессов, как электролиз, гидролиз, электростатическое осаждение и т. д.
Кроме энергии и сырья важно использование воды. В хим. производстве используется большое количество воды. При этом к воде предъявляется комплекс требований по жесткости, хим. составу, наличию примесей и т. д.
Виды технологических производств.

1) Переработка углеводородов
К углеводородному сырью относят нефть, газ, уголь.
1. Нефть — маслянистая жидкость имеющая окраску от желтого до темно-коричневого цвета, легче воды. По элементарному составу нефть состоит из:

~85% C.
~15% H.
~2% O, N, S.

По компонентному составу из большого количества органических соединений (парафины, нафтены, циклоны, антрацены ит.д.)
Напрямую нефть не используется, поэтому ее перерабатывают с получением следующих продуктов: бензин, керосин, реактивное топливо, мазут, соляровое масло, дизельное топливо, смазочные масла, бензол, толуол, ксилол, гудрон, парафины, битум, нефтяной кокс и т. д.

2. Уголь — твердый минерал, состоящий из:

~80-90% C;
~4-5% H;
~2-9% O;
~2-4% S;
~1-3% примеси.

Порядка 35% добываемого угля используется в качестве топлива, оставшиеся 65% для получения хим. продуктов:

1. Кокс
2. Жидкие компоненты
3. Газообразные продукты.
Кокс — твердый остаток, состоящий из углерода и некоторых минеральных компонентов. Используется в черной металлургии для:

1) Проведения восстановительной реакции и получения железа из его оксидов.
2) Как источник тепла.
Газообразные продукты — из них получают сырой бензол (полуфабрикат для растворителей, лекарств и т. д.), аммиак (аммиачные удобрения, нашатырный спирт и т. д.).
Смолы: краски, лаки, битум, нафталин, смазочные вещества и т. д.
4. Природный газ — на 95-98% состоит из метана CH4. Используется в основном как топливо, а также для синтеза органических веществ (пластики, полимеры).
2) Получение силикатных изделий и материалов
Силикатными материалами или изделиями называется материалы или изделия, состоящие из смесей или сплавов силикатов, полисиликатов и алюмосиликатов. Все силикатные изделия делятся на 3 группы:

1. Керамические
2. Стеклянные

3. Вяжущие
Керамические — вырабатываются преимущественно из разных сортов глины, а также некоторых оксидов. К получаемым изделиям относят кирпич, кафель, фаянс, фарфор, огнеупорные материалы и футеровки, тротуарная и облицовочная плитка и т. д. Для всех керамических изделий является общим процесс их изготовления: из сырья различных марок составляется шихта (смесь), из шихты формируется изделие (в основном прессованием), изделие нагревается, часть компонентов расплавляется, обволакиет остальные компоненты, далее изделие охлаждается. В результате происходит спекание и получение готового изделия.
Стеклянные — получение отличается полным расплавлением шихты с последующим охлаждением и получением стеклообразной массы.
Вяжущие — порошкообразные продукты, которые при смешивании с водой образуют пластическую массу, которая через некоторое время загустевает, теряет текучесть и превращается в твердое тело (искусственный камень). Этот процесс называется схватыванием. Полученный искусственный камень не обладает достаточной механической прочностью, поэтому для получения готового изделия его выдерживают от нескольких дней до нескольких месяцев в определенных условиях, при которых происходит процесс твердения.
3) Минеральные удобрения и ядохимикаты
В сельском хозяйстве при выращивании растений вместе с урожаем из почвы удаляются поглощаемые растениями вещества. Если эти вещества не возобновлять, то происходит истощение почвы и урожайность сильно уменьшается. Для возобновления этих веществ служат удобрения. Растения практически на 99% состоят из 10 элементов: кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, магний, кальций, калий, железо. Удобрения делятся на прямые и косвенные.
Прямые — для непосредственного питания растений.
Косвенные — для изменения структуры и состава почвы.
Прямые удобрения делятся на:

1. Органические
2. Минеральные
3. Микроудобрения

К основным минеральным удобрениям относят:

1. Азотные удобрения (основным является аммиачная селитра (нитрат аммония NH4NH3);
2. Фосфорные удобрения (основным удобрением является суперфосфат Ca (H2PO4)2, кроме того применяют двойной суперфосфат);
3. Калийные удобрения (KCl).

