Химическая технология

Лекция № 1

ВВЕДЕНИЕ В  ХИМИЧЕСКУЮ ТЕХНОЛОГИЮ.

План лекции.

1. Предмет, задачи химической  технологии.

2. История возникновения  и развития химической технологии

3. Основные тенденции  развития современной химической  технологии

4. Классификация отраслей  химических производств.

Предмет, задачи химической технологии.

Технология – от греч. технос – мастерство или искусство, логос – наука, учение.

Под технологией в  широком значении этого  слова  понимают научное описание методов  и средств производства в какой-то отрасли промышленности.

Химическая технология – наука о наиболее экономичных и экологически обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов в предметы потребления и средства производства.

Современная химическая технология, используя достижения естественных и технических наук, изучает и разрабатывает совокупность физических и химических процессов, машин и аппаратов, оптимальные пути осуществления этих процессов и управления ими при промышленном производстве различных веществ, продуктов, материалов, изделий.

Химическая технология базируется прежде всего на химических науках, таких как физическая химия, химическая термодинамика и химическая кинетика.

Выдающийся физико-химик, много сделавший для развития химической технологии, академик Д.П. Коновалов  считал одной из главных задач химической технологии, отличающих ее предмет от «чистой» химии, «установление наивыгоднейшего хода операции и проектирование ему соответствующих заводских приборов и вспомогательных механических устройств».

Важнейшими задачами х/т являются:

1. Разработка оптимальных условий, позволяющих получать продукт в большом количестве с наименьшими экономическими затратами.
2. Выделение стадий химического процесса и подбор оптимальных условий для каждой стадии отдельно.
3. Выбор соответствующей аппаратуры.
4. Выбор технологической схемы.
5. Обеспечение безопасности и охрана труда.
6. Охрана окружающей среды от загрязнения химическими отходами.

История возникновения  и развития химической технологии.

Истории химической технологии неотделима от истории развития химической промышленности.

До ХV в. многие важные для производства вещества ввозились в Европу из стран Востока и Египта.

Древняя Русь (Киевская и Новгородская) в Х1-Х111 в.в. представляла собой органическую часть системы феодальных государств центральной Европы и поддерживала с этими государствами тесные экономические связи. Уровнем развития техники и научных знаний Русь в эту эпоху мало отличалась от Западной Европы, а иногда и превосходила ее. Эти связи были нарушены татарским нашествием. 300-летнее татарское иго привело к почти полному уничтожению древней культуры. Русь полностью лишилась квалифицированных мастеров-ремесленников и образованных людей (кроме духовенства). И только в ХV1 в. Московская Русь переживает своеобразную «эпоху Возрождения».

В Европе возникновение мануфактур  и промыслов по получению основных химических продуктов относят к  ХV в., когда стали появляться мелкие специализированные производства кислот, щелочей и солей, различных фармацевтических препаратов и некоторых органических веществ.  (Начало производства минеральных кислот – серной и азотной- в Европе относится приблизительно к 1300 г. Однако концентрированные кислоты стали изготовляться значительно позднее).

В России собственно химическими производствами, получившими развитие в конце ХVI- начале ХVII в. было изготовление красок, селитры, пороха, получение соды, серной кислоты и развитие горнодобывающей промышленности.

Химическая технология в конце  ХVIII в. стала обязательной учебной дисциплиной в университетах, в высших технических учебных заведениях стран Европы, в училищах коммерческого и технического профиля в России.

Появление в Х1Х в. в странах  Западной Европы и в России большого числа учебников, руководств и научных  исследований по химической технологии способствовало быстрому росту химического производства, а также развитию научных основ химической технологии.

Можно назвать лишь некоторые крупные  события в истории развития химической технологии.

В 1748 г. в Бирмингеме  (Англия) был  построен первый небольшой завод по производству серной кислоты в свинцовых камерах. В 1805 – 1810 г.г. камерное производство серной кислоты получило широкое развитие в Англии и Франции. В 1804г. начал работать первый сернокислотный завод в России, в 1820 г. – в Германии.

В 70-х годах Х1Х в. был разработан контактный метод получения серной кислоты, а в 1886 г. организовано ее промышленное производство по этому методу.

В 1787-1789 г.г. Н.Леблан разработал первый промышленный способ получения соды. Первый большой содовый завод  по способу Леблана  был построен в Англии в 1823 г.  В 1861 г. был разработан аммиачный метод получения соды – метод Сольве.

