Pentru elevii de specialitate) 090 220 toate formele de învățământ
cum ar fi note de curs
„Tehnologie chimică generală“
Departamentul de Chimie Generala
Tehnologia chimică studiază legile producției de procese chimice și tehnologice de natură diferită și scopul produselor. Indiferent de tipul particular de produse și tip de proces este primit, orice producție include mai multe elemente obligatorii: materii prime, adică conversia unui obiect, energia, adică, mijloace de influențare a obiectului și aparatul în care această conversie este efectuată. Un loc aparte în industria chimică este apa. Ea servește nu numai ca mediu în care au loc numeroase transformări chimice, dar este utilizat pe scară largă în procesele chimice și industriale, ca solvent, agent frigorific și a lichidului de răcire, vehiculul, precum și o varietate de alte operații fizice. Prin urmare, acesta este considerat al patrulea element de apă competentă de produse chimice de legare.
9.1 Definirea, clasificarea și cerințele pentru materiile prime chimice
Materiile prime sunt materialele naturale folosite la fabricarea produselor industriale. Materii prime - un element esențial al producției, care depinde în mare măsură de eficiența producției, alegerea tehnologiei și a echipamentelor și a calității produselor.
În industria chimică într-o varietate de structuri fizice următoarele etape de procesare, se pot distinge: materiile prime sau materiile prime reale, produse intermediare (intermediari), produse secundare, ținta finală produsului (finit) și deșeurile. Acest lucru este reprezentat în diagrama:
^ Se numește materii prime intermediare, supuse tratamentului într-una sau mai multe etape de producție, dar nu se consumă ca produs țintă final. Produsul brut obținut în etapa precedentă de producție, poate fi materia primă pentru etapa ulterioară, de exemplu:
^ Byproduct numita substanță formată în timpul prelucrării materiilor prime, împreună cu produsul dorit, dar nu un scop al acestei producții. Subproduse rezultate din producerea sau îmbogățirea materiilor prime, cunoscut ca un co-produs.
* Deșeuri de producție sunt numite resturi de materii prime și produse semi-generate în producția și pierdut în totalitate sau parțial calitatea acestora.
Intermediarii, produșii secundari și produsele reziduale după tratarea prealabilă cu sau fără poate fi utilizat ca materie primă în alte industrii. De exemplu, când topirea metalelor feroase format ca un produs secundar de oxid de sulf (IV), este un intermediar în producerea de acid sulfuric. Acidul sulfuric fiind produsul finit al producției de acid sulfuric, este materia primă pentru producția de îngrășăminte minerale (superfosfat).
Materia primă pentru produsele din industria chimică sunt minerit, petrol, gaze, cocs, lemn și celuloză și hârtie industria, metalurgie feroase și neferoase. Toate materiile prime chimice sunt împărțite în grupe de origine, compoziția chimică, rezerve și starea de agregare. Clasificarea materiilor prime chimice este prezentată în Fig. 9.1.
Figura 9.1 - Clasificarea materiilor prime chimice
9.2 Resurse și utilizarea rațională a materiilor prime
Costul industriei chimice materii prime proporție este de 70%. Prin urmare, problema resurselor și utilizarea rațională a materiilor prime în timpul prelucrării și a producției de foarte relevante.
În industria chimică sub formă de compuși de materii prime utilizate pentru mai mult de 80 de elemente. Aceste elemente alcătuiesc scoarța terestră, care este o sursă majoră de materii prime chimice, este distribuit inegal în natură, de concentrare, și localizarea geografică.
Tabelul 9.1 - Clarke anumite elemente
Firește, cantitatea de materii prime în domeniile analizate, și anume acesta furnizează câteva ordine de mărime mai mică decât cantitatea de materie primă conținută în crusta (vezi. Tabelul. 9.2).
masa celulară, m
Capacitatea de a utiliza materii prime pentru producția industrială este determinată de valoarea sa, disponibilitatea și concentrația componentului util.
