МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЕ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра МАХП
ОТЧЕТ
по учебной практике
Разработал:________ ст. гр. МХП-09
Аленичев А.В.
Принял: ________ доц. каф. МАХП Топоров А.А.
Донецк-2009
Одним из важных видов деятельности человека является переработка сырьевых материалов и получение продуктов, которые сопровождаются изменением химического состава веществ. Именно этим и занимается химическая промышленность. Для проведения данных химических реакций необходимо соответствующее оборудование и программное обеспечение. Об этом и пойдет речь в этом документе
1.1 ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
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.
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)