Химическая технология/Введение

Введение

Химическая технология - наука о наиболее рациональных путях получения продуктов при помощи химических превращений (реакций). Под рациональными путями понимаются наиболее экономичные и экологичные способы получения.

Химическая технология является прикладной наукой, в отличии от, например, физической химии и аналитической химии. Свое применение как наука она находит на химических производствах. Конечно же, очертить границы химической технологии проблематично: она тесно связана с такими отраслевыми науками как металлургия, стекольная промышленность и т.д. Например, для получения железа (из железной руды), часто используют способ восстановления его углем (коксом): несмотря на то, что это часть металлургии, тут также происходит химическая реакция, благодаря чему, это также относится и к химической технологии.

Классификация

Химическую технологию весьма условно делят на две категории, которые содержат в себе множество других подкатегорий:

• Химическая технология неорганических веществ:
  • Основной неорганический синтез - крупнотоннажное производство продуктов, таких как кислоты, щелочи, соли, минеральные вещества и т.д.
  • Тонкий неорганический синтез - малотоннажное производство продуктов, таких как редкоземельные элементы, неорганические препараты, вещества для компонентов электроники и т.д.
  • Металлургия - производство металлов и сплавов из руд.
  • Силикатные производства - производство стекол и керамики.
• Химическая технология органических веществ:
  • Основной органический синтез - крупнотоннажное производство продуктов, на основе углеводородного сырья: ацетальдегид и уксусная кислота, фенол, хлороформ и т.д.
  • Тонкий органический синтез - малотоннажное производство продуктов, таких как лекарственные препараты.
  • Переработка нефти и газа - переработка нефтяного и газового сырья с целью получению полезных газообразных, жидких и твердых продуктов нефти и газа, таких как бензин, дизельное топливо, асфальтены, кеки и многое другое
  • Нефтехимический синтез - производство органических веществ из продуктов переработки нефти и газа, а также на основе углерода и водорода (в основном, синтез-газа)
  • Биотехнология - производство ферментов, антибиотиков, лекарственных препаратов, аминокислот и т.д.
  • Технология полимерных материалов - производство пластмасс, резин, волокон, пленок и других веществ на основе высокомолекулярных веществ.
  • Технология переработки растительного и животного сырья - получение растительных масел, жиров и т.д.

Как мы и говорили ранее, очертить границы химической технологии достаточно сложно и это видно анализируя классификацию.

Химическое производство

Собственно, объект исследования химической технологии - химическое производство.

Химическое производство - совокупность процессов и операций, благодаря которым, из сырья, при помощи машин и аппаратов, в которых производятся химические превращается, получается продукт.

Краткая схема производства:

Процесс производства продукта состоит из следующих стадий

1. Подготовка сырья. Сырье проходить стадию подготовки: сырье очищается от примесей, измельчается, и проводятся другие процессы с целью соответствия сырья для проведения над ним превращений.
2. Переработка сырья. На данной стадии производятся химические превращения сырья в конечный продукт.
3. Выделение продукта. Так как в процессе переработки сырья, могут происходить побочные реакции, требуется отделение побочных веществ от продуктов. То, что было отделено от целевого продукта называются отходами.
4. Санитарная очистка и утилизация отходов. Отходы, в не переработанном виде, загрязняют окружающую среду. Соответственно, их можно либо переработать, получив нецелевой полезный продукт, либо провести обезвреживание, что позволит их сделать более-менее безопасными для окружающей среды, и выбросить в окружающую среду.

Важную роль в химическом производстве, на всех стадиях , играют энергия, вода, управление и материалы:

• Энергия. Энергия используется на производстве во многом для создания условий для проходящих операций: создание требуемой температуры, свет, обеспечение работы машин и аппаратов и т.д. Так как возможно прохождение экзотермических реакций, возможно использование теплоты для получения энергии (вторичное использование).
• Вода. Вода нередко играет ключевую роль наряду с энергией в производстве: ее используют как теплоноситель (охлаждение и выработка пара), использование в качестве растворителя или реагента в химических реакциях. Очень важно на производствах обеспечивать водоподготовку согласно стандартам, и не менее важна ее восстановление для повторного использования.
• Управление. Производство должно управляться операторами, которые запускают и останавливают производства, контролируют производственный процесс, а также, обеспечивают условия производства и ликвидацию аварий.
• Вспомогательные материалы. Под вспомогательными материалами можно понимать такие материалы, которые непосредственно не участвуют в химических превращениях, но не входят в конечные продукты производства. Например: вода, сорбенты, катализаторы, и т.д.

Теперь можно перейти к компонентам химического производства. Под компонентами можно понимать каждую отдельную часть производства:

Переменные компоненты	Постоянные компоненты
Сырье	Аппаратура
Продукты	Здания и сооружения
Отходы	Персонал
Вспомогательные материалы
Энергия

Переменные компоненты - компоненты которые могут меняться со временем, постоянные же - компоненты которые используются весь или почти весь срок существования производства.

Также, невозможно функционирование химическое производства без дополнительных средств, которые называются составом химического производства:

• Химическое производство.
• Хранилища. Используются для хранения сырья, продуктов и материалов. Хранилища требуются для накопления и, соответственно, бесперебойной работы производства: благодаря наличию хранилища сырья и материалов, возможна бесперебойная подача их на производство; продуктов - хранение их до отправки в последующие пункты.
• Транспортировка. Используется для завоза и сырья, вывоза продуктов и перемещения их на территории производства.
• Обслуживающий персонал. Часто, на производствах называется АУПом (административно-управленческим подразделением), в который входят весь персонал, кроме непосредственно занятых производством продуктов: экономический, финансовый, ремонтный отдел, лаборатория производства и т.д.
• Система управления и безопасности.