Химическая технология. Общие вопросы химической технологии, оборудование, процессы

В диссертационной работе рассмотрены вопросы разработки эффективных подходов и алгоритмов для решения задачи оптимального проектирования новых и системных исследований существующих химико-технологических систем с учётом неопределённости в исходной информации и их программной реализации.

Подготовлено на кафедре высокомолекулярных соединений и коллоидной химии химического Воронежского государственного университета

Целью диссертационной работы являлась разработка методики прогнозирования распространения облаков легких и нейтральных газов при авариях на объектах химической промышленности.

Изложены теплофизические основы холодильной обработки пищевых продуктов, методы расчета тепловых процессов, даны расчетные соотношения. При этом в математических решениях отдано предпочтение простым средствам, которые могут быть использованы для расчетов с необходимой точностью. Процессы холодильной технологии рассмотрены в совокупности со свойствами пищевых продуктов и технологическими условиями. Рассмотрены примеры решения задач. Даны контрольные задачи для самостоятельной работы.

Данные методические указания содержат методики лабораторных работ, направленные на практическое применение знаний и навыков, полученных при изучении дисциплины «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов».

Представленная диссертационная работа посвящена вопросам интенсификации окисления изопропилбензола в присутствии катализатора на основе кобальта, повышению производительности реактора окисления изопропилбензола по гидропероксиду путем использования активного и селективного катализатора.

Целью сетевого научного издания является пропаганда научных достижений в области топливно-энергетической комплекса, прикладных и смежных областях, создание единой научной платформы для обмена опытом и знаниями отечественных и зарубежных ученых, а также обеспечение потребности авторов в апробации результатов исследований и открытого доступа к результатам научных исследований, создание условий для глобального обмена научными знаниями. В журнале публикуются наиболее значимые результаты фундаментальных и прикладных исследований и разработок, выполненных в учебных, научных и промышленных организациях, по направлениям: Технология электрохимических процессов и защита от коррозии; Технология органических веществ; Технология и переработка синтетических и природных полимеров и композитов; Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ; Процессы и аппараты химических технологий; Экологическая безопасность; Безопасность труда.

В представленной диссертационной работе рассмотрены коаксиальный электролизер с осевым узкоцилиндрическим электродом и его применение для очистки воды от соединений железа. В работе предпринята попытка решения новой научной задачи в области прикладной электрохимии, которая заключается в создании и использовании бездиафрагменного электролизера, позволяющего проводить электрохимическую коррекцию рН воды и, одновременно, электрокоагуляцию мешающих примесей, например, соединений железа.

Изложен материал по выполнению лабораторной работы «Измерение давления». Приведено описание экспериментальной установки, даны краткие теоретические положения по изучаемой теме и методика проведения работы.

Рассмотрены методы экспериментального определения характеристик чувствительности бризантных взрывчатых веществ (БВВ) к трению при ударном сдвиге. Предназначены для студентов специальности 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий», при изучении дисциплины «Основы технологии отрасли», при выполнении курсовых и дипломных проектов; специальностей направления 240700 - «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий», а также для слушателей курсов «Повышение квалификации по взрывной обработке металлов».

Приведены результаты экспериментального исследования процесса переработки нефтесодержащих отходов с получением гидрофобной гранулированной добавки в асфальтобетон. Подобрано связующее, найдены оптимальные режимы работы роторного гранулятора для данного материала. Установлено, что физико-механические свойства асфальтобетонной смеси с использованием гранулированной гидрофобной добавки соответствуют ГОСТу 9128-2009 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон»

В XX в. произошло резкое увеличение уровня потребления энергоресурсов, основную долю в которых составляют нефть и газ. Вместе с тем опережающая добыча из активных запасов приводит к тому, что основной объем мировой добычи в ближайшее время будет обеспечиваться за счет трудноизвлекаемых запасов нефти из нефтяных месторождений, вступивших в позднюю стадию разработки. В данной связи, одним из основных методов увеличения нефтедобычи является использование третичных методов разработки нефтяных месторождений, а именно широкое применение химических реагентов, в том числе поверхностноактивных веществ. Учитывая объемы закачки вытесняющих агентов в пласт, остро встает вопрос об их экологической безопасности на всех стадиях от производства до применения. Исходя из вышеизложенного, коллективом авторов разработан комплексный реагент на основе растительного сырья и создана инновационная и безотходная технология производства реагента, согласно научному течению «Зеленая химия», для решения широкого комплекса вопросов с целью интенсификации процессов извлечения ископаемого сырья.