Valoarea materiilor prime depinde de dezvoltarea tehnologiei și provocările cu care se confruntă procesul de fabricație și variază considerabil cu timpul. De exemplu, uraniu, care a fost anterior deșeuri în prepararea radiu, a fost în materialul strategic valoros a doua jumătate de secol XX.
Disponibilitatea materiilor prime pentru extracția este determinată de localizarea geografică a stocurilor de adâncimea proiectată prin metode de extracție industriale. Astfel, specificul mediului natural este dificil de extracție a combustibililor fosili în Extremul Nord. Absența unor metode eficiente (cianura, mercur) nu este permis în trecut pentru a extrage cu succes aurul din câmpurile împrăștiate.
Impact semnificativ asupra utilizării stocurilor de materii prime oferă o concentrație utilă a elementului. Multe elemente cu un conținut relativ ridicat dispersat în crusta, ceea ce face ca utilizarea compușilor lor ca materii prime chimice. Cu toate acestea, pentru industria în general și chimice - în particular, au o tendință istorică de a folosi materiale mai multe și mai frecvente, exprimate în regula Vernadsky, potrivit căruia „Clarks industria tind sa planeta Clark.“
O mare parte din costul materiilor prime de produse chimice, epuizarea rapidă a materiilor prime (producția mondială de materii prime minerale pentru prima jumătate a secolului XX a crescut cu 3,4 ori), producția mai scump (procesează în ultimii ani costul producției de petrol a crescut de 2 ori, cărbune 1 de 5 ori, gazul natural este de 2,5 ori) au avansat două sarcini:
Obiectivul de dezvoltare a ratei de epuizare a stocurilor de materii prime chimice;
utilizarea rațională a materiilor prime chimice.
1. O caracteristică cantitativă în timp ce stocurile de viteza de alimentare a sugerat ca un „rezerve de utilizare index“ (MIT), care reprezintă procentul acestui consum de materii prime pe an. Cu cat mai mare de cercetare și dezvoltare în ordine, aparent, mai mult decât rata consumului de materii prime, și anume,
în cazul în care - în timp ce epuizarea stocurilor de materii prime în anii.
MIT depinde de mărimea populației și crește odată cu creșterea acestuia. Tabel. 9.3 prezintă valorile MIT și timpul corespunzător epuizării resurselor, principalele tipuri de materii prime chimice, calculate pentru populație 3,5610 9 persoane (coloana I) și 1010 9 persoane (Count II).
Tabelul 9.3 - Utilizarea Index rezervă epuizarea resurselor și a timpului
Din tabel rezultă că rezervele dovedite de multe tipuri de materii prime chimice pot fi epuizate în durata de viață a generației următoare.
2. Principalele domenii de utilizare rațională a materiilor prime chimice sunt:
utilizarea de materii prime mai ieftine (locale, cu costuri minime de producție);
utilizarea de materiale secundare (deșeuri industriale și de consum, produse secundare din alte industrii);
Folosirea de materii prime mai puțin concentrate (minereuri);
prelucrare complexă a materiilor prime, de exemplu, o metodă în care măsura maximă extrase și utilizate toate componentele valoroase conținute în materia primă. Un exemplu de prelucrare complexă este prelucrarea minereului apatit (Fig. 9.2).
Figura 9.2 - Schema de prelucrare a minereului apatit
utilizarea completă a materiilor prime permite să se apropie de rezolvarea problemelor majore ale tehnologiei chimice moderne - pentru a minimiza pierderea de materii prime și tehnologii pentru a utiliza pe deplin deșeurile de producție. Acest lucru vă permite de a extinde baza de materii prime, creșterea volumului de produse, reduce costul materiilor prime și a energiei, precum și în mare măsură la reducerea poluării mediului prin emisiile industriale. utilizarea completă a materiilor prime conduce la o reducere a investițiilor de capital în producție, reducerea costurilor de producție și îmbunătățirea tuturor indicilor tehnice și economice ale producției. Prin urmare, eficiența economică a utilizării complexe a materiilor prime poate fi calculată, de exemplu, prin formula:
înlocuirea materiei prime alimentare pentru nealimentare;
utilizarea de materiale alternative, fabricate din materii prime cu un MIT inferior.
