Особенности химической технологии как науки
Химическая технология отличается от теоретической химии не только необходимостью учитывать экономические требования к изучаемому ею производству. Между задачами, целями и содержанием теоретической химии и химической технологий существуют принципиальные различия, вызванные спецификой производственных процессов, что накладывает ряд дополнительных условий на
метод изучения. Рассмотрим пример промышленного синтеза хлористого водорода из Cl2 и Н2 и влияние
различных факторов на синтез.
Конструкция и материал аппаратуры, отвод тепла
Природа компонентов
Сдвиг равновесия за
счет избытка Н2 Cl2 + H2 = 2HCl - Δ H
Электролиз Н2О
Экология электролиз конверсия СН4 стоимость энергии
Раствора NACl из коксового газа
Для осуществления этого синтеза в промышленных условиях химик – неорганик учитывает саму возможность подобного синтеза, применяя методы физической химии управлять синтезом за счет изменения температуры, давления концентрации компонентов, т.е. влиять на кинетику и термодинамику процесса в масштабе лабораторного эксперимента. Химик – технолог должен учитывать другие факторы:
доступность и стоимость сырья и энергии, конструкцию реактора и коррозионно-стойкие материалы для изготовления, меры по защите окружающей среды и т.д. Таким образом, как химическое производство не может рассматриваться в виде некой укрупненной лабораторной колбы, так и химическая технология не может быть сведена к теоретической химии.
|
|
|
Сложность такой системы как химическое производство сделало целесообразным применение для ее исследования системного подхода и введения понятия уровень протекания процесса. При подобном подходе в химическом производстве выделяются несколько последовательно возрастающей сложности подсистем – уровней, каждому из которых свойственен свой метод изучения явления. Такими уровнями в химическом производстве являются:
– молекулярный уровень, на котором механизм и кинетика химических превращений описывается
как молекулярное взаимодействие (микрокинетика);
– уровень малого объема, на котором явления описываются как взаимодействие макрочастиц (гранул, капель, зерен катализатора). Для анализа явлений на этом уровне и описания химического процесса введено понятие - макрокинетика, задачей которой является изучение влияния на скорость химических превращений процессов переноса масс исходных веществ и продуктов реакции, процессов теплопередачи и влияние состава катализатора.
Макрокинетика
|
|
|
Массопередача теплопередача состав катализатора
M Q Kт
– уровень потока, на котором описание явлений дается как взаимодействие совокупности частиц. С учетом характера движения их в потоке и изменения температуры, концентраций реагентов по потоку;
– уровень реактора, на котором описание явления дается с учетом конструкций аппарата, в котором реализован процесс;
– уровень системы, на котором при рассмотрении явлений учитываются взаимосвязи между технологическими узлами промышленной установки и производства в целом.
Таким образом, проблема различия между теоретической химией и химической технологией есть
проблема различия между фундаментальными научными исследованиями и реальным промышленным производством, на нем основанном.
Связь химической технологии с другими науками
Химическая технология использует материал целого ряда наук:
- Математика и математическое моделирование
- Технические расчеты
- Экология
- Физика и физическое моделирование
- Химия и расчеты
- Неорганическая химия
|
|
|
- Экономика
- Органическая химия
- Строение и свойства веществ
Химическая технология как наука о крупномасштабном производстве имеет дело со
значительными массами и объемами перерабатываемой и производимой продукции. Для оценки работы
таких крупных агрегатов необходимы крупные единицы. Поэтому в химической технике наряду с
общепринятыми единицами СИ (м, Кг, сек, а, моль) используются и другие.
Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 87; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!