Осуществление химических реакций в технологии

Электрохимические методы имеют существенные преимущества перед химическими. В некоторых случаях использование электрической энергии для осуществления химических реакций чрезвычайно упростило технологию получения того или иного продукта, а вм-есте с тем во много раз удешевило его производство и расширило возможности применения, В настоящее время электрохимические способы полностью вытеснили химические способы получения алюминия, магния, натрия, хлора, перекисных соединений и многих других продуктов. Иногда электрохимические способы являются единственно возможными для осуществления процесса, например при покрытии изделий некоторыми металлами и их сплавами, при изготовлении и размножении металлических копий с неметаллических и металлических предметов и др. [c.11]

Проведение определенного процесса в химической технологии состоит в осуществлении самой химической реакции и организации контроля за течением процесса. В свою очередь, для осуществления химической реакции необходимо изучить механизмы этой реакции, а также особенности ее протекания, обусловленные промышленными масштабами процесса. Первая из этих задач по своей постановке не отличается сколь-нибудь принципиально от применения изотопов для излучения механизма химических реакций в лабораторной практике. Что же касается особенностей технологического процесса, то здесь прежде всего над назвать разработку различных операций, сопровождающих проведение химической реакции в промышленности (перемешивание, фильтрование и т. п.). [c.217]

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В ТЕХНОЛОГИИ [c.5]

Сравнение химических и электрохимических методов показывает, что последние обладают весьма существенными преимуществами. Во многих случаях использование электрической энергии для осуществления химических реакций чрезвычайно упростило технологию получения того или иного продукта, а вместе с тем во много раз удешевило его и расширило возможности его применения. Примерами могут служить легкие металлы — алюминий, натрий, магний, которые при получении их химическим путем были очень дороги. [c.10]

Наиболее типичные задачи химической технологии относятся к процессам массопередачи. Как уже говорилось в начале этой книги, отличительной особенностью химика-технолога является умение рассчитывать и эксплуатировать аппараты для производства реагентов, осуществления химических реакций и разделения полученных продуктов. Это умение основывается в значительной степени на знаниях в области массопередачи. Процессы переноса количества движения и тепла встречаются во многих областях техники, но применение процессов массопередачи, как правило, ограничивается химической технологией. Серьезное применение массопередача нашла также в металлургических процессах, а совсем недавно — в аппаратах для высокоскоростных полетов. [c.441]

При проектировании химических производств ведущая роль принадлежит инженеру-технологу и инженеру-механику. Инженер-технолог разрабатывает технологическую схему производства, а инженер-механик подбирает типовое и разрабатывает нетиповое оборудование. Аппараты и машины химических производств предназначаются для осуществления в них какого-либо одного или одновременно нескольких химических, физических или физико-химических процессов (химическая реакция, испарение, конденсация, кристаллизация, выпарка, ректификация, абсорбция, адсорбция, сушка, смешивание, измельчение и т, д.). [c.4]

Для большинства химических реакций силикатной технологии наблюдается сложный многостадийный процесс, трудно поддающийся изучению методами классической термодинамики. Кроме того, конкретный выход продуктов и возможность или невозможность практического осуществления процессов определяется еще и кинетическими факторами. Поэтому принципиальная возможность осуществления процесса, предсказываемая термодинамикой, не всегда реализуется в действительности вследствие влияния кинетических факторов. Таким образом, термодинамические потенциалы могут использоваться для количественной оценки лишь одной стороны явления — меры его движущих сил. [c.238]

Наличие расчетных задач в курсе общей и неорганической химии обосновано необходимостью привить будущим инженерам-технологам навыки количественного расчета и составления мотивированного мнения о возможности проведения химических реакций на практике. Важной целью ввода расчетных задач в программу обучения является необходимость убедить студента с первых дней его профессиональной ориентации в том, что расчет условий всегда должен предшествовать попытке практического осуществления химических процессов. [c.3]

