Перейти к содержимому
Химическая технология

Химическая технология

Химическая технология — наука о способах и процессах переработки природного сырья в промышленные продукты. Она связывает химию с производством: как выбрать условия реакции, чтобы выход был высоким, а затраты сырья и энергии — низкими, и как устроены аппараты, в которых всё это происходит.

В разделе:

Статьи раздела

  • Основные понятия химической технологии — Основные понятия химической технологии: цели и направления развития, показатели эффективности производства, материальный баланс и балансовые характеристики — производительность, среднее время пребывания в реакторе, интенсивность работы аппарата, расходные коэффициенты, степень использования сырья, выход продукта; где в промышленности применяют давление.
  • Физико-химические основы технологических процессов — Физико-химические основы химической технологии: диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов и правило фаз, диаграмма железо — цементит, термическая и химико-термическая обработка сталей, диаграммы растворимости солей.
    • Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов — Сплавы и механические смеси, твёрдые растворы замещения и внедрения, правило фаз Гиббса для конденсированных систем, принципы непрерывности и соответствия; пять типов диаграмм состояния двухкомпонентных систем: неограниченная растворимость, эвтектика, ограниченная растворимость в твёрдой фазе, химическое соединение, полиморфное превращение.
    • Диаграмма состояния железо — цементит — Диаграмма состояния железо — цементит: полиморфные модификации железа, цементит, фазы (феррит, аустенит, цементит, расплав) и структурные составляющие (перлит, ледебурит), линии ликвидуса и солидуса, три нонвариантных превращения — перитектическое, эвтектическое и эвтектоидное; стали и чугуны, прочность, пластичность, твёрдость и хрупкость.
    • Термическая и химико-термическая обработка сталей — Термическая обработка сталей и её связь с диаграммой железо — цементит: критические точки A₁ и A₃, отжиг без перекристаллизации и с перекристаллизацией, закалка, отпуск; химико-термическая обработка — цементация, азотирование, цианирование, диффузионная металлизация; способы нанесения функциональных покрытий.
    • Диаграммы растворимости солей — Диаграммы растворимости водно-солевых систем: двух-, трёх- и четырёхкомпонентные системы, простые и взаимные; диаграмма вода — соль: эвтектика, линия плавления льда, кривая растворимости, поля кристаллизации; изотермическая и политермическая кристаллизация, движение фигуративной точки.
  • Металлургия — Металлургия в курсе химической технологии: чёрная и цветная металлургия, производство чугуна в доменной печи, выплавка стали в конвертерах и мартеновских печах, производство алюминия и меди, электрохимическое получение водорода.
    • Производство чугуна. Доменный процесс — Производство чугуна: железные руды, шихта (руда, кокс, флюс), устройство доменной печи — колошник, шахта, распар, заплечики, горн; горение кокса, косвенное и прямое восстановление оксидов железа, восстановление примесей, образование шлака и чугуна.
    • Производство стали — Производство стали: передел чугуна окислением углерода и примесей, кислородно-конвертерный способ и его стадии, мартеновская печь, сравнение двух способов, легирование и маркировка легированных сталей (12Х18Н10Т), бездоменный способ — металлизованные окатыши и электроплавка.
    • Производство алюминия — Производство алюминия: алюминиевые руды (бокситы, нефелин), получение глинозёма методом Байера и методом спекания, синтез криолита, электролиз криолит-глинозёмного расплава — диаграмма плавкости, устройство ванны, электродные и побочные процессы; очистка алюминия хлорированием и электролитическим рафинированием.
    • Производство меди — Производство меди: руды (халькопирит, малахит, куприт), пирометаллургический способ — обогащение, обжиг, плавка на штейн, конвертирование; огневое и электролитическое рафинирование, поведение примесей при электролизе; гидрометаллургический способ — выщелачивание и электролиз с нерастворимым свинцовым анодом.