Ядохимикаты используются для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. В зависимости от назначения бывают:

1. Инсектициды — хим. средства для уничтожения насекомых.
2. Фунгициды — хим. средства для борьбы с болезнями растений вызываемыми грибками, вирусами, бактериями.
3. Зооциды — хим. средства для борьбы с животными, в основном грызунами.
4. Гербициды — хим. средства для борьбы с сорняками.
4) Основной (тяжелый) органический синтез

Органический синтез первоначально возник как промышленность получения красителей. В настоящее время используется для получения лекарств, вкусовых пищевых добавок, синтетических моющих средств, спиртов и получения полимеров. Тяжелым называется, так как необходимо получение указанных продуктов в больших количествах.
В настоящее время производство полимеров выделено в отдельную отрасль.
Для проведения тяжелого органического синтеза, а так же получения удобрений и ядохимикатов требуются промежуточные и вспомогательные вещества, производство которых выделено в отдельную отрасль хим. промышленности:

1. Получение серы и серной кислоты
2. Производство азотной кислоты и аммиака
3. Получение хлора и соляной кислоты

5) Производство специальных материалов (взрывчатые вещества и пороха)
6) Наноматериалы и нанотехнологии

Все вышеперечисленные технологии химических производств на практике могут быть реализованы только в конкретном оборудовании. Поэтому основной задачей специалистов в области химической инженерии (механик хим. производств) является работа с таким оборудованием.
Особенности работы оборудования химических производств

1. Работа с повышенными (пониженными) температурами. Пониженные — от криотемператур (-273о) до ~3000оС.
2. Работа с повышенными (пониженными) давлениями. От 0 Па (вакуум) (1атм~101,3 кПа.) до ~1000 МПа.
3. Работа с веществами находящимися в газообразном, жидком, твердом и дисперсном состоянии.
4. Фазовые превращения рабочих веществ.
5. Работа с энергонасыщенными веществами (пожаро -, взрывоопасные вещества).
6. Работа с токсичными веществами.
7. Крупнотонажность химических производств.

Оборудование

В химических технологиях исходное сырье превращается в конечный продукт в результате хим. превращений, сопровождающихся не только химическими реакциями, но и изменениями физико-химических свойств сырья, изменением структуры и агрегатного состояния веществ, а также физическими, тепловыми, гидравлическими и т. п. процессы. Все это в комплексе составляет химико-технологический процесс.
В химической технологии процессы классифицируют в соответствии с законами, лежащими в их основе:

1. Гидромеханические процессы — процессы, протекающие в жидкостях, но сопровождающиеся движением перемешивания, разделения, перемещения, фильтрования и т. д.
2. Тепловые процессы — процессы, сопровождающиеся отводом (подводом) тепла. А значит это нагрев, охлаждение, испарение, конденсация и т. д.
3. Массообменные процессы — процессы обмена веществом между разными компонентами. Поглощение, экстракция, растворение, адсорбция (твердое вещество поглощает из жидкости), абсорбция (поглощение жидкостью из жидкости или газа), кристаллизация.
4. Механические процессы — процессы сопровождающиеся переработкой твердых веществ (сыпучих) (щебень, гравий). Транспортирование, смешение, разделение, дробление, прессование и т. д.
5. Химические процессы — процессы, сопровождающиеся химическими реакциями.

Реализация вышеперечисленных процессов возможна только в соответствующем оборудовании.
Все оборудование хим. производств можно разделить на 3 класса:

1. Аппараты
2. Машины
3. Транспортирующие средства.

Аппарат — техническое устройство или приспособление, предназначенное для проведения химико-технологических процессов.
Машины — устройство, выполняющее механические с целью преобразования вещества, энергии или информации.
Транспортирующие средства — оборудование (чаще всего машины), предназначенное для перемещения вещества по территории предприятия.
В зависимости от назначения оборудование хим. производств делят на:

1. Универсальное.
2. Специализированное.
3. Специальное.

Универсальное — оборудование, которое может использоваться без изменений в различных химических производствах (насосы, компрессоры, вентиляторы, центрифуги, сушилки, калориферы и т. д.).
Специализированное — оборудование, предназначенное для проведения одного процесса в разных модификациях (теплообменник, ректификационная колонна, холодильники, абсорберы и т. д.).
Специальное — оборудование, предназначенное для проведения только одного процесса (дробилка, пресс, сепаратор, сушилка, реактор и т. д.).
Все технологическое оборудование делят на основное и вспомогательное.
Основное — то оборудование, в котором получается промежуточный или целевой продукт.
Вспомогательное — оборудование, предназначенное для промежуточных, дополнительных операций (хранилища, резервуары, емкости, трубопроводы, трубопроводная арматура).

Для инженера работа с оборудованием заключается:

1. Проектирование — создание достаточного количества информации об оборудовании. Предполагает создание графической информации (чертежи, 3D-модели), и выполнение расчетов.
2. Изготовление, сборка, монтаж.
3. Эксплуатация.
4. Ремонт оборудования.
5. Материаловедение и правильный выбор материалов.
6. Выбор и использование электрооборудования.
7. Обеспечение безопасности оборудования, как при проектировании, так и при эксплуатации.
8. Обеспечение надежности оборудования.

Вся вышеперечисленная работа с оборудованием в современных условиях предполагает правильное применение компьютерной техники.

WorldMap white

Адрес: 197342, г. Санкт-Петербург, ул. Лисичанская д.14, литер. А
Телефон: 8 (812) 425-36-30 Факс: 8 (812) 425-36-30
E-mail: info@benthosoil.ru