Хімічнанаука і виробництво
Хімічнатехнологія - наукова основа хімічного виробництва
Сучасне хімічневиробництво являє багатотоннажних, автоматизоване виробництво,основою якого є хімічна технологія (від techno-мистецтво, майстерність + logos-вчення), тобто хімічна технологія - наука про найбільш економічних іекологічно обгрунтованих методах хімічної переробки сирих природнихматеріалів у предмети споживання і засоби виробництва. Об'єкти хімічноїтехнології - речовини і системи речовин, що беруть участь у хімічному виробництві;процеси хімічної технології - сукупність різноманітних операцій,здійснюваних в ході виробництва з метою перетворення цих речовин в інші.Сучасна загальна хімічна технологія виникла в результаті закономірного,властивого на певному етапі розвитку усіх галузей науки, процесуінтеграції раніше самостійних технологій виробництва окремих продуктів врезультаті узагальнення емпіричних правил їх отримання.
Сучасна хімічнатехнологія, використовуючи досягнення природничих і технічних наук, вивчає ірозробляє сукупність фізичних і хімічних процесів, машин таапаратів, оптимальні шляхи здійснення цих процесів та управління ними припромисловому виробництві різних речовин. Хімічна технологія базуєтьсяна хімічних науках, таких як фізична хімія, хімічна термодинаміка іхімічна кінетика. Видатний фізхімік акад. Коновалов вважав однією зголовних завдань хімічної технології, що відрізняють її предмет від чистої хімії,встановлення найвигіднішого ходу операції і проектування йому відповіднихзаводських приладів і допоміжних пристроїв. Тому хімічна технологіянемислима без тісному взаємозв'язку з економікою, фізикою, математикою та іншимитехнічними науками. Хімічна технологія на зорі свого існування булаописової наукою. Багато перші підручники з технології служилиенциклопедіями технологічних процесів. Розвиток науки і промисловостіпризвело до значного зростання числа хімічних виробництв. Зростання хімічноговиробництва з одного боку і розвиток хімічних і технічних наук з іншогосторони дозволили розробити теоретичні основи хіміко-технологічнихпроцесів. Сучасне хімічне виробництво переробляє гігантські обсягисировини, використовує велику кількість енергії різних видів, осуществляющихсяпри великих обсягах капітальних та експлуатаційних витрат. Звідси випливає однез основоположних вимог до сучасного виробництва - його економічність.Цю особливість технології зазначив ще Менделєєв, визначивши її як: В«Вчення провигідних прийомах переробки природних продуктів в продукти споживання В».Технологія повинна вивчати найвигідніші способи, вибрати з можливих найбільшприйнятну по вигідності даними умовами часу і місця, щоб надатипродукту найбільшу дешевизну при бажаних властивості і формах. Отже,технологія це наука про найбільш економічних методах і засобах переробкисирих природних речовин в продукти споживання. Технології діляться намеханічні та хімічні. У механічних технологіях розглядаютьсяпроцеси, в яких змінюється форма або зовнішній вигляд і фізичні властивостіматеріалів, а в хімічної технології- процеси докорінної змінискладу, властивостей і внутрішньої будови речовини.
Особливостіхімічної технології як науки
Хімічна технологіявідрізняється від теоретичної хімії не тільки необхідністю враховуватиекономічні вимоги до досліджуваного нею виробництву. Між завданнями, цілями тазмістом теоретичної хімії та хімічної технологій існуютьпринципові відмінності, викликані специфікою виробничих процесів, щонакладає ряд додаткових умов на метод вивчення. Розглянемо прикладпромислового синтезу хлористого водню з С1 2 і Н 2 івплив різних факторів на синтез.
Для здійснення цьогосинтезу в промислових умовах хімік - неорганік враховує саму можливістьподібного синтезу, застосовуючи методи фізичної хімії управляти синтезом за рахунокзміни температури, тиску концентрації компонентів, тобто впливати накінетику і термодинаміку процесу в масштабі лабораторного експерименту. Хімік- Технолог повинен враховувати інші фактори: доступність і вартість сировини іенергії, конструкцію реактора і корозійно-стійкі матеріали для виготовлення,заходи по захисту навколишнього середовища і т.д. Таким чином, як хімічнавиробництво не може розглядатися у вигляді якоїсь укрупненої лабораторноїколби, так і хімічна технологія не може бути зведена до теоретичної хімії.
Складність такої системияк хімічне виробництво зробило доцільним застосування для їїдослідження системного підходу і введення поняття рівень протікання процесу.При подібному підході в хімічному виробництві виділяються кількапослідовно зростаючій складності підсистем - рівнів, кожному з якихвластивий свій метод вивчення явища. Такими рівнями в хімічномувиробництві є:
- молекулярний рівень, на якому механізм і кінетикахімічних перетворень описується як молекулярне взаємодія(Мікрокінетіка);
- рівень малого обсягу, на якому явищаописуються як взаємодія макрочасток (гранул, крапель, зеренкаталізатора). Для аналізу явищ на цьому рівні і опису хімічногопроцесу введено поняття - макрокінетика, завданням якої є вивченнявпливу на швидкість хімічних перетворень процесів переносу мас вихіднихречовин і продуктів реакції, процесів теплопередачі і вплив складу каталізатора.
- рівень потоку, на якому опис явищ даєтьсяяк взаємодія сукупності частинок. З урахуванням характеру руху їх в потоціі зміни температури, концентрацій реагентів по потоку;
- рівеньреактора, на якому опис явища дається з урахуванням конструкцій апарату, вякому реалізований процес;
- рівень системи, на якому при розгляді явищ враховуються взаємозв'язки міжтехнологічними вузлами промислової установки і виробництва в цілому.
Таким чином, проблемавідмінності між теоретичною хімією і хімічною технологією є проблемавідмінності між фундаментальними науковими дослідженнями і реальним промисловимвиробництвом, на ньому заснованому.
Зв'язокхімічної технології з іншими науками
Хімічна технологіяяк наука про великомасштабному виробництві має справу зі значними масами іобсягами перероблюваної і виробленої продукції.
хімічний технологія виробництво компонент
Для оцінки роботи такихвеликих агрегатів необхідні великі одиниці.
загальноприйнятими одиницями СІ
(м, Кг, сек, а,
моль) використовуються і інші
Величина
позначення
найменування
позначення
Маса
т
кілограм, тонна
кг, т
Енергія, робота
А
кілоджоулів, кіловат годину
кДж, кВт год
Тиск
Р.
Паскаль, мегапаскалей
Па, МПС
Потужність
N
кіловат
кВт
Температура
Т, 1
Кельвін, градус Цельсія
К, ОС
Час
секунда, добу, годину
сек, доб., ч
Кількість тепло...
