Эндотермические и экзотермические ХТП. Примеры этих процессов. Совмещение эндотермических и экзотермических эффектов в одном технологическом процессе - направление экономии топлива, электроэнергии. Понятие «автотермичный режим». Примеры промышленных ХТП, в которых используется автотермичный режим.
Понятие «суммарной скорости» и определяющей стадии ХТП. Повышение скорости медленной стадии - путь ускорения ХТП. Диффузные, кинетические, переходный режимы протекания реакций.
Определение скорости гомогенных и гетерогенных реакций, лежащих в основе ХТП. Принципы интенсификации ХТП.
Равновесие обратимых процессов. Влияние условий процесса на равновесие. Принцип Ле-Шателье. Количественное определение подвижного равновесия. Константа равновесия.
Понятия «выход продукта», «равновесный выход продукта», «фактический выход продукта». Факторы, влияющие на выход продуктов. Обоснование выбора рациональных путей ускорения ХТП. Перспективные направления развития ХТП.
Тема 6. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ В
ПРОИЗВОДСТВЕ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Характеристика высокотемпературных процессов (ВТП). Причины распространения ВТП в промышленности. Примеры ВТП. Эндотермические и экзотермические обратимые процессы, их применение в отраслях промышленности.
Понятие «гетерогенные процессы». Факторы, влияющие на скорость диффузии, коэффициент диффузии для газов, жидкостей, твердых тел. Зависимость скорости диффузии от температуры.
Технологические и экономические требования, ограничивающие увеличение температуры при проведении процессов.
Типовое оборудование современных ВТП. Характеристика промышленных печей, их классификация но отраслям, технологическому назначению, способу нагрева, тепловой энергии, загрузке. Принципы сравнительной оценки печей.
Недостатки ВТП. Тенденции совершенствования BTП.
ВТП в черной металлургии. Доменный процесс. Исходные материалы для производства чугуна. Зависимость технологического режима, качества продукта от подготовки руды к плавке. Сущность процесса доменной плавки и схема принципа работы доменной печи.
Характеристика и классификация чугуна по назначению, химическому составу.
Показатели работы доменной печи: производительность, коэффициент использования объема печи, экономичность. Факторы, влияющие на технико-экономические показатели работы доменной печи.
Производство стали. Характеристика и классификация стали. Оборудование для выплавки стали. Сущность процесса производства стали. Кислородно-конверторный способ выплавки стали. Стадии получения стали в конверторах. Понятия «кипящая», «спокойная», «полуспокойная» сталь, «низколегированная» сталь. Показатели работы конверторов: продолжительность плавки, удельный расход кислорода.
Мартеновский способ получения стали из чугуна. Характеристика технологических и технико-экономических показателей процесса. Причины перестройки мартеновских печей в двухванные.
Основной и кислый мартеновские процессы. Скрап-процесс и скрап-рудный процесс. Достоинства мартеновского процесса.
Выплавка стали в электрических печах. Преимущества и недостатки электрометаллургии. Дуговые, индукционные печи, их назначение, характеристики, принцип работы.
Производство стали особо высокой чистоты. Электронно-лучевой переплав, его характеристика. Пути улучшения качества стали.
Внедоменные способы получения стали. Восстановление железа в кипящем слое, получение губчатого железа. Металлизация рудно-угольных флюсовых окатышей. Сущность методов, их преимущества, недостатки. Характеристика оборудования.
Направления интенсификации процессов в черной металлургии.
Способы разливки стали. Разливка сверху и сифоном. Непрерывный метод разливки стали. Преимущества непрерывной разливки стали.
ВТП в производстве цветных металлов. Зависимость ведущих отраслей промышленности от совершенствования технологии производства цветных металлов. Пирометаллургический и гидрометаллургический способы извлечения меди из руд. Основные стадии пирометаллургического процесса. Понятие «черная медь». Способы рафинирования меди. Пути совершенствования пирометаллургических процессов: обжиг в кипящем слое.
Магниетермия. Сущность метода, краткая характеристика оборудования для его осуществления.
Тема 8. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Сущность электрохимических процессов. Основные задачи в области применения этих процессов. Преимущества и недостатки электрохимических процессов по сравнению с химическими.
Количественная характеристика электролиза. Законы Фарадея. Число Фарадея. Выход по току. Напряжение разложения.
Производство хлора и едкого натра. Сырье для их получения. Два способа производства хлора, едкого натра, их сущность и особенности. Технологическая схема методов, характеристика оборудования. Продукция производства хлора, едкого натра области применения.