В середине Х1Х столетия после широкого развития работ Ю.Либиха в области агрохимии появилась  новая отрасль химической промышленности – производство минеральных удобрений.

В первые десятилетия  ХХ в. широкое развитие получили синтезы  на основе углеводородов и оксида углерода. Работы в области гетерогенного  катализа  дали возможность осуществить  С.В.Лебедеву промышленный синтез каучука.

Технологическим приложением теоретических работ в области цепных реакций в 30-50-е годы ХХ века (Н.Н.Семенов и др.) явилась детальная разработка процессов синтеза полиэтилена высокого давления и др. ВМС. Производство пластических масс, синтетических смол и искусственных волокон открыло новую эру в получении материалов с заданными свойствами.

В создании отечественной  химической промышленности и развитии технологических наук внесли вклад  многие русские ученые: М.В.Ломоносов, Д.И.Менделеев, Н.Н.Зелинский, А.М.Бутлеров, В.В.Марковников и др.

Основные тенденции  развития современной химической технологии.

Основные тенденции  развития современной химической промышленности связаны прежде всего с решением глобальных проблем человечества:

- продовольственные ресурсы  Земли;

- ресурсы минерального сырья для промышленности;

- энергетические ресурсы;

- предотвращение загрязнения  биосферы.

Все эти проблемы взаимосвязаны  и должны решаться комплексно.

Целью химической технологии является производство пищевых продуктов из минерального сырья, ресурсы которого практически неисчерпаемы. Это уменьшит зависимость человека от резких колебаний производства продуктов питания биологическим путем  в отдельные годы.

Одной из ведущих тенденций  химической технологии, в том числе  химии углеводородов и химической переработки углей, является создание крупномасштабных производств новых видов химических продуктов и сырья многоцелевого назначения. Такими продуктами являются молекулярный водород, аммиак, гидразин, метанол, которые выполняют роль как химических компонентов, так и вторичных энергоносителей. Развитие ядерной энергетики позволяет освободить значительные количества органического топлива для его комплексной переработки в качестве сырья органического синтеза.

Одной из важнейших проблем  является широкое использование возобновляемых источников сырья и энергии, особенно биомассы.

Главным направлением решения  экологических проблем является комплексное использование сырья  и ускоренное внедрение малоотходных технологических процессов и  безотходных производств.

Классификация отраслей химических производств.

Курс химической технологии рассматривает физико-химические и  технологические основы функционирования химических производств.

Выделяют следующие  отрасли химического производства:

- основная химическая промышленность – производство минеральных кислот (соляной, серной, азотной), аммиака, нитрата аммония и суперфосфата;

- силикатная промышленность – производство цемента, стекла, кирпича, керамических изделий;

- металлургия – производство чугуна, стали, алюминия, меди;

- электрохимическая промышленность – производство едкого натра, соды, алюминия;

- коксохимия (переработка угля) – производство кокса, коксового газа, каменноугольной смолы, ароматических углеводородов, воздушного и водяного газа;

- нефтехимия (переработка нефти) – перегонка нефти, каталитический и термический крекинг нефти и нефтепродуктов;

- промышленность органического синтеза – производство уксусной кислоты, пластических масс, каучуков, искусственных и синтетических волокон.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

Основная

1. Соколов Р.С. Химическая технология в 2-х т.- М.: Владос, 2003. – 448 с.

Дополнительная

1. Бесков В.С. Общая химическая технология: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. – 452 с. (электронный вариант)
2. Игнатенков В.И., Бесков В.С. Примеры и задачи по общей химической технологии: Учебное пособие для вузов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. – 198 с. (электронный вариант)
3. Алтухов К.В., Мухленов И.П., Тумаркина Е.С. Химическая технология: Учебное пособие. — М., 1985.
4. Ксензенко В.И.,Кувшинников И.М. и др. Общая химическая технология и основы промышленной экологии: Учебник. — М.: Колос, 2003.

 

Программное обеспечение  и Интернет-ресурс

http://195.93.165.10:2280 – Электронный каталог библиотеки КГУ

http://elibrary.ru – Научная электронная библиотека

http://uisrussia.msu.ru – Университетская информационная система    «Россия»

www.geocities.com

www.anchem.ru

www. rusanalytchem.org

www.analytica.pochta.ru

www.chem.msu.su