Уникальность данного учебного пособия о получении, свойствах и применении неорганических наноматериалов состоит в том, что оно учитывает специфику и программу подготовки в России химиков-технологов, особенно специализирующихся на материалах для энергетики. Особое внимание уделено терминологии в области нанонауки и нанотехнологии. Приведены сведения о необычных, нетипичных веществах, материалах и способах их получения с целью помочь читателям выработать собственные идеи.

В учебном пособии рассмотрены основные направления химизации швейного производства, физико-химические методы воздействия, используемые при соединении деталей и узлов швейных изделий, тепловые процессы в химической технологии швейного производства, способы формообразования и формозакрепления деталей одежды из тканей, отделки швейных изделий физико-химическими методами.

Представлены разработки многослойных полимерно-текстильных материалов на основе полиамидной ткани и полимеров различной природы, защищающих от воздействия токсичных, агрессивных химически опасных веществ (кислот, щелочей, нефтепродуктов и др.), открытого пламени, тепловых потоков и относящихся к высшему классу защиты.

Публикуются результаты исследований наиболее актуальных проблем в области химии и смежных с нею наук, общих и комплексных проблем технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства, химической технологии, химической промышленности, кибернетики, экономических и гуманитарных наук. Предназначается для научных работников, аспирантов, студентов старших курсов, преподавателей.

Рассмотрены основные задачи современного химического производства, классификация химических реакций, понятия и составные части химико-технологических систем, основы применения закономерностей общей химической технологии в промышленном органическом и неорганическом синтезе. Приведены примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения по курсу «Основы технологии производства».

Публикуются статьи по следующим тематикам: • элементарные физико-химические процессы; • строение химических соединений, спектроскопия; • влияние внешних факторов на физико-химические превращения; • кинетика и механизм химических реакций, катализ; • горение, взрыв и ударные волны; • динамика фазовых переходов; • электрические и магнитные свойства материалов; • физические методы исследования химических реакций; • химическая физика биологических процессов; • химическая физика экологических процессов; • химическая физика полимерных материалов; • химическая физика наноматериалов; • динамика транспортных процессов; • реакции на поверхности. Журнал основан в 1982 году.

Изложены теоретические сведения о процессе электроосаждения металлов натиранием, его преимуществах и недостатках, необходимом оборудовании, способах предварительной подготовки поверхности, условиях и способах нанесения покрытия. Приведены рабочие характеристики электролитов, параметры технологического процесса, методы оценки качества покрытия, изложены алгоритмы необходимых расчетов.

Публикуются статьи по следующим тематикам: • элементарные физико-химические процессы; • строение химических соединений, спектроскопия; • влияние внешних факторов на физико-химические превращения; • кинетика и механизм химических реакций, катализ; • горение, взрыв и ударные волны; • динамика фазовых переходов; • электрические и магнитные свойства материалов; • физические методы исследования химических реакций; • химическая физика биологических процессов; • химическая физика экологических процессов; • химическая физика полимерных материалов; • химическая физика наноматериалов; • динамика транспортных процессов; • реакции на поверхности. Журнал основан в 1982 году.

В монографии рассмотрены вопросы исследования и разработки методов расчета процесса ректификации, реализуемого в химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производствах. Объектом изучения является ректификационная колонна по разделению бинарных и многокомпонентных смесей (преимущественно углеводородов и нефтепродуктов) и смесей близких к «идеальным» (не образующих азеотропов и не претерпевающих химических превращений). В результате работы созданы модели процесса, которые предназначены для проектного автоматизированного расчета на ЭВМ в диалоговом или интерактивном режиме полной ректификационной колонны, снабженной типовыми тарелками и разделяющей исходную смесь из нескольких (до 10) веществ или условных компонентов на два продукта заданного состава. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников химико-технологического профиля, а также для студентов (бакалавров, магистров) и аспирантов вузов.

Рассмотрены определение, классификация, теории упрочнения неорганических композиционных материалов и методы их испытаний. Изложены точки зрения различных авторов на механизм упрочнения композиционных материалов.

Ежемесячный научно - технический и производственный журнал “Наука и ТЭК” является независимым научным изданием, главная цель которого - развитие научного потенциала всех отраслей ТЭК путем создания условий для того, чтобы результаты передовых исследований и разработок были известны всем заинтересованным сторонам. Журнал приостановил свою деятельность в октябре 2012 года.

