Общая характеристика ХТС

1.1. Определение химической технологии.

Слово “технология” - греческого происхождения: techne- искусство (ремесло, умение), logos учение, т.е. дословный перевод слова "технология" - учение об искусстве получения, об умении делать что-то. Уже генезис этого слова определяет технологию как науку (учение) о способах, процессах переработки, изготовления, производства. "Химическая технология" подразумевает обязательным при этом осуществление химических превращений, т.е. определяет ее как учение (науку) о химическом производстве.

Химическая технология - прикладная, вещественная наука о способах и процессах переработки сырья в продукты (предметы потребления или средства производства), осуществляемых с участием химических и физико-химических превращений технически, экономически и социально целесообразным путем.

Наука как отдельная отрасль знаний о природе, обществе и мышлении должна иметь объект изучения, цель исследований и метод исследований.

Химическая технология имеет:

объект изучения - химическое производство, включая способы и процессы переработки сырья в продукты;

цель исследования - создание экономичного способа производства необходимых человечеству продуктов;

методы исследования - математическое моделирование на основе физико-химических, тепло-массообменных и гидродинамических закономерностей явлений, происходящих ваппаратах химического производства и системный анализ химического производства как химико-тexнологической системы.

В технической литературе термин "химическая технология" нередко используется также в другом значении - как синоним понятий «способ превращений», «метод получения». Так, «технология нефти и газа» означает «способы переработки нефти и газа», «технология-кипящего слоя» означает «методы получения продуктов с использованием кипящего слоя» и т.д.

Химическое превращение является основным процессом не только в химическом и нефтехимическом производстве. Химическое превращение лежит в основе получения строительных и вяжущих материалов, металлов, производств медицинской промышленности и микробиологии, процессов горения в энергетике и на транспорте и т.д. Это показывает, что общие закономерности химической технологии имеют межотраслевое значение.

1.2. Структура химического производства.

Химическое производство - совокупность операций, осуществляемых в соответствующих аппаратах и машинах и направленных на получение продукта из сырья целесообразным способом.

Первой группой операций в химическом производстве является подготовка сырья к осуществлению химических превращений. Как правило, это физические воздействия - измельчение, растворение, нагревание, концентрирование, очистка отпримесей и т.д.

После подготовки сырья проводится собственно химическое превращение, в результате чего образуется смесь, химический состав которой отличается от исходного сырья. Наличие химического превращения сырья является признаком, что производство - химическое.

Третья группа операций - выделение и очистка полезного продукта от примесей. Необходимость этих операций связана с тем, что в химическом превращении могут образовываться побочные продукты, неполное превращение сырья, от которых надо очистить продукт.

Три группы операций - подготовка сырья, химическое превращение, выделение продукта - основные составные части химического производства. Они обеспечивают выполнение основной задачи химического производства - получение продукта.

Развитие промышленности выдвинуло новые требования ко всем производствам - основными целями их функционирования является не только получение продукта, но выполнение таких функций как комплексное использование сырья, защита окружающей среды, экономия топливно-энергетических ресурсов. Химическое производство стало многофункциональным. Поэтому следует выделить также составные части химического производства, обеспечивающие решение отмеченных выше дополнительных, но также главных задач химического производства.

Состав химического производства представлен на рис.1.1, где показаны его основные составные части и функциональные связи между ними.

сырье

энергия вода

отходы

Рис.1.1. Состав химического производства.

В системе аппаратов химического производства перерабатываются потоки вещества и энергии, которые назовем компонентами химического производства. К ним относятся: сырье, энергия, вода, продукты, полупродукты, отходы.

Сырье - исходные перерабатываемые вещества или материалы. По назначению сырье может быть основным (технологическим) и вспомогательным. Основное сырье превращается в продукты. Вспомогательное используется для обеспечения производства.

Энергия также служит для обеспечения процессов химического производства. Возможно полезное использование энергии, потоков химического производства в виде так называемых вторичных энергетических ресурсов.

Вода в химическом производстве не только хладагент или теплоноситель, но один из видов сырья. Учитывая большое потребление и особое значение для жизнедеятельности человека ее следует выделять как отдельный компонент.

Продукты химического производства, могут быть основные и дополнительные, или побочные. Полупродукты - продукт данного химического производства, используемый как сырье в другом производстве.

Отходы производства – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся в ходе получения продукции и утратившие полностью или частично свои исходные потребительские свойства.

Химическое производство – сложная система. В ней протекают химические реакции, перенос тепла, вещества и импульса движения на молекулярном уровне и в масштабе аппаратов, обмен тепловыми, массовыми, энергетическими, механическими потоками между разнообразными аппаратами и устройствами. Протекающие процессы имеют разный масштаб, различное место проведения, различную интенсивность. Структура процессов химического производства представлена на рис. 1.2. Она представляет собой иерархическую, возрастающую по масштабам последовательность.

Нижний уровень составляют отдельные процессы, - явления воздействия на вещества. Процессы могут быть механические, физические, химические. При механическом воздействии происходит перемещение веществ, изменение формы, размеров; при физическом - изменение физического состояния, фазового состава, агрегатного состояния. В химическом процессе происходит изменение химического состава.

Рис. 1.2.Структура процессов химического производства.

Следующим структурным уровнем процессов химического производства является химико-технологический аппарат -устройство для осуществления процесса ( абсорбер, ректификационная колонна, теплообменник, насос, фильтр, химический реактор и т.д.) В каждом из аппаратов может осуществляться несколько процессов.

Совокупности аппаратов, осуществляющих определенную операцию, называется агрегатом - третий уровень. Например, химический реактор вместе с теплообменником и смесителем, обеспечивающими режим работы реактора можно классифицировать как агрегат (иногда его называют также реакционным узлом). Аппарат и агрегат могут совпадать. Выделение агрегата в отдельную структурную единицу обусловлено не только иерархической схемой структуры химического производства. Объединение аппаратов в агрегат обусловлено также возможностью появления качественно новых свойств процесса из-за наличия разнообразных связей между аппаратами.

Химико-технологический процесс (ХТП) - четвертый уровень - протекает в совокупности агрегатов и аппаратов с получением определенного продукта - конечного (целевого) продукта, промежуточного продукта, полупродукта и т.п.

Совокупность химико-технологических процессов образует химическое производство (ХП), служащее для получения конечного продукта - пятый уровень. Химическое производство и химико-технологический процесс могут совпадать. Например, производство слабой азотной кислоты можно определить как химико-технологический процесс. В производстве аммиака можно выделить, по крайней мере, два химико-технологических процесса - получение азото-водородной смеси как промежуточного продукта и синтез аммиака.

Шестой уровень это химический комбинат или производственное объединение представляют собой совокупность химических (и, возможно, других) производств, объединенных в производственной единице структуры народного хозяйства. Из определения следует, что производственное объединение - экономическая единица.

Дата добавления: 2015-08-20