Полная программа по химической технологии на 2013

Темы занятий и отчетность студентов 4-го курса дневного отделения
химического факультета (весенний семестр 2013-14 уч.года)
Семинары Химические реакторы
1. Реактор идеального смешения периодического действия.
2. Реактор идеального вытеснения.
3. Проточный реактор идеального смешения. Сравнение проточных реакторов разных типов.
4. Каскад реакторов идеального смешения непрерывного действия.
5. Последовательные и параллельные реакторные схемы.
6. Схемы реакторов с рециклом.
7. Теплообмен в химических реакторах. Тепловой баланс химических реакторов. Расчет реакторов для адиабатического, изотермического и политропического режима.
8. Устойчивость режимов химических реакторов.
9. Оптимальный температурный режим и способы его реализации в химической технологии.
10. Проведение сложных (параллельных и последовательных) реакций в реакторах разного
типа. Расчет их основных технологических критериев.
11. Сравнение и выбор типа реактора.
Отчетность: 2 контрольные работы по расчетам химических реакторов .
Семинары Основные производства химической промышленности
1. Производство серной кислоты.
2. Технология связанного азота: синтез аммиака, технология азотной кислоты и азотных
удобрений.
3. Основной органический синтез: метанол, этанол.
4. Производство полимеров: производство полиамидных волокон, производство пластмасс
(полиэтилен, поливинилхлорид).
5. для группы технологов – технология нефти.
Отчетность: домашняя контрольная работа на составление материального и/или теплового
баланса одного из химических производств.
Лабораторные работы
1. Измерение температуры в химической промышленности.
2. Определение коэффициента теплопередачи двухтрубчатого теплообменника типа «труба
в трубе».
3. Обжиг серного колчедана.
4. Окисление оксида серы (IV).
5. Реактор идеального смешения периодического действия.
Отчетность: 5 отчетов по выполненным работам.
Коллоквиум №1 Химические реакторы
Общие сведения о химических реакторах
Основные требования к промышленным реакторам. Классификация химических реакторов. Примеры дифференциальных уравнений материального и теплового балансов реакторов.
Модели реакторов с идеальной структурой потока
Реактор идеального вытеснения \ РИВ \. Реактор идеального смешения проточный \ РИСН \. Реактор идеального смешения периодического действия \РИС-П\. Вывод характеристических уравнений изменения скорости реакции, концетрации и степени превращения исходных реагентов во времени и пространстве для идеальных реакторов. Достоинства и недостатки идеальных реакторов. Сравнение движущей силы и константы скорости проточных идеальных реакторов вытеснения и смешения. Экономические диаграммы реакторов непрерывного и периодического действия. Каскад реакторов идеального смешения. Аналитический и графический методы
определения концетрации основного реагента и числа реакторов в каскаде.
Модели реакторов с неидеальной структурой потока
Отклонение промышленных реакторов от идеальных. «Кривые отклика» для идеальных и
реальных реакторов. Ячеечная модель реактора. Диффузионная модель реактора.
Температурный режим реакторов
Уравнение теплового баланса. Тепловые режимы химических реакторов. Адиабатический
реактор. Изотермический реактор. Политропический реактор. Вывод уравнений, характеризующих эти реакторы. Проточный реактор идеального смешения в неизотермическом режиме. Совместное решение уравнений материального и теплового балансов для стационарного адиабатического реактора идеального смешения при проведении в нем необратимых эндотермической и
экзотермической реакций. Аналогичное решение для случая обратимых эндотермической и экзотермической реакций. Способы увеличения степени превращения реагентов при проведении
реакций в адиабатическом реакторе идеального смешения. Стационарный неадиабатический реактор идеального смешения. Оптимальный температурный для необратимых эндотермических и
экзотермических реакций а также для обратимых эндотермических и экзотермических реакций.
Линия оптимальных температур.
Методы моделирования и кибернетики в химической технологии
Основные требования к моделированию. Физическое моделирование. Константы, инварианты и критерии подобия. Теоремы подобия. Моделирование на аналоговых вычислительных
машинах. Математическое моделирование. Особенности моделей и задач в математическом моделировании. Система. Системный анализ химико-технологической системы. Иерархия эффектов взаимодействия физико-химической системы. Три этапа создания химических производств.
Иерархия системного анализа химического предприятия.
Коллоквиум №2
Сырье, энергетика и основные производства химической промышленности
Сырье химической промышленности
Классификация сырья. Вторичные материальные ресурсы. Комплексное использование
сырья. Принципы обогащения сырья. Классификация природных вод. Показатели качества воды. Промышленная водоподготовка. Жесткость воды. Способы умягчения воды. Ионообменная
очистка воды. Дегазация воды. Использование воздуха в химической промышленности.
Энергетика в химической промышленности
Характеристика видов энергии, используемой в химической промышленности. Доля различных энергоносителей в общем потреблении энергии. Энергетические ресурсы химической
промышленности. Вторичные энергетические ресурсы. Энерготехнологические схемы переработки жидкого и газообразного природного топлива. Методы переработки твердого топлива.
Альтернативные источники энергии. Водородная энергетика. Получение водорода конверсией
жидкого и газообразного топлива. Электролиз воды и водяного пара методом термохимических
циклов. Радиационно-химический способ получения водорода из воды. Методы снижения уровня потребления энергии.
Производство неорганических веществ
Производство серной кислоты. Свойства и применение серной кислоты. Оценка серосодержащего сырья. Производство серной кислоты из серы методом однократного и двойного контактирования, а также циклическим методом. Производство серной кислоты из серного колчедана. Оценка работы разных печей для обжига серного колчедана. Очистка обжигового газа. Физико-химические основы контактного окисления диоксида серы. Абсорбция триоксида серы. Перспективы развития производства серной кислоты.
Технология связанного азота
Производство аммиака. Получение азота и водорода для синтеза аммиака. Конверсия
метана водяным паром, кислородом и их смесью. Очистка азото-водородной смеси от примесей.
Физико-химические основы синтеза аммиака под средним давлением.
Производство азотной кислоты. Сырье и основные стадии производства азотной кислоты. Физико-химические основы контактного окисления аммиака. Абсорбция диоксида азота и
его димера. Производство разбавленной азотной кислоты. Концентрирование разбавленной
азотной кислоты с помощью водоотнимающих средств. Метод прямого синтеза концентрированной азотной кислоты.
Производство азотных удобрений: аммиачной селитры, карбамида и сульфата аммония.
Фосфатная промышленность
Фосфорсодержащее сырье. Физико-химические основы и аппаратурное оформление производства фосфорной кислоты экстракционным и электротермическим методами. Производство
фосфорных удобрений.
Производство органических веществ
Производство метанола. Физико-химические основы и аппаратурное оформление синтеза метанола. Области применения метанола.
Производство этанола. Биохимический и гидролизный методы получения этанола. Производство этанола сернокислотной гидратацией этилена. Производство этанола прямой гидратацией этилена. Области применения этанола.
Производство полимерных материалов
Производство пластических масс. Производство и применение полиэтилена высокого и
низкого давления. Производство и применение поливинилхлорида.
Производство полиамидных волокон. Производство и области применения капрона и
найлона.