Современная химическая технология: описание, процессы и аппараты

Химическая технология – это наука о максимально выгодных с экономической точки зрения способах и методах производства из природного сырья определенных продуктов.

Способ производства предполагает сумму операций, в результате которых сырье от своего начального состояния доходит до стадии готового продукта.

Важные моменты

Химическая технология является основой развития экономики общества. Способы производства, без которых его невозможно представить, суммируются из последовательности действий, которые протекают в аппаратах и машинах.

Совокупность операций именуется технологической схемой. Чаще всего в химических реакторах - аппаратах - одновременно осуществляются тепловые, гидравлические, диффузионные взаимодействия.

Виды

Выделяется механическая и химическая технология. Механическая связана с рассмотрением процессов, предполагающих изменение внешнего вида и формы. При этом допустима корректировка физических свойств материала. Химическая технология предполагает существенное преобразование свойств, состава, внутреннего строения вещества. К примеру, литейный процесс является механической технологией, но в ходе литья металлов осуществляются также и химические взаимодействия.

Значимость для технического прогресса

Химия и химическая технология обеспечивают экономику существенным количеством разнообразных продуктов. Без них трудно представить себе полноценную жизнь современного общества. В ходе химической переработки полезных ископаемых (торфа, нефти, каменного угля, горючих сланцев) народное хозяйство получает важные продукты: смазочные и моторные масла, топливо, органические соединения.

Важные продукты

Технология химических веществ дает нашей стране азотную, серную, фосфорную минеральные кислоты, аммиак. Без них невозможно получить минеральные соединения, в которых нуждается сельское хозяйство. Сложные процессы и аппараты химической технологии позволяют получать, к примеру, из природных залежей поваренной соли гидроксид натрия, соду, соляную кислоту, газообразный хлор.

Без этих неорганических соединений невозможен синтез искусственного волокна, шерстяных и хлопчатобумажных тканей, мыла, бумаги, стекла. Полимеры, уксусная кислота, бездымный порох, растворители – все это продукты химической переработки натуральной древесины.

Химизация народного хозяйства

Разнообразные аппараты химической технологии способствуют рациональному и комплексному применению сырья, выработке безотходных производственных циклов. Среди основных направлений, которые актуальны для химической отрасли в настоящее время, отметим такие как:

• повышение мощностей отдельных аппаратов и технологических систем;
• механизация трудоемких процессов;
• автоматизация и применение электронно-вычислительных машин;
• непрерывные технологические цепочки;
• цикличность производства, переход на безотходные технологии.

Учебные заведения

Для того чтобы контролировать и модернизировать предприятия химической промышленности, производству необходимы грамотные специалисты. В последние годы наметилась позитивная тенденция в росте количества поступающих в отечественные химико-технологические университеты. Попробуем выяснить: после их окончания, кем работать? «Химическая технология» - это специальность, получив которую можно работать на любом предприятии данной отрасли. Например, в Москве существует МХТУ им. Д. И. Менделеева.

Это одно их старейших отечественных учебных заведений, в стенах которого готовят высококлассных специалистов в разнообразных областях химической промышленности. Не знаете, кем работать? Химическая технология, изучить которую можно в Менделеевском университете, является отличной возможностью для получения престижной, стабильной, высокооплачиваемой работы.

Обучение в химико-технологическом университете – это вариант получить востребованное временем высшее образование. Специалисты, выпускаемые из подобных учебных заведений, нужны отраслевой экономике. Имея необходимые навыки, можно контролировать процессы и аппараты химической технологии, разрабатывать и внедрять собственные приемы и методики.

Аппараты в химическом производстве

В зависимости от специфики предприятия, на нем устанавливаются специальные агрегаты и аппараты, необходимые для получения из исходного сырья требуемых продуктов. К примеру, в аммиачном производстве используется контактный аппарат, на сернокислотном комбинате – циклоны, электрофильтры, поглотительные башни, при изготовлении чугуна и стали – мартеновские печи.

Для полноценного функционирования каждого аппарата устанавливают нужную температуру, давление. Следят за соблюдение оптимальных условий инженеры-технологи.

Увеличение мощностей производства

Общая химическая технология предполагает создание оптимальных условий для получения продукта высокого качества при минимальных затратах. Достигается это несколькими способами:

• совершенствованием конструкции аппаратов;
• модернизацией технологической цепочки.

Оба способа связаны между собой. При увеличении интенсивности происходит повышение концентрации, давления, площади соприкосновения реагирующих компонентов. Данный процесс можно ускорить путем автоматизации и механизации процессов, введения катализатора, изменением концентрации и соотношения сырья. Все эти факторы предварительно рассчитываются, анализируются, и только после получения положительных результатов вводятся в конкретное химическое производство.

Механизация предполагает полную либо частичную замену труда людей машинами. Механизмы способствуют повышению производительности труда, сокращению количества обслуживающего аппараты персонала.

Большая часть химических производств в настоящее время механизирована, лишь частично выгрузка, загрузка сырья осуществляется с применением человеческих ресурсов.

Пример технологической цепочки

При комплексной автоматизации предполагается применение приборов, которые обеспечивают осуществление производственного процесса без какого-либо вмешательства со стороны человека. Это актуально для сложных производств, на которых специальные приборы используются для определения и установки оптимальных условий изготовления химических продуктов.

Например, технология изготовления из пирита (сульфида железа) серной кислоты – это сложный и многоступенчатый процесс, для успешной реализации которого требуется целый комплекс аппаратов. В печи для обжига, куда сырье поступает по транспортеру, осуществляется процесс горения. Получаемый в реакции «огарок» (оксид железа) удаляется, а печной газ (оксид серы 4) идет на многоступенчатую очистку. Для этого используется сразу несколько аппаратов: циклон, электрофильтр, сушильная башня. Отметим, что в них не происходит химических взаимодействий. Они предназначены только для тщательной очистки печного газа от механических частиц и водяного пара.

Далее устанавливается теплообменник, без которого невозможно создание в описываемом производстве принципа безотходности. В контактном аппарате оксид серы (4) окисляется, превращаясь в оксид серы (6). В качестве оптимальных условий, устанавливаемых в этом аппарате, выделим присутствие катализатора (оксида ванадия). Полученное соединение проходит через поглотительную башню, впитывая пары водяного пара. Среди отличительных условий успешного функционирования сернокислотного производства выделим использование оптимальных условий, автоматизации, механизации, принципа противотока. Для каждого химического процесса подбираются определенные аппараты, продумываются методы и приемы, температурный режим, необходимость введения катализаторов (ингибиторов).

Особое внимание в последнее время на всех предприятиях химической отрасли стали уделять безопасности аппаратов.