    • Электрохимическое получение водорода — Получение водорода электролизом воды: выбор электролита, электродные процессы в растворах серной кислоты и щёлочи, порядок разряда частиц, накопление тяжёлой воды, расчёт количества электричества по закону Фарадея, напряжение разложения, электропроводность электролитов, ванны с монополярными и биполярными электродами.
  • Соли, кислоты, щёлочи — Производство солей, кислот и щелочей: хлорид калия из сильвинита (флотация и галургия), нитрат калия, кальцинированная сода аммиачным способом, азотная и серная кислоты, гидроксид натрия и хлор электролизом.
    • Производство хлорида калия — Производство хлорида калия из сильвинита: флотационный способ — коллективная и селективная флотация, реагенты, достоинства и недостатки; галургический способ — политермическая кристаллизация в системе KCl–NaCl–H₂O, эвтонические точки при 25 и 100 °C, циклическая схема и аппараты.
    • Получение нитрата калия — Получение нитрата калия конверсионным способом из нитрата натрия и хлорида калия: четырёхкомпонентная взаимная система K⁺, Na⁺ ‖ Cl⁻, NO₃⁻, H₂O, политермическая кристаллизация, получение нитрата натрия из нитрозных газов, технологическая схема и очистка раствора от примесей.
    • Получение соды аммиачным способом — Производство кальцинированной соды аммиачным способом (способ Сольве): взаимная система NaCl–NH₄HCO₃–H₂O, расчёт максимального выхода гидрокарбоната натрия и степени использования сырья по диаграмме растворимости, стадии производства — обжиг известняка, очистка рассола, аммонизация, карбонизация, фильтрование, регенерация аммиака, кальцинация.
    • Производство азотной кислоты — Производство азотной кислоты: контактное окисление аммиака на платино-родиевом катализаторе, побочные реакции, механизм катализа, окисление оксида азота(II), абсорбция оксидов азота водой, технологическая схема и очистка отходящих нитрозных газов, прямой синтез концентрированной азотной кислоты.
    • Производство серной кислоты — Производство серной кислоты контактным методом: сырьё и получение диоксида серы (сжигание серы, обжиг пирита, газы цветной металлургии), очистка газа от каталитических ядов, контактное окисление SO₂ на ванадиевых катализаторах БАВ и СВД, полочный контактный аппарат, двойное контактирование — двойная абсорбция, абсорбция SO₃ 98 %-й кислотой.
    • Производство гидроксида натрия и хлора — Электрохимическое производство гидроксида натрия и хлора: электролиз раствора хлорида натрия с твёрдым катодом и диафрагмой, порядок разряда ионов и роль перенапряжения, условия электролиза, побочные процессы; электролиз с ртутным катодом — образование амальгамы натрия и её разложение в разлагателе.
  • Аммиак и коксохимия — Производство газов для синтеза аммиака (конверсия метана, разделение газов глубоким охлаждением), синтез аммиака и коксование каменного угля с переработкой коксового газа.
    • Производство газов для синтеза аммиака — Получение водорода и азота для синтеза аммиака: электрохимический, химические и физические методы; двухступенчатая конверсия метана водяным паром и конверсия оксида углерода, схема конверсионной установки; разделение газов глубоким охлаждением — каскадный метод и дросселирование, цикл на T–S-диаграмме.
    • Синтез аммиака — Синтез аммиака из азота и водорода: применение аммиака, равновесие реакции и способы увеличения выхода — температура, давление, железный катализатор, отвод продукта; равновесный и реальный выход, объёмная скорость, циркуляционная схема, аппараты агрегата синтеза, каталитические яды и предкатализ.
    • Коксование каменного угля — Коксование каменного угля: требования к коксу, стадии термического разложения угля, устройство камеры коксования и цикл её работы, состав прямого коксового газа и схема его переработки, пять продуктов — надсмольная вода, каменноугольная смола, сульфат аммония, сырой бензол и обратный коксовый газ — и их использование.