Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения
жүктеу/скачать 321.5 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Общие методические указания
- 2.1 Химическое производство
|
Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова Биолого-химический факультет Кафедра химических технологий ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения Павлодар
УДК 66(07) ББК 24.23 Я 7
кандидат химических наук, доцент Мальков И.В. Составители: М.Г. Баймухамбетова, Ю.Ф. Рыжак Я 7 Общая химическая технология: методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения / составители М.Г. Баймухамбетова, Ю.Ф. Рыжак. – Павлодар. – 2007. – 36 с. В методических указаниях приводится основное содержание программы по дисциплине «Общая химическая технология» и задания для контрольной работы охватывающей весь курс, приведены методики расчетов для выполнения контрольных работ, дан список научной и справочной литературы необходимой для проведения расчетов. Методические указания и контрольные задания предназначены для студентов заочной формы обучения специальностей: 050720 – «Химическая технология неорганических веществ», 050721 - «Химическая технология органических веществ» Методические указания разработаны в соответствии с ГОСО РК–3.08.095–2004, утвержденным Министерством образования и науки РК от 07.08.2004г №671, ГОСО РК-3.08.096-2004, утвержденным Министерством образования и науки РК от 07.08.2004г №671.
УДК 66(07) ББК 24.23 © Баймухамбетова М.Г., Рыжак Ю.Ф., 2007 © Павлодарский Государственный университет им. С.Торайгырова, 2007 Введение Современное химическое производство представляет собой многотоннажное специализированное производство, основой которого является химическая технология. В химической технологии рассматриваются процессы, связанные с изменением химического состава перерабатываемых материалов. Химическая технология относится к естественным наукам, так как имеет дело с объектами и процессами. Реальное химическое производство представляет собой совокупность большого числа взаимосвязанных технологических процессов и аппаратов, предназначенных для переработки сырья в продукты потребления. В соответствии с современными тенденциями развития химических отраслей, интенсификацией и модернизацией действующих производств, укрупнением и комбинированием производств возрастает роль подготовки инженерных кадров. Качество подготовки инженеров-технологов для предприятия химической промышленности определяется фундаментальной подготовкой специалистов по инженерно-химическому циклу учебных дисциплин. Настоящие методические указания разработаны с целью изучения и закрепления теоретических и практических знаний полученных при изучении дисциплины «Общая химическая технология». В методических указаниях приведены методики расчетов, дан список научной и справочной литературы необходимой для проведения расчетов.
В соответствии с учебным планом курс «Общая химическая технология» изучается по заочной системе обучения на втором курсе (на базе среднего профессионального и высшего образования) и третьем курсе (на базе среднего образования) после сдачи экзаменов по общенаучным и общетехническим дисциплинам. В курсе «Общая химическая технология» студенты должны получить необходимую информацию об общих закономерностях химико-технологических процессов, методах анализа и способах оптимизации химико-технологических процессов и систем, основных технологических схемах производства неорганических веществ. Знание курса должно помочь студентам научиться правильно подбирать оптимальные режимы производства, анализировать функциональные, технологические, структурные схемы, основные потоки и технологические связи химико-технологических процессов, вести материальные и тепловые расчеты химико-технологических процессов, определять влияние различных факторов и режимов на общие показатели химической технологии, критерии работоспособности химических реакторов и других аппаратов, находить оптимальные технологические решения с учетом экономических и экологических приоритетов, сформировать у будущих специалистов инженерное мышление, навыки решения различных проблем реального производства, его организации и управления, овладение студентами основными методами технологического расчета важнейших аппаратов химических производств. Программа курса «Общая химическая технология» состоит из пяти основных тем: Тема 1. Химическое производство Тема 2. Химическое производство как химико- технологическая система (ХТС) Тема 3. Химические процессы Тема 4. Химические реакторы Тема 5. Промышленные химические производства При изучении производства каждого продукта кроме перечисленных в методических указаниях вопросов рассматривать следующие вопросы: - технико-экономические показатели процесса; - контроль и автоматизация процесса; - условия безопасной работы; - основные тенденции развития производства; -меры по защите окружающей среды от выбросов производства Для изучения курса учебным планом предусмотрено выполнение лабораторного практикума, практических занятий, курсовой работы и сдача экзамена (зачета). 1.1 Требования к содержанию и оформлению Контрольная работа включает в себя два теоретических вопроса и четыре задачи. Теоретические вопросы предусматривают изложение физико-химических основ процесса получения одного из продуктов химической технологии и изображение технологической схемы с указанием норм технологического режима. Технологическая схема должна быть вычерчена на листе формата А-4, внизу схемы должна быть приведена спецификация пронумерованного оборудования. Оборудование рекомендуется вычерчивать в таком масштабе, чтобы сохранялась соразмерность аппаратов. Задачи необходимо выполнять в логической последовательности. При использовании для расчета уравнений или каких-либо формул они сначала должны быть приведены в общем виде с расшифровкой каждого параметра, с указанием его размерности и литературного источника. Размерности всех величин и параметров должны быть выражены в системе СИ. Контрольные работы выполняются на листах А-4 с полями для замечаний преподавателя. В конце выполненной контрольной работы должен быть приведен список использованной литературы. Преподавателю предоставляется право выдавать индивидуальное повторное задание, если обнаружиться, что студент выполнил контрольную работу не самостоятельно. Пример оформления списка литературы 1 Амелин А.