Радиационная полимеризация. Кинетика, а в ряде случаев и природа одного из важнейших в практическом отношении процессов химической технологии — полимеризации органических мономеров — существенно изменяются под действием излучения. Как правило, полимеризация заключается в переходе кратных связей мономеров в одинарные связи полимеров. Очевидно, что подобные процессы характеризуются большей или меньшей энергией активации. Обычно для осуществления цепной реакции полимеризации реакционную среду -подвергают действию видимого УФ-света либо вводят различные катализаторы, благодаря чему в сфере полимеризации образуется некоторое количество свободных радикалов. [c.209]

Пока химик трудится в лаборатории, его интересуют химические реакции и превращения, для изучения и осуществления которых обычно достаточно лабораторного оборудования. На пути от лабораторных экспериментов к опытной установке, а затем к крупномасштабному производству следует решить целый ряд проблем, требующих совместных усилий химиков, технологов, экономистов, математиков, специалистов по измерительной технике, конструкторов аппаратов. Только таким путем удается избежать разработки проектов, которые по тем или иным причинам оказываются нереализованными. Путь от колбы до химического производства является сложным процессом, который, естественно, стремятся сократить как во времени, так и по материальным затратам. Вместе с тем тенденция уменьшения мощности на стадии создания опытных установок и экспериментального строительства часто оказывается главным препятствием для более быстрого внедрения химических идей в производство. Проверка технологического процесса в полузаводских условиях остается довольно дорогим, но необходимым этапом создания технологии. До начала 60-х гг. было принято ступенчатое введение новых методов в крупное промышленное производство в масштабе от 1 к 3 до 1 к 50. В настоящее время в целях сокращения длительности полупромышленных экспериментов число промежуточных стадий уменьшено, и в наши дни нередки переходы от установки в масштабе 1 10 000 непосредственно к крупному предприятию. Например, специальный метод получения высококачественного реактивного топлива, разработанный в ГДР, проверялся на модели в масштабе 1 200 000, а затем сразу был передан в промышленное производство. Благодаря этому затраты времени сократились на 30%. Путь химического процесса от лаборатории до массовой продукции при благоприятных условиях занимает 3—4 года, а в среднем 10 лет. Современное соотношение затрат времени на научное исследование к затратам времени на промышленное внедрение химического метода изменяется от 1 4 (передовые химические концерны США) до 1 10. [c.214]

Скорость любой химической реакции имеет важное практическое значение. Зная скорость реакции, технолог может определить возможность осуществления и проведения той или иной реакции в производстве, эффективность и производительность установленного или запроектированного оборудования и пр. [c.111]

Уменьшение глубины гидрохлорироваиия за однократный процесс (/ ,) приводит, как было показано, к уменьшению потребного для полного превращения сырья реакционного объема, а следовательно, к увеличению производительности реактора. Однако, вместе с тем, уменьшение Р, приводит к увеличению коэффициента рециркуляции сырья, что в определенных условиях может вызвать чрезмерное увеличение общих затрат, связанных с осуществлением рециркуляции. Поэтому выбор величины р1 в рециркуляционных системах должен быть поставлен в зависимость от технико-экономических факторов процесса. Однако при всех условиях степень совершенства технологии и ее экономика будут определяться в значительной степени тем, насколько данная система обеспечивает проведение химической реакции с максимальной скоростью и, следовательно, с наибольшей производительностью. [c.405]

Катализ — главный метод осуществления химических прев-ращений в промышленности, ключ к интенсификации всех связанных с химией производств. Это основа современной технологии в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и фармацевтической промышленности. Большое значение имеет катализ и для процессов в живом организме, где все химические реакции регулируются действием биокатализаторов — ферментов. Поэтому обзоры но общим и специальным вопросам катализа являются важной частью нашего издания. [c.5]

Эффект отдачи и образование горячих атомов, способных вступать во вторичные химические реакции, находят применение для получения высококонцентрированных радиоактивных препаратов без носителя в синтезе радиоактивных препаратов с меткой в определенном положении, в синтезе органических соединений за счет реакций, в которых участвуют образующиеся свободные радикалы (подобный синтез используется для осуществления процессов конденсации и полимеризации в химии и технологии высокомолекулярных соединений). [c.135]