Электролиз воды. Продукты электролиза. Методы получения водорода и кислорода. Преимущества электрохимического получения водорода и кислорода из воды.
Электрохимическое производство продуктов окисления. Типы окислительно-восстановительных процессов. Производство гипо-хлорита натрия, хлорной и надсерной кислот, перманганата калия.
Гидроэлектрометаллургия. Электролиз растворов с растворимыми и нерастворимыми анодами. Стадии гидроэлектрометаллургии.
Электролитическое рафинирование меди. Характеристика процесса и оборудование. Товарный медный купорос.
Электролитическое получение цинка. Характеристика исходных веществ, технологии, оборудования. Степень чистоты продукции.
Электролиз расплавленных руд. Металлы, получаемые таким путем. Роль температуры в процессе электролиза расплавов. Причины использования смеси солей в качестве сырья. Факторы, которые учитывают при электролизе. Технологические особенности электролиза расплавов.
Электролитическое получение алюминия. Характеристика сырья и подготовка его к электролизу. Сущность электролиза глинозема. Операции технологического процесса, их характеристика. Анодные газы, их состав и переработка. Характеристика электролитического алюминия и способы его рафинирования.
Тема 9. КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Определение катализа. Преимущества каталитических процессов, способствующих распространению их в технологии. Особенности каталитических процессов.
Основы теории катализа. Гомогенный, гетерогенный, микрогетерогенный катализ. Положительный и отрицательный катализ. Ингибиторы. Классификация каталитических процессов по механизму взаимодействия катализатора с реагентами. Механизм окислительно-восстановительного и кислотно-основного катализа. Вещества, применяемые как катализаторы.
Гомогенный жидкофазный и газофазный катализы. Факторы, влияющие на скорость гомогенных каталитических процессов. Преимущества и недостатки гомогенного катализа.
Гетерогенный катализ, его преимущества. Твердые катализаторы-контакты. Механизм электронного и ионного гетерогенного катализа. Скорость гетерогенного катализа. Лимитирующие стадии процесса. Влияние температуры, давления, концентрации реагентов, времени контактирования, перемешивания на скорость процессов, выход продукта. Твердые катализаторы, состав, формы зерен. Вещества, используемые как катализаторы. Характеристика активаторов, промоторов, носителей. Технологические характеристики катализаторов. Понятие «каталитические яды».
Аппараты для проведения гомогенных, гетерогенных каталитических процессов. Классификация аппаратов для гетерогенных процессов по агрегатному состоянию реагента, катализатора, способу контакта катализатора и реагента, способу отвода тепла. Контактные аппараты с неподвижным слоем катализатора, кипящим слоем, движущимся слоем катализатора; принцип их работы; преимущества и недостатки.
Производство серной кислоты. Контактный и нитрозный способы получения серной кислоты. Характеристика продукции. Сырье для производства серной кислоты, его характеристика. Стадии контактного метода получения кислоты, их особенности. Технологическая схема производства серной кислоты. Пути интенсификации этого производства.
Двойное контактирование, его сущность и этапы. Утилизация газовых выбросов и твердых отходов производства серной кислоты.
Каталитические процессы нефтепереработки. Контактные, комп-лексообразующие катализаторы, типы реакций, идущих в их присутствии. Каталитический крекинг нефтепродуктов, условия, характеристика продуктов. Недостатки каталитического крекинга.
Каталитический реформинг, его назначение. Условия процесса. Варианты реформинга. Платформинг. Продукты реформинга, их состав, области применения.
Тема 10. ПРОЦЕССЫ, ИДУЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Значение использования давления в технологии отраслей промышленности. Влияние давления на структуру, форму, свойства веществ. Связь между использованием давления в технологических процессах и энергетическими и эксплуатационными затратами. Факторы, влияющие на выбор давления для проведения процессов. Комбинированное использование давления, температуры, катализатора в технологических процессах.
Влияние давления на протекание газообразных процессов. Изменение скорости гомогенных газовых процессов, идущих с уменьшением или с увеличением объема. Связь между использованием давления в технологических процессах и энергетическими затратами, выходом продукта. Влияние давления на скорость процессов абсорбции, адсорбции, растворения.
Применение вакуума в технологии. Примеры процессов, основанных на использовании вакуума. Роль вакуума при получении материалов с заданными свойствами.
Влияние давления на протекание жидкофазных процессов. Пределы использования давления для жидкофазных процессов. Фазовое состояние реагентов в гомогенных и гетерогенных системах. Использование давления при жидкофазных процессах получения пористых материалов.