Рассмотрены сведения об оборудовании производств основного органического синтеза (ООС) и синтетического каучука (СК). Приведена информация об основах проектирования предприятий ООС и СК.

В журнале публикуются работы по всем разделам химической технологии, включая явления переноса, поверхностные явления, процессы разделения смесей, теорию и методы расчета химических реакторов, био- и нанотехнологию, дисперсные системы, методы интенсификации, моделирование и управление химико-технологическими процессами и системами, проблемы надежности и безопасности химических производств, вопросы энерго- и ресурсосбережения, экологию и т. д.

На основе анализа теоретических сведений по технологическим процессам и оборудованию деревоперерабатывающих производств рассмотрены современные технологии сепарации неоднородных смесей при переработке древесных материалов.

В методических указаниях рассмотрены основные типы химических реакторов, используемых в химической промышленности. Приводятся классификация и конструктивные элементы химических реакторов. Подробно представлены аппараты для гомогенных, гетерогенных некаталитических и гетерогенных каталитических процессов.

Содержит основные теоретические выкладки по методам оптимального планирования эксперимента, представлены и подробно рассмотрены все этапы построения планов оптимального эксперимента и их анализа. Показаны способы реализации этих задач в среде MS Excel. Даны основы применения методов симплексного планирования экспериментов и проведения исследований в планах состав–свойства.

Публикуются статьи по следующим тематикам: • элементарные физико-химические процессы; • строение химических соединений, спектроскопия; • влияние внешних факторов на физико-химические превращения; • кинетика и механизм химических реакций, катализ; • горение, взрыв и ударные волны; • динамика фазовых переходов; • электрические и магнитные свойства материалов; • физические методы исследования химических реакций; • химическая физика биологических процессов; • химическая физика экологических процессов; • химическая физика полимерных материалов; • химическая физика наноматериалов; • динамика транспортных процессов; • реакции на поверхности. Журнал основан в 1982 году.

Приведены требования к составу, содержанию, правилам оформления, срокам выполнения, порядку представления к защите выпускных квалификационных работ, предусмотренных учебным планом подготовки бакалавров, инженеров и магистров специальности 240802.65.

Написано в соответствии с действующей программой дисциплины «Химическая технология топлив и углеродных материалов» (ч. II). Содержит основы технологии термодеструктивных процессов; рассмотрены химизм и механизм термических, термокаталитических и гидрогенизационных процессов. Особое внимание уделено методикам составления материальных балансов рециркуляционных процессов, расчета тепловых эффектов и тепловых балансов, определения геометрических размеров реакционных устройств. Даны типовые задачи, решение которых необходимо для углубления теоретических знаний и успешного использования их при курсовом и дипломном проектировании.

Основу настоящего учебного пособия составляет материал лекций по курсу «Теория химико-технологических процессов органического синтеза».

Рассмотрены теоретические основы процесса абсорбции газов, предпосылки интенсификации абсорбции и выбора конкретного типа аппарата. Приведены расчеты аппаратов абсорбции насадочного и тарельчатого типов.

В учебном пособии приведены основы проектирования установок для проведения гидромеханических и теплообменных процессов в нефтепереработке и нефтехимии. Даны принципы расчета и выбора основного и вспомогательного оборудования.

На примере использования универсального математического пакета Mathcad рассмотрены приемы решения типовых математических задач химической технологии, сопровождаемые упражнениями. Содержит также цикл лабораторных и контрольных работ для закрепления изученного материала.

Представленная диссертационная работа посвящена разработке динамического термоэластопласта на основе бутадиен-нитрильного каучука и полипропилена, модифицированного слоистым силикатом.

В диссертационной работе рассматриваются вопросы комплексной интенсификации процесса массообмена путем управления конструктивными параметрами насадочных элементов в абсорбере с подвижной вращающейся насадкой.

Представленная диссертационная работа посвящена вопросам разработки технологии промышленного производства нового высокоселективного палладиевого катализатора гидрирования ацетилена в этан- этиленовой фракции.

Пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами дисциплины «Ожижители природного газа». Приведено описание термодинамических основ энтропийно-статистического анализа. Рассмотрены необходимые исходные данные и среднестатистические величины, используемые в расчете установок. Показана общая последовательность определения дополнительных затрат работы для компенсации производства энтропии в различных элементах установки сжижения природного газа, в том числе в цикле с предварительным охлаждением парокомпрессионной холодильной машины. Даны вопросы и задания для самоконтроля.

