Преподаватель: Передриенко Георгий Анатольевич

e - mail преподавателя: [e-mail]

Задания для самостоятельного изучения учебной дисциплины: «Химия»

до 28 декабря 2021 г. (4 часа)

 После 28 декабря 2021 года на проверку работы не принимаются.

Раздел 3. Химия в жизни общества.

Тема 3.1. Применение химических веществ.

Выполнить задания №№ 1 – 4.

ЗАДАНИЕ 1. (практическая часть – самостоятельная работа студентов) – 2 часа

1. Задания для самостоятельного решения, используя теоретический материал.

Ответить на вопросы:

1. Что такое технология?

2. Что такое сырье, промежуточный продукт, побочный продукт и отходы химического производства?

3. Каковы основные требования к химическому производству?

4. Что такое системный подход?

5. Что такое химико-технологическая система?

6. Что такое химическая безопасность? Приведите примеры.

7. Каковы научные основы химического производства?

8. Какова роль воды для химического производства?

9. Каковы основные стадии химического производства? Опишите их характеристики.

10. Что называется химически опасным объектом?

11. Какие процессы химической технологии являются потенциально опасными?

12. Какие отходы существуют на химических предприятиях?

ЗАДАНИЕ 2. Изучить теоретический материал.

 

Лекция № 1 - 2 часа.

План.

1. Химия и производство. Химическая промышленность и химические технологии. Сырье для химической промышленности.

2.Вода в химической промышленности. Энергия для химического производства.

3. Научные принципы химического производства. Защита окружающей среды и охрана труда при химическом производстве.

4. Основные стадии химического производства.

5. Сравнение производства аммиака и метанола.

1.  «Технология – учение о выгодных (т. е. поглощающих наименее труда людского и энергии природы) приемах переработки природных ресурсов в продукты, потребные (необходимые, или полезные, или удобные) для применения в жизни людей», – так начинается статья «Технология», написанная Д. И. Менделеевым в Энциклопедическом словаре под редакцией Ф. А. Брокгауза и И. А. Ефрона.

Происхождение слова «технология» (гр. technos – искусство, ремесло и

«logos» – учение, наука) вполне отвечает его содержанию: учение об умении, искусстве перерабатывать исходные вещества в полезные продукты.

Химическая технология – естественная, прикладная наука о способах и процессах производства продуктов (предметов потребления и средств производства), осуществляемых с участием химических превращений технически, экономически и социально целесообразным путем.

Как естественная наука химическая технология изучает материальные

явления и объекты. Как прикладная наука – изучает производство.

По своей сути химическая технология представляет собой переработку,

в процессе которой превалируют химические и физико-химические явления, что приводит к коренному изменению состава, свойств и строения веществ.

В химии соединения, участвующие в химическом превращении, назы-

ваются веществами. В химической технологии компоненты реагирующей

системы получают технологическое наименование.

Сырьем называют исходный материал, поступающий на переработку

и обладающий стоимостью.

Образующиеся в ходе реакций вещества называют продуктами.

Сырье обычно состоит из полезного компонента и примесей: сырье = полезный компонент + примеси.

Продукт, ради которого организовано производство, называется целевым, и соответственно реакция, в которой он образуется, называется целевой.

Все остальные продукты получают наименование побочных.

Полупродукт (полуфабрикат) – продукт, прошедший частичную промышленную обработку.

Вспомогательные материалы – это вещества, которые не принимают участия в химическом превращении, но используются при разделении реакционных смесей или очистке продукта или исходного сырья от примесей (растворители, адсорбенты, экстрагенты и пр.). В группу вспомогательных материалов включают также катализаторы, ингибиторы, инициаторы.

Отходы – примеси и остатки сырья, отработанные вспомогательные материалы, побочные продукты, которые частично или полностью утратили свои качества и более не соответствуют стандартам. Понятие технологический режим означает оптимальные условия проведения процесса.

Химическую технологию классифицируют на основе различных признаков – по характеру используемых технологических процессов, происхождению и характеру сырья, характеру и потребительским свойствам

продуктов.

По отраслям, как они исторически сформировались в хозяйственной жизни, химическую технологию разделяют на два класса:

А. Неорганическая химическая технология:

1) основной неорганический синтез – производство кислот, щелочей,

солей и минеральных продуктов;

2) тонкий неорганический синтез – производство неорганических

препаратов, реактивов, редких элементов, материалов электроники, лекар-

ственных веществ и др.;

3) ядерно-химическая технология;

4) металлургия – производство черных и цветных металлов;

5) силикатные производства – производства вяжущих материалов, ке-

рамических изделий, стекла.

