Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 5 (1110092), страница 153
Текст из файла (страница 153)
расчетом и калориметрич. измерениями, яюиется нюгежным подтверждением правильности обоих методов. Кпдссмч. Х. т. дает полное количеств. описание равновесных (обратимых) процессов. Дпя неравновесных процессов она устанавливает лишь неравенства, к-рые указывают возможное направление этих процессов. Количеств. изучение неравновесных процессов — осн. задача термодинамики мвобратииых л(соьюссов; в частности, для систем с хим. р-цией и диффузиеи компонентов возможно определение скоростей процессов в зависимости от внеш. условий, обуаснение возникающих пространственных и (или) временнйх структур (см. Самоорганизация в физ.-хим. системах). Основополагающий вклад в Х. т.
внесен Г. И. Гессом (основной закон термодинамики, 1840), Дж. Гиббсом (187б — 78), Г. Гсльмгольцем (применение второго начатка термодинюпски к хим. р-циам, 1882), Я, Вант-Гоффом (термодинамика хим. р-ций и растворов, 1883-90), А. Ле Шатслье (принцип смещения хим. равновесна, 1883-88), В. Нернсгом (третье начало термодинамики, 1900), Г. Льюисом (метод термодинамич. жтивностей, 1907), И. Припужиным (нсравновссная термодинамика).
Выводы и методы Х.т, широко используются в физике, геологии, биологии и дра при решении практич, проблем, в частности Дги Расчетов пРоиз-в химо метаплУРгичо топливной и других отраслей иром-сги. Р1щ важнейших совр. произ-в (синтез аммиака, метанола и др.) получил иром. осуществление на основе термодинамнч. изучения этих процессов. Лаве Гор аапмаа ЯИ., Кр сото лапка а А Н., Шахах АС.,Хпюнссхал тсрмодппапма а каспий мсталлурппс, т. 1-а, М., 1966-66; К р паеаскпйухр., Попал» и оапоам термадлпампкп, М., 1962; Пакта. рак ОМ., Лекплп ка лпматевай тсрмодппамаке, М., !971; Кар апстьл паП М.Х., Хлмлтескаа термадппаюма, 3 пах, М., 1975; термадлхпсптсскпе саойапв аптмпуааьлмх асюсеса, ота. Рсд. В.
и. Глушко, 3 пп., т. 1-С, М., 197З-З2; Прлклюпм юпсатеакв термодклампюь под рсд. т, Барри, пер, с ппх., М., 19ЗЗ. 4бб 238 ХИМИЧЕСКАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛбГИЯ, наука о наиб. экономичных и экологически целесообразных методах и средствах хим. перерабопги сырых природных материалов в продукты потребления и промежуточные продукты. Историческая справка Зачатки Х. т.
как описательною раздела прикладной химии возникли в 15 в., когда стали пояюычъся мелкие специализир. произ-ва к-т, щелочей и солей, разл. фармацевтич. препаратов и нек-рых орг. в-в. В России собственно хнм. произ-вами, получившими развитие в кон.
16 — нач. 17 вв., было изготовление красок, селитры, порохов, а также получение соды и серной к-ты. Во 2-й пол, 18 в, началось вьщеление техноломи в спец. отрасль знаний, закладывались основы хим, технологии как науки и учебной дисциплины. И, Бекман (1772) и И. Гмелин (1795) в Германии, В. М, Севергин (180!) в России издают первые комплексные труды, освещающие технику мнопзх хим. произ-в, вводят в обращение термин «технолопег».
В 1748 в Бирмингеме (Англия) бьш построен первый завод по произ-ву серной к-ты в свинцовых камерах. В 1787-91 Н. Леблан разработал первый иром, способ получения соды, необходимой для стекольного произ-ва, произ-за едкого патра и др, отраслей прои-сги, а в 1863 Э. Сольве предложил зммиачный метод получения соды. С сер. 19 в. широко развиваются исследования в области катализа, позволившие осущесгвнчь в пром.
масштабе мн. хим. процессы. Конгахтный способ получения серной к-ты бьш разработан К. Винклером в 1875, Внедрение гетерогенного катализа в орг. синтез знаменовало начало нового периода в истории технолопзи орг. в-в, сделало возможным, в частности, получение С.В. Лебедевым синтетич. каучука (1928). Большое значение юш решения жтуальньгх задач Х.т. имели теоретич, и эх«перин. исследования в области хим. термодинамики. Большинство из них имело четкую технол. направленность. Начало новой эры технологии положили труды А. Ле Шателье, В.
Нернста и Ф. Габера, посвященные синтезу аммиаки из азота и водорода. Создание в 1913 К. Башен прон. установки синтеза аммиака под давлением знаменовало собой революцию в развитии хим. иром-сти. В сер. 19 в. в результате развития работ Ю. Либиха появилась новая отрасль хим. прон-сти — произгво минеральных удобрений, а работы Н.Н. Зинина в России легли в основу создания анилинохрасочной иром-сги, Среди отечеств. ученых велика роль Д.
И. Менделеева в развитии рачл. разделов хим. технолопзи, включая нефтехимию и нефтепереработку. Окончательное формирование Х.т. хэк самостоятельной научной дисциплины, несмотря на глубокие исторические корни, относят к 1-му десятилетию 20 в., когда было разработано учение об основных процессах и аппаратах хим, произ-в. Теоретич.
фундамент Х.т. возник при слиянии промышленной, или приклычной, химии с разделом ~фзики, изучающим процессы переноса, импульса, теплоты и массы. Плодотворное влияние на развитие Х. т. в последующие годы оказали работы по моделированию гидродинамнч., тепловых и диффузионных процессов на основе методов надобна теории и анализа размерностей. Эти работы в значит. мере способствовали решению проблемы ззасиинабиого перехода от лаб. «пробирки» к иром. агрегатам большой единичной мопшости. Новым этапом в развитии Х. т. явилось проникновение в нее в хон.