В диссертационной работе проведено теоретическое и экспериментальное исследование характеристик барботажных аппаратов, работающих в циклическом режиме и предназначенных для комплексной очистки больших объемов газовых выбросов промышленных предприятий.

Приведены примеры расчета термодинамической эффективности циклов работы трех установок сжижения природного газа. Показана общая последовательность определения дополнительных затрат работы для компенсации производства энтропии в различных элементах рассмотренных технологий ожижения природного газа.

На основе минеральных волокон и полиэлектролитного комплекса получены композиционные фильтрующие материалы. Для усиления удержания мембранного слоя на подложке и повышения ее гидрофобности в композицию введена модифицированная кремнийорганическая добавка, добавление которой позволяет получить поверхностный биополиэлектролитный слой в виде мембраны, не проникающий в глубь подложки. Полиэлектролитные комплексы альгинат–хитозан и лигносульфонат–хитозан готовили, смешивая в определенном объемном соотношении водные растворы анионных полиэлектролитов лигносульфоната или альгината и уксуснокислотные (концентрация кислоты – 2 %) растворы катионного полиэлектролита хитозана концентрацией 2,5 г/л. Образующиеся в ходе реакции интерполимерного комплексообразования комплексы-осадки отделяли центрифугированием и наносили на минеральную под-ложку валковым способом с последующей сушкой при постоянной влажности и комнатной температуре. Удержание полиэлектролитного комплекса в структуре композита при работе в различных, в том числе и агрессивных средах (рН 2–11), оценивали по количеству вымываемого из композитного материала анионного компонента в течение суток, эксплуатационные характеристики (эффективность фильтрации, фильтрующая способность) композиционных фильтрующих материалов – с применением модельной 1 %-й суспензии каолина, которую фильтровали через исследуемые композиты. Анализ результатов эксперимента показал, что полученные композиционные мембраны устойчивы к действию агрессивных сред в широком диапазоне рН и могут быть использованы для очистки различных сточных и природных вод. Установлено, что эффективность фильтрации и фильтрующая способность в значительной мере определяются типом и составом мембранных слоев. Для обоих комплексов максимальная эффективность и скорость фильтрации наблюдаются при нанесении на об-разцы минеральной подложки на основе микротонкого стеклянного волокна стехио-метрического биополиэлектролитного комплекса эквимолярного состава. Разработанная композиция полученных фильтрующих материалов позволяет увеличить эффективность фильтрации на 15 %.

Основная проблема промышленных способов получения таллового масла – значительные его потери с отходами производства. Причиной является присутствие в сырье лигнина, вызывающего эмульгирование масла в кислой воде с образованием стойкой эмульсии. Известные способы ее разрушения либо малоэффективны, либо связаны со значительными затратами энергии. Уменьшить количество эмульсии можно удалением лигнина из сульфатного мыла, как правило, промывкой в щелочной среде. Целью настоящей работы являлось изучение промывки сульфатного мыла в кислой среде с оптимизацией режима по минимуму содержания лигнина в мыле, а также оценка соответствия показателей качества таллового масла из промытого мыла требованиям российских стандартов. Показано, что при правильном выборе режима промывки оседание лигнина принципиально не препятствует его отделению от мыла. Путем по-строения четырехфакторного дробного эксперимента подобраны оптимальные значения факторов, влияющих на отделение лигнина при промывке. Проведен анализ качественных показателей получаемого после промывки таллового масла, реализована оценка уровня качества относительно требований технических условий на сырое талловое масло. Установлено, что промывка кислой водой, оказывает положительное действие на качество масла.

Сушка древесины является важнейшей составляющей технологического процесса ее переработки, во многом определяющей качество конечного продукта, поэтому совершенствованию технологии сушки пиломатериалов придается большое значение. Из существующих в настоящее время методов представляет интерес сушка пиломатериалов с применением электромагнитной энергии. В связи с этим появилась необходимость в разработке высокотехнологичных устройств для сушки древесины в сверх-высокочастотном поле, работающих в автоматическом режиме с учетом особенностей энергетических характеристик резонатора сушильной камеры. Это возможно выполнить с помощью систем технического контроля и управления процессом сушки с применением соответствующего программного обеспечения. Для создания таких систем необходимо разработать измерительное устройство, которое должно учитывать взаимозависимость энергетических параметров резонатора. В статье рассмотрен научно обоснованный подход к решению задачи автоматического контроля за процессом сушки древесины в микроволновой лесосушильной камере резонаторного типа. Представлена математическая модель определяющей части системы бесконтактного контроля – функционального измерителя влажности древесины, основанного на взаимосвязи энергетических параметров резонатора сушильной камеры. Объектом настоящего исследования является процесс сушки древесины сверхвысокочастотным электромагнитным полем в экспериментальной сушильной установке резонаторного типа. Цель исследования – создание системы измерительного контроля за процессом сушки древесины с применением средств термовлагометрии пиломатериалов, основанной на определении энергетических параметров резонатора сушильной камеры. Для решения поставленной задачи предложен способ сушки древесины в микроволновой лесосушильной камере.