Г. Технология серной кислоты / А.Г. Амелин. – 2-е издание., перераб. – М. : Химия, 1983. – 360 с. 2 Программа курса «Общая химическая технология» Введение Значение и развитие химической промышленности. Химическая технология как научная основа химического производства. Особенности химической технологии как науки. Связь химической технологии с другими науками. Объект химической технологии. Важнейшие технологические понятия и определения. Классификация химических производств. Принципы классификации. Основные, взаимосвязанные направления развития химической технологии. Динамика и масштабы производства основных продуктов химической промышленности. Новые химико-технологические приемы, способы получения продуктов, структура химических отраслей. 2.1 Химическое производствоОбщая технологическая структура химического производства. Общие функции химического производства. Основные операции в химическом производстве. Основные технологические компоненты. Качественные и количественные критерии оценки эффективности химического производства. Сырьевые источники химического производства. Характеристика и классификация сырья и вспомогательных материалов. Отходы производства как источник вторичных материальных ресурсов. Перспективные и альтернативные источники сырья. Подготовка сырья в химико-технологическом процессе. Вода как сырье и вспомогательный компонент производства. Источники воды. Промышленная водоподготовка. Энергия в химическом производстве Потребление энергии и энергоснабжение в химическом производстве. Общая характеристика и классификация энергетических ресурсов. Перспективные и альтернативные источники энергии. Рациональное использование энергии. Способы энерготехнологического комбинирования и использования энергетического потенциала сырья и тепла экзотермических реакций. Вторичные энергоресурсы (ВЭР), их классификация, основные направления, утилизация.
Структура и описание ХТС. Химическое производство как ХТС. Состав ХТС. Виды моделей ХТС, их назначение и применение. Элементы ХТС, их классификация. Многофункциональные элементы. Технологические связи элементов ХТС, их назначение и характеристика. Примеры применения различных видов связей в синтезе ХТС. Методы химической технологии Иерархическая организация процессов в химическом производстве. Методологические основы химической технологии как науки – системный анализ сложных схем и взаимодействий их элементов. Понятие системы. Системный анализ. Анализ ХТС Понятие задачи и показатели результатов ХТС. Виды анализа. Материальный и тепловой баланс. Методика составления и расчеты. Фомы их представления. Особенности составления балансовых уравнений в схемах с рециклом. Энергетический (энтальпийный) баланс. Технологический анализ ХТС. Структура технико-экономических показателей и значение ее составляющих в химическом производстве. Синтез ХТС Понятие и задачи синтеза ХТС. Основные этапы разработки ХТС. Основные концепции при синтезе ХТС. Их содержание и пути реализации. Энерготехнологические системы, комбинированные производства, перестраиваемые ХТС, совмещенные процессы, замкнутые и безотходные производства – особенности их построения и области применения. Однородные технологические схемы. Система теплообменников. Система разделения сложной смеси. Система реакторов. Основы построения их оптимальной структуры.
2.3 Химические процессыПонятие о химико-технологическом процессе. Классификация химико-технологических процессов по условиям работы, по типу реакций, по состоянию реагирующих веществ. Физико-химические закономерности химического превращения. Основные показатели химических процессов, их взаимосвязь. Использование физико-химических закономерностей для повышения эффективности процессов. Закономерности переноса тепла, вещества и импульса. Их значение в системе процессов. Гомогенные химические процессы. Гомогенные химические процессы, влияние условий проведения и химических признаков на скорость превращения и дифференциальную селективность. Пути и способы интенсификации гомогенных процессов. Понятие оптимальных температур. Оптимальные температуры для обратимых и необратимых экзо- и эндотермических химических процессов. Гетерогенные (некаталитические) химические процессы Определение фазового состава. Стадии гетерогенного процесса. Взаимное влияние химической реакции переноса массы. Скорость химического превращения. Лимитирующая стадия и ее определение. Области протекания гетерогенных процессов. Влияние условий протекания процесса на скорость превращения. Гетерогенный процесс «газ – твердое». Уравнения для расчета скорости и времени полного превращения для различных областей протекания процесса. Пути интенсификации для различных режимов процессов. Гетерогенный процесс «газ – жидкость». Реакция в объеме и в пограничном слое. Определение скорости превращения. Пути интенсификации для различных режимов процесса. Промышленный катализ. Значения и области применения промышленного катализа. Гомогенный катализ. Скорость превращения при гомогенном катализе. Влияние условий осуществления процесса на эффективность гомогенно-каталитического процесса. Гетерогенный катализ на твердом катализаторе. Скорость химического превращения. Области протекания гетерогенно-каталитического процесса. Влияние условий осуществления процесса на скорость превращения и селективность. Степень использования внутренней поверхности. Пути интенсификации каталитических процессов.