Avantajul utilizării de materiale alternative este determinată de condiția:
și în care - epuizarea resurselor indicilor de material primar și secundar (alternativ), respectiv. De exemplu, înlocuirea cuprului (MIT = 1,9), aluminiu (MIT = 0,9) este adecvată, deoarece în acest caz IIR = 1,9-0,9% = 1 0>. In schimb, înlocuirea titan cupru (MIT = 0,5) neconvenabilă, deoarece aici IIR = 0,5-0,9 = -0.4
prime de reciclare material poate în mod semnificativ zit epuizare SNI-viteză a resurselor naturale pentru aceeași valoare MIT. De exemplu, în cazul în care termenul Pany ischer fier magazine fără recirculare de 250 de ani, reciclarea la un grad de 50%, crește până la 580 s, iar la 80% gradul de recirculare are la 1330 ani.
Figura 9.3 - Influența recirculării la epuizarea stratului de fier viteză
Pentru cele mai multe metale, gradul de reciclare variază de la 5-10% (tungsten, aluminiu) până la 30-45% (cupru, fier, plumb, argint) și depinde de eficiența tehnologiei de regenerare utilizată. Fig. 9.3 prezintă dependența timpului de epuizare de fier a raportului de reciclare.
9.3 Prepararea materiilor prime chimice pentru prelucrare
Materia primă pentru prelucrare în produse finite trebuie să îndeplinească anumite cerințe. Aceasta se realizează prin operații complexe, care fac procesul de preparare a materiilor prime pentru prelucrare.
Clasificarea este procesul de separare a materialului granular omogen în fracțiuni (clase) mărimea particulelor constituente. Clasificarea se realizează prin cernere cu material sitele (screening) separarea unui amestec de particule cu viteza lor de sedimentare într-o fază lichidă (clasificarea hidraulică), separarea unui amestec de particule cu viteza lor de sedimentare în aer prin separatoare (clasificarea aerului).
procesul de măcinare mecanică numit despărțitoare solide în părți datorită aplicării forțelor externe. Milling poate fi realizată prin metode PIN (I), strivire (II) și abraziune (III), așa cum este prezentat în Fig. 9.4.
Măcinarea la o dimensiune a particulelor de până la 10 -3 m, și se numește strivire se realizează în mori până la o dimensiune a particulei de la 10 până la 10 -3 -6 m - și măcinare se efectuează în mori. Se măsoară fineții de măcinare este definită ca:
Figura 9.4 - Schema de aplicare a forței în timpul de măcinare solid
și în care - o dimensiune medie a particulei (diametrul echivalent) înainte și după zdrobire respectiv. În unele cazuri, procesul de preparare cuprinde etapa de consolidare a tehnicilor de brichetare de material pulbere sau aglomerare.
Deshidratarea se realizează prin metode de material de drenaj, decantare (în cazul sistemelor lichide) și uscare.
Uscarea este procesul de eliminare a umezelii sau a altui fluid din solidele prin evaporare și îndepărtarea vaporilor formate. Condițiile de uscare este de a se asigura că inegalitatea Pm> Pe. în care Rm - presiunea de vapori umezi un material uscat; și PC - presiunea parțială a aburului în mediul înconjurător. Procesul de uscare se realizează în cuptoare de diferite modele, la presiune atmosferică sau sub vid.
Enrichment este un proces de separare a părții utile a materiei prime (componentul util) din sterilul (balast) pentru a mări concentrația componentei folositoare. Ca rezultat, hrana îmbogățire este împărțit în concentrat și cozi componentă utilă cu o predominanță în acesta gangă.
Notând componentă utilă A gangă B, iar fracțiunile de masă de până la și după îmbogățire, respectiv ,, procesul de îmbogățire poate fi reprezentat prin schema:
Este evident că și .