Антрахинон и его производные широко используются в производстве целого ряда органических красителей. Химические реакции, протекающие при этом, весьма сложны и в большинстве случаев изучены мало, что в значительной степени затрудняет осуществление технологии производства. [c.164]

Влияние температуры иа фазовое состояние имеет значение для многих процессов химической технологии. Повышение температуры применяется в химической технике так же, как способ изменения фазового состояния реагирующих веществ, в первую очередь для резкого увеличения скорости диффузии и, следовательно, интенсификации массопередачи. Высокие температуры являются иногда единственным средством практического осуществления многих твердофазных процессов, которые при низких температурах и отсутствии жидкой фазы (расплава), идут с малыми скоростями. К таким процессам относятся, например, спекание н сплавление в производстве керамики, вяжущих веществ, глинозема. Возникновение небольших количеств жидкой фазы при спекании или при сплавлении твердых веществ приводит к значительному возрастанию коэффициентов диффузии и поверхности контакта фаз, в результате чего завершаются химические реакции и окончательно формируется продукт — керамический материал, минерал цементного клинкера, алюминатный спек и т. п. Большую роль в ускорении реакций. между твердыми веществами играет появление и участие в реакциях газовой фазы, также резко увеличивающей скорость диффузии и поверхность соприкосновения фаз. В доменном процессе, например, основные реакции протекают с участием газов (СО2, СО, водорода), которые, подымаясь снизу вверх в печи, омывают зерна твердого материала. [c.198]

Химико-технологический процесс — это такой производственный процесс, при осуществлении которого изменяют химический состав перерабатываемого продукта с целью получения вещества с другими свойствами. Изменение химического состава достигается проведением одной или нескольких химических реакций, в результате которых получаются целевые продукты, отличающиеся по своему строению и свойствам от исходного сырья. При промышленном осуществлении химико-технологических процессов кроме химических реакций дополнительно требуется использование гидродинамических, тепловых, диффузионных и механических процессов. Поэтому химическая технология базируется йа закономерностях общей и органической химии, физики, механики, процессов и аппаратов химической промышленности и других инженерных дисциплин. Химико-технологические процессы лежат в основе производства многих неорганических и органических соединений и занимают важное место в производстве черных, цветных и редких металлов, стекла, цемента и других силикатных материалов, целлюлозы, бумаги и разнообразных пластмасс. [c.213]

В химической технологии химические знания получают практическое осуществление. Ее задачей является создание продуктов потребления химическими методами. Методами механической технологии изменяют форму материалов, сохраняя при этом их состав в химических процессах обрабатываемые вещества подвергаются глубоким превращениям. Техника должна стремиться к удовлетворению непрерывно растущих потребностей человека, облегчению, улучшению и оздоровлению условий его жизни и защите человека от вредных природных воздействий. Получаемая продукция должна приносить человечеству только пользу, к сожалению, она часто служит средством разрушения. Основной целью химической технологии является облагораживание сырья, для чего используются многочисленные физико-химические методы. Следовательно, превращение веществ в химической технологии осуществляется посредством физических воздействий и химических реакций. Поэтому она исключительно многогранна. [c.13]

Для осуществления непрерывных процессов необходимо улучшать не только технологию производства, но и конструкцию оборудования, поскольку его работа увязывается с контрольно-измерительными приборами и средствами автоматизации операций по загрузке сырья, разгрузке продукта и управления ходом химической реакции, проводимой в аппаратуре. [c.6]

Целый ряд вопросов в книгу не вошел. Это касается в первую очередь таких вопросов, как экспериментальные методы исследования кинетики и механизма реакций, способы приготовления катализаторов в лабораторных и технических масштабах, промышленное осуществление каталитических реакций, теория переноса вещества и тепла, играющая большую роль в технологии каталитических реакций, кинетика отдельных реакций синтеза, кинетика электродных процессов и газовая электрохимия. Эти вопросы не вошли в книгу не потому, что мы считали их маловажными, а потому, что они выходили за пределы ограниченной задачи курса — дать наиболее общие взгляды на протекание химического процесса во времени. [c.11]

Важнейшая задача химической технологии — отыскание условий для экономически целесообразного осуществления