Б. Органическая химическая технология:

1) переработка нефти и газа – первичная переработка (первичное разделение, очистка, облагораживание) газообразных, жидких и твердых природных углеводородов (ископаемого топливного сырья);

2) нефтехимический синтез – производство органических продуктов и

полупродуктов на основе переработки газообразных жидких и твердых углеводородов, а также на основе оксидов углерода и водорода;

3) основной органический синтез – производство органических продуктов на основе, главным образом, углеводородного сырья;

4) биотехнология – производство кормовых дрожжей, аминокислот, ферментов, антибиотиков и др. на основе биологических процессов;

5) тонкий органический синтез – производство органических препаратов, реактивов, лекарственных веществ, средств защиты растений и др.;

6) высокомолекулярная технология – получение высокомолекулярных соединений (синтетический каучук, пластмассы, химические волокна,

пленкообразующие вещества);

7) технологии переработки растительного и животного сырья.

Приведенная классификация основана на том, что в указанных процессах переработки сырья в продукты происходит коренное изменение состава, свойств и строения участвующих веществ, т. е. химическое превращение или физико-химический процесс.

Объектом исследования химической технологии является химическое производство. Основное назначение химического производства – получение

продукта, при этом химическое производство является многофункциональным.

Общие требования к химическому производству:

· получение в процессе производства необходимого продукта;

· экологическая безопасность;

· безопасность и надежность эксплуатации;

· максимальное использование сырья и энергии;

· максимальная производительность труда.

Химическое производство – совокупность машин, аппаратов и других устройств, связанных между собой материальными трубопроводами и паропроводами, линиями электрическими, транспортными и связи (для информации и управления). Все они взаимосвязаны и функционируют вместе, обеспечивая получение продукции и выполняя другие функции производства. Такой объект называется системой.

Система – совокупность элементов и связей между ними, функционирующая как единое целое.

Системный подход ( гр. susthma – сочетание) является наиболее современным методом исследования. Основная задача в методологии системного подхода заключается в определении элементного состава и такой структуры системы, которые обеспечат полную совместимость элементов внутри системы и совместимость последней с внешней средой, а также достижение высоких результатов функционирования системы.

В химическом производстве элементы – это машины, аппараты и другие устройства; связи – это материальные трубопроводы, паропроводы и прочие, которые соединяют машины, аппараты, устройства. В элементах происходит превращение потоков (изменение их состояния – разделение, смешение, сжатие, нагрев, химические превращения и т. д.). По связям потоки (материальные, тепловые, энергетические) передаются из одного элемента в другой. Это позволяет представить химическое производство как химико-технологическую систему.

Для изучения состава и структуры систем используют метод декомпозиции (расчленение целого на части); для изучения свойств системы используют метод стратификации.

В настоящее время при описании систем используют их стратифицированное (послойное) представление. Название «стратификация» происходит от латинского stratum – настил и facere – делать. Появление метода связано с невозможностью получения детального описания системы из-за великого множества свойств самой системы и ее элементов, а также неоднозначного их поведения при изменении условий функционирования.

К числу основных уровней стратификации можно отнести морфологический (изучение структуры системы), функциональный (изучение состояния системы как совокупности свойств, позволяющее прогнозировать

ее поведение), процессуальный (изучение протекающих в системе процессов) и информационный (как знание информационных характеристик системы, связанных с ее управлением).

Системный подход включает три уровня (страты) изучения системы в

целом:

- собственный уровень, т. е. изучение общего поведения системы, ее интегративных характеристик, исключая вопросы структуры;

- высший уровень, на котором изучаемая система рассматривается в ее взаимодействии с другими системами (окружающей средой), т. е. исследуется влияние внешних связей на характеристики системы;

- низший уровень, когда исследуются все элементы и внутренние связи системы, эффективность функционирования элементов, выявляются их недостатки (диагностика), определяется степень влияния низшего уровня структуры на интегративные свойства системы и пр.

Под  химической безопасностью понимается совокупность определенных свойств объектов окружающей среды и создаваемых регламентируемых условий, при которых, с учетом экономических и социальных факторов и научно обоснованных допустимых дозовых нагрузок химических вредных веществ, удерживается на разумно низком, минимально возможном, уровне риск возникновения аварии на химическом опасном объекте, а также риск прямого или косвенного воздействия этих веществ на окружающую среду и человека, и исключаются отдаленные последствия воздействия химических вредных веществ для настоящих и последующих поколений.

Учитывая специфические особенности химической опасности, проявляющиеся в аварийном и/или систематическом загрязнении окружающей

природной среды В. А. Легасов сформулировал принципы химической безопасности. Один из которых гласит: система обеспечения химической безопасности должна опираться на анализ и управление химическими рисками, исходя из базового положения о приемлемых уровнях риска взамен существовавших ранее подходов к обеспечению полной (абсолютной) безопасности. В основу выбора подходов к оценке риска положена концепция многосредового воздействия с учетом взаимного влияния сред.