60-х гг. идей, методов и технических средств кибернетики н, как результат, развитие методов мат. моделирования, авнииизаиии и автоматизированного управления хим;технол. процессами. Основные химико-технологчзческне процессы Лежазций в основе иром. произ-ва хим;технол. процесс гчредсгаюиет собой совокупность операций, позволяющих получить целевой продукт из исходного сырья. Любое хим. произ-во м. б. представлено в виде трех блоков: подготовки и очистки сырья, хим. превращения, выделения и очистки 467 целевых продуктов.
Эти блоки связаны между собой патоками в-ва и энергии. Современны Х.т. разрабатывает и изучает совокупность физ, и хим. процессов и оптимальные пути их осуществления и управления ими в пром. произ-ве разл, в-в и материалов. Классификацию Хим;технол. процесс в целом — это сложны система, состоящая из единичных, связанных между собой элементов и взаимодействующая с окружающей средой. Элементами этой системы являются 5 групп процессов: 1) механические — измельчение, грохочение, таблетнрование. транспорчирование твердых материалов, упаковка конечного продукта и дрл 2) гидромеханические — перемещение жидкостей и газов по трубопроводам и ынвратам, пневматнч. транспорт, гндравлич. классификация, тумэноулавливание, фильтрование, флотация, центрифугирование, осаждение, перемешивание, псевдоожихгение и дрл скорость этих процессов определяетсл зэхонами механихи и пздродинамики; 3) тепловые — испарение, конденсация, нагревание, охлаждение, выпаривание (см.
также Телзаабззеи), скорость к-рых определяется захонами теплопередачи; 4) диффузионные или массообменные, связанные с переносом в-ва в разл. агрегатных состояниях из одной фазы в другую,— абсорбция газов, увлюкнение газов и паров, ад«србиня, дистнлляция, ректификация, сушка, кристаллизация (см, также Крисваляизачиоииые мевадьз разделения смесей), сублимация, эксграгнрование, жидкостная эхстракция, ионный обмен, обратный осмос (см.
также Мембранные процессы Разделения), элехтродиализ и дрл 5) химические. Все эти процессы рассматриваются как единичные или основные. Единой классификации хим. процессов нет. Их можно классифицировать по разл. признакам: 1) по сырью; 2) по потребительскому или товарному признаху (напр„произ-во удобрений, красителей, лек, препаратов); 3) по группам периодич. системы элементов; 4) по типам хим. р-ций (охислит.-восстановит, процессы, гидрирование, хлорирование, циклизация, аммонолиз и т.п.); 5) по фазам (гомогенные жидкофазные и газофазные процессы, гетерог, процессы в системах жидкость — газ, газ — твердое тело и т. п.). В подобного рода классифихациях слово «техноломя» нередко употребляется в более узком смысле (напр., техноломя неорг.
в-в, аммиакк азотной к-ты, металлов, угля, нефти). В связи с этим Х.т. подрщлеляется на две части — общую, яюиющуюся фундаментом этой науки, и специальную, согпветствующую 'Ъ волям пром-сги с учетом их специфики. етоды расчета, Количесгк описание процессов Х.т.основано на законах хим, термодинамики, переноса кол-ва движенив, теплоты и массы (см. Махрохииетила, Переноса вучацессм, Турбулентная диффузия) и хим.
кинетики. Анализ кинетич. закономерностей единичных процессов, их взаимного влияния позволяет разработать технол, режим, т.е. оптимальную совокупность параметров (т-ра, давление, сг» став исходной реакционной смеси, природа катализатора), определяющих таяне условия работм аппарата или системы аппаратов, к-рые позволяют получить нанб. выход продукта или обеспечить наименьшую его себестоимость, Мат.
моделирование, широко используемое при расчетах хим, процессов и оборудования, включает формализацию процесса в виде мат. записи, задание разл, значений режимных параметров системы для отыскания с помощью ЭВМ значения выходных параметров и эксперим. установление адекватности модели изучзюмому объекту.
Оптимизация работы агрегатов осуществляется по экономнч, и энерго-технол. показателям, Если прежде при этом стремились достичь макс. Результата по одному параметру, напр. получить макс. выход продукта, то теперь требуется огпимизация, включающая учет таких параметров, как энергетич. и ыатериальные ресурсы, защита окружающей среды, обеспечение заданного качества продуктов, безопасность процессов, продуктов и отходов произ-ва, Аппаратура. Материальной основой хим;технол.
процессов являются машины и аппараты хим. произ-ва. Единичные процессы протекают в разя. аппаратах — хим. Реакторах, абсорбционных и ректифихационньгх колоннах, теплообменниках. Номенклатура хим. оборудования исключительно раз- 468 нообразна. Так, одна лишь установка для произ-ва этилена и пропщгена содержит до 40 раза. колонн, 250 теплообменников, 50 емкоагных аппаратов, печи пнролюа, компресаорные установки, большое кол-во насосов, арматуры, разл. коммунихаций, контрольно-измерит. приборов и ср-в автоматики, связанных в щиную технол, линию (схему) процесса.
Разработка и построение рациональной технол. схемы — важные задачи Х. т, Химические производства Х.т.— научная база хим., микробная., целлюлозно-бумажной, нефтехим. отраслей иром-ати, металлургии, процессов и произ-в тошгивно-энергетнч, хомплекса. Химизация. Одним из показателей научно-техн, прогресса лишатся роаг доли хим. продукции в общем абьеые пром. произ-ва. Цель химизации — интенсификация и повышение эффективности иром.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