Măsurile cantitative ale procesului de îmbogățire sunt:
1. Randamentul este raportul dintre masa concentrat concentratului la greutatea concentrând ms brute MK:
2. Gradul de recuperare a componentei utile. care reprezintă raportul dintre masa componentei utile în concentrat la MKK său de masă în MKS materie primă îmbogățit:
3. Gradul de îmbogățire a materiilor prime este raportul dintre fracțiunea de masă a componentului util în concentrat la kk fracțiunii de masă îmbogățită în ks prime:
Alegerea metodei depinde de concentrația și starea de agregare a proprietăților prime diferențe componente materiale.
Când materialele solide sunt utilizate metode mecanice, chimice și fizico-chimice de îmbogățire.
Pentru metodele mecanice includ îmbogățire:
gravitația bazată pe viteza de sedimentare diferită a particulelor de diferite densități și dimensiuni într-un curent de gaz sau lichid, sau în vatra forței centrifuge;
solenoid bazate pe diferite permeabilitatea componentelor nutrețurilor;
Electrostatic bazate pe diferite Conductivitatea electrică a componentelor alimentare.
Metodele de îmbogățire chimice includ dizolvarea extracția aurului prin metode de mercur sau de cianură, de exemplu:
,
unde P - roci sterile,
și ardere, de exemplu, în producția de fier din piritelor de fier:
Prin concentrarea fizico-chimică metode includ cea mai comună metodă de flotație. Flotația (prin flotare - plutitor) metodă se numește îmbogățire a materiilor prime solide, pe baza diferenței în higroscopicitatea componentelor sale. Particulele de substanță hidrofilie caracterizate de lucru de adeziune la interfața fazelor „solid - lichid“:
unde - energia specifică liberă de suprafață la interfața dintre fazele respective.
Energia suprafață specifică este proporțională cu limita de fază, adică, astfel încât particulele mai mici plutea un material, cu atât mai mare raportul dintre suprafața la volum sau greutate, și cu atât mai puternic fenomenul higroscopicitate. Prin urmare, flotabilitatea materiei prime este măcinat la o dimensiune de 0,05-0,3 mm.
Un indicator al hidrofilie materialului este „unghiul de contact“, în fazele de interfață „solid - lichid - aer“ între perpendiculara pe suprafața lichidului și tangenta la acesta la particulele meniscului (ris.9.5).
Figura 9.5 - Comportamentul particulelor în apă:
Și - nu udate,
Deoarece forțele de tensiune de suprafață tind să se alinieze nivelul lichidului, particulele nonwettable sau materiale hidrofobe (> 90 °) ejectate din lichid (float) și a particulelor de materiale hidrofile sau hidrofile (
Ministerul Educației și Științei din Ucraina, Kharkiv Academia Națională de Economie Municipal
„Încălzire“ (pentru studenții 3 și 4 cursuri de toate formele de învățământ în direcția pregătirii 060101 - „Construcții“ de specialitate - „Heat.
note de curs TN Kolesnik
Statistici: Cursuri pentru studenți de toate formele de specialitate de formare 050100 „Economie și antreprenoriat“
instrucţiuni metodice
Funcționarea stațiilor de epurare a apelor uzate sanitare (5 cursuri pentru studenții de la toate formele de pregătire de specialitate 092601.
SM Nubaryan mijloace de contabilitate comerciale de cursuri de energie
Cursul de cursuri pentru studenții de la toate formele de pregătire în specialitatea 092 108, 092. 108 „Căldura și ventilarea“
instrucțiuni metodice lucrări de laborator privind disciplina
Funcționarea stațiilor de epurare a apelor uzate sanitare (5 cursuri pentru studenții de la toate formele de pregătire de specialitate 092601.
instrucţiuni metodice
instrucțiuni metodice lucrări de laborator privind disciplina Vodosnabzhenie (pentru studenții din anul 4 de toate formele de specialitate de formare.