В настоящее время в стране заготавливается около 200 млн м3 древесины. При этом на всех стадиях процесса (от заготовки до переработки древесного сырья) образуется большое количество отходов, которые не находят применения и оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Одним из возможных направлений пере-работки таких отходов является их пиролиз. Выход продуктов пиролиза зависит от внешних условий и свойств сырья. Приведено описание установки, разработанной для производства активированного угля из древесной щепы. Установка выполнена в виде шахты, в ней имеется зона пиролиза, работающая в периодическом режиме. В нижней части пиролизной зоны расположены нагревательные элементы, прогревающие технологическую щепу до начала интенсивных экзотермических реакций. Нагревательным элементам тепловая энергия передается с помощью тепловой трубы, размещен-ной в древесном угле после стадии активации, имеющем температуру около 800 оС. С использованием этой установки из древесных отходов получаются ценные продукты, пользующиеся большим спросом в промышленности, и решается экологическая проблема многих деревоперерабатывающих предприятий – утилизация отвалов. На основе анализа физической картины и формализации процесса пиролиза в установке производства активированного угля разработана математическая модель процесса, позволяющая рассчитать общее время, затраченное на переработку древесных отходов, и основные конструктивные параметры установки.
Nowadays, about 200 mln m3 of timber is harvested in our country. At all stages of the pro-cess (from harvesting to raw wood processing) a large amount of waste that does not find any usage and has negative influence on the environment is generated at the same time. Pyrolysis is one of the feasible directions of such waste processing. The yield of pyrolysis products depends on the external conditions and the raw materials properties. The article describes a plant targeting for production of activated carbon from wood chips. The plant is designed as a mine. It has a pyrolysis zone operating in periodic mode. Heating elements are located in the lower part of the pyrolysis zone. They heat industrial chips prior to intense exothermic reactions. Thermal energy is transferred to the heating elements by a heat pipe placed in charcoal after the activation stage, which has temperature about 800 °C. Valuable products are obtained from wood waste with the use of this plant, which are in a great demand in the industry. The environmental problem of many wood processing enterprises is being solved; disposal of waste dumps. Mathematical model of the process has been developed based on the analysis of the physical phenomenon and pyrolysis process formalization in the activated carbon plant. The model allows calculating the total time spent on wood waste processing and the main design parameters of the plant.

Рассмотрены технологии переработки древесных материалов и аппаратурное оформление процессов, сопровождающихся выделением парогазовой фазы. Предложена обобщающая математическая модель, позволяющая рассчитывать кинетику процессов и конструктивные параметры аппаратурного оформления. Приведены результаты внедрения отдельных технологий в промышленность.

Рассмотрены вопросы, касающиеся технологии производства ремонтных работ по восстановлению работоспособности насосного и компрессорного оборудования, колонной и реакционной аппаратуры, приведены виды систем диагностики, используемых для контроля исправного состояния оборудования.

В книге рассматриваются методы расчета электрических нагрузок, вопросы качества электрической энергии и компенсации реактивной мощности, схемы электроснабжения объектов; излагается методика определения потерь в элементах систем электроснабжения, приведен материал, касающийся работы и расчета электрических сетей, связанный с процессом протекания электрического тока в проводах внешнего и внутреннего электроснабжения объектов.

Публикуются результаты исследований наиболее актуальных проблем в области химии и смежных с нею наук, общих и комплексных проблем технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства, химической технологии, химической промышленности, кибернетики, экономических и гуманитарных наук. Предназначается для научных работников, аспирантов, студентов старших курсов, преподавателей.

Рассмотрены теоретические основы расчета оболочек вращения, круглых пластин, быстровращающихся дисков и оболочек, виброустойчивости валов, описание лабораторных и лабораторно-экспериментальных установок, методики проведения экспериментов и обработки полученных результатов.