Химические реакторы (ХР) и требования, предъявляемые к ним. Структурные элементы ХР – реакционный объем, устройства ввода и вывода потоков, теплообменные элементы, устройства смешения и распределения потоков. Классификация химических реакторов и режимов их работы. Уравнение материального и теплового балансов в химическом реакторе. Химические реакторы с идеальной структурой потока Реактор идеального смешения. Периодический реактор идеального смешения. Проточный реактор идеального смешения в стационарном режиме. Реактор идеального вытеснения. Сравнение эффективности проточных реакторов идеального смешения и идеального вытеснения. Каскад реакторов идеального смешения. Химические реакторы с неидеальной структурой потока Причины, приводящие к отклонениям от идеальности в проточных реакторах. Модели реакторов с реальной гидродинамической обстановкой. Ячеечная модель. Однопараметрическая диффузионная модель. Теплоперенос в химических реакторах Тепловые режимы химических реакторов. Проточный реактор идеального смешения в неизотермическом режиме. Периодический реактор идеального смешения в неизотермическом режиме. Теплоустойчивость химических реакторов. Параметрическая чувствительность, пространственные неоднородности (определение и влияние на производительность процесса). Оптимальный температурный режим и способы его осуществления в промышленных реакторах. Использование нестационарных режимов для проведения каталитических процессов в оптимальных температурных условиях. Промышленные химические реакторы для проведения: - гомогенных процессов; - некаталитических процессов «газ – твердое»; - некаталитических процессов «газ – жидкость»; - некаталитических процессов «жидкость – твердое»; - некаталитических процессов «газ - жидкость – твердое»; - гетерогенных процессов «жидкость – жидкость»; - гетерогенно-каталитических процессов.
2.5.1 Производство серной кислоты. Виды серосодержащего сырья и методы производства серной кислоты. Химическая и структурная схемы производства серной кислоты. Получение сернистого газа из флотационного колчедана. Физико-химические основы обжига флотационного колчедана. Кинетика горения пирита. Очистка обжигового газа от пыли. Очистка обжигового газа от примесей (специальная очистка). Окисление диоксида серы. Физико-химические основы каталитического окисления диоксида серы. Принципиальная схема контактного аппарата. Катализаторы процесса. Абсорбция серного ангидрида. Контактное и абсорбционное отделения. Аппаратурное оформление процессов. Расходные коэффициенты на 1 тонну серной кислоты. 2.5.2 Синтез аммиака. Технология связанного азота. Современное состояние и перспективы развития азотной промышленности. Сырье в азотной промышленности. Технологический путь получения аммиака и азотной кислоты из углеводородного сырья. Методы фиксации азота. Химические методы производства водорода и водородсодержащих газов. Газификация жидкого и твердого топлива. Методы конверсии углеводородных газов. Физико-химические основы конверсии. Технологическая схема конверсии метана. Конверсия окиси углерода. Методы очистки конвертируемого газа от окиси и двуокиси углерода. Синтез аммиака. Общая характеристика сырья. Химическая и принципиальная схемы производства аммиака. Физико-химические основы синтеза аммиака Технологические схемы производства аммиака. Агрегат синтеза аммиака при среднем давлении. Аппаратурное оформление. Режим работы. Регулирование процесса. Хранение и транспортирование аммиака. 2.5.3 Производство азотной кислоты. Химическая и структурная схема. Физико-химические основы контактного окисления аммиака. Окисление окиси азота. Абсорбция двуокиси азота и его димера. Технологическая схема производства разбавленной азотной кислоты под давлением 8 атм. Аппаратурное оформление процесса. Расходные коэффициенты для производства 60% азотной кислоты. Методы концентрирования азотной кислоты. 2.5.4 Технология соединений фосфора. Сырье фосфорной промышленности. Природные фосфаты на территории Казахстана. Значение соединений фосфора в народном хозяйстве. Производство фосфорной кислоты. Сравнение экстракционного и экзотермического способов производства фосфорной кислоты. Технологические схемы экстракционного и экзотермического способов производства. Аппаратурное оформление. жүктеу/скачать 321.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|