Химическая технология как наука. Особенности технологии нефтехимического синтеза

Тема: Химическое превращение веществ, его составляющие и их основные характеристики

План:

1. Химическая технология как наука. Особенности технологии нефтехимического синтеза

2. Понятие и структура химико-технологического процесса

3. Показатели химико-технологического процесса

4. Классификация химических реакций

5. Расчет материального баланса реакции

Классификация химических реакций

Существуют различные типы классификации химических реакций:

● По характеру системы, в которой протекает реакция – гомофазные (все компоненты, кроме катализатора, находятся в одной фазе: газофазные, жидкофазные реакции) и гетерофазные (компоненты находятся в двух и более фазах: газ-жидкость, жидкость-жидкость идр.).

● По зоне протекания химической реакции – гомогенные (осуществляются в объеме какой-либо фазы) и г етерогенные (осуществляются на поверхности раздела фаз).

Понятия «фазовое состояние компонентов» и «зона протекания реакции» неравнозначны. Существуют гомофазные гетерогенные процессы – реакция в газовой фазе на поверхности твердого катализатора и гетерофазные гомогенные процессы, когда реагенты находятся в двух несмешивающихся фазах и их взаимодействие идет только в той фазе, где растворен катализатор.

● По использованию в ходе реакции катализатора – каталитические и некаталитические. Каталитические реакции, в свою очередь подразделяются на гомогенно-каталитические (протекающие в той фазе, в которой находится катализатор) и гетерогенно-каталитические (протекающие на поверхности твердого катализатора).

● По характеру протекания – простые (одностадийные) и сложные (многостадийные).

Простыми называются реакции, в которых протекает одно необратимое превращение и не образуется иных стабильных продуктов,

кроме указанных в уравнении реакции.

Сложные реакции состоят из ряда простых реакций, или макростадий. К ним относятся обратимые, последовательные, параллельные реакции и различные их сочетания.

● По механизму протекания – элементарные, протекающие непосредственно при взаимодействии исходных веществ, без видимых микростадий, и неэлементарные, протекающие через ряд микростадий, в которых участвуют промежуточные комплексы или частицы и которых нет в стехиометрическом уравнении (например, образование комплекса с катализатором).

При этом каждая из промежуточных стадий элементарна, а их сочетание составляет механизм реакции.

Из-за стадий, составляющих механизм, реакции могут быть подразделены следующим образом:

Ø По числу частиц, участвующих в элементарной стадии (молекулярности), - на моно-, би-, тримолекулярные реакции.

Ø По порядку реакции – первого, второго, третьего и дробного. Порядком называется сумма показателей степени у концентрации реагентов в кинетическом уравнении. Порядок реакции определяется видом кинетического уравнения.

Ø По тепловому эффекту – экзотермические (реакции, сопровождающиеся выделением теплоты) и эндотермические (реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты).

Ø По физическим параметрам проведения – высоко- и низкотемпературные, осуществляемые при нормальном, повышенном, среднем и высоком давлении.

Тема: Химическое превращение веществ, его составляющие и их основные характеристики

План:

1. Химическая технология как наука. Особенности технологии нефтехимического синтеза

2. Понятие и структура химико-технологического процесса

3. Показатели химико-технологического процесса

4. Классификация химических реакций

5. Расчет материального баланса реакции

Химическая технология как наука. Особенности технологии нефтехимического синтеза

Технология – это совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов.

Можно сформулировать технологию как науку о производстве. За последнее время появились более полные определения технологии. В частности, технологию характеризуют как науку о рациональных средствах и способах осуществления производственных процессов и науку о рациональных методах и процессах переработки сырья в продукты потребления и средства производства.

Согласно другому определению, технология – наука, изучающая способы и процессы переработки продуктов природы (сырья) в предметы потребления и средства производства.

По характеру использования исходного вещества отличают химическую технологию от механической. В производственных процессах, связанных с применением механической технологии, у обрабатываемого исходного материала происходит в основном изменение лишь внешней формы. При этом материал качественно не изменяется.

Химическая технология за счет реакций приводит качественным преобразованиям исходных веществ.

Как наука химическая технология базируется на закономерностях общей, органической и физической химии, физики, математики, общехимических и общеинженерных дисциплин, а также на общетехнологических закономерностях, в основу которых положен системный подход.

Главнейшей задачей технологии является определение выгодных условий проведения технологических процессов. Кроме того, химической технологии присуща возможность более полного использования отходов производства за счет их превращения в ценное сырье для других производств.

В задачу химической технологии входит не только создание необходимых видов веществ и материалов, но и производство энергии, защита окружающей среды и др. Химическая технология охватывает широкий круг методов и процессов, которые связаны не только молекулярным изменением исходных продуктов, но и фазовыми переходами, используемыми при разделении продуктов химического синтеза.

В связи с этим, химическая технология как наука связана с изучением химических, физико-механических, массообменных, теплообменных и других процессов, с выбором методов и способов переработки исходного сырья в продукты и предметы потребления, а также средства производства и с выбором маршрута прохождения сырья и полупродуктов по различным аппаратам, связанным в единую технологическую схему.

Технологии основного органического и нефтехимического синтеза присущи все преимущества химической технологии:

● использование внутренней активности исходных продуктов;

● возможность получения продуктов требуемого состава за счет изменения молекулярной структуры исходных веществ;

● объективная возможность более полного использования отходов производства;

● получение энергетически выгодных продуктов из природного сырья и др.

Эти технологии обладают рядом особенностей:

● многотоннажность (обеспечивают сырьем практически все другие отрасли народного хозяйства; они ответственны за выпуск продуктов большого ассортимента и за их крупномасштабное производство);

● непрерывность (непрерывная технология позволяет достигать большую производительность и более высокое качество продуктов);

● многовариантность (различные пути получения одного и того же конечного продукта);

● многомаршрутность (обусловлена многочисленностью и многообразием процессов и аппаратов, применяемых в технологии нефтехимического синтеза);

● кооперирование и комбинирование (позволяет более полно использовать сырье, утилизировать отходы производства, объединить последовательные стадии переработки);

● высокая степень автоматизации (для управления производством применяются компьютеры, что позволяет более точно соблюдать все технологические параметры; повышать качество выпускаемых продуктов и производительность труда);

● совмещенные процессы (с целью достижения высоких выходов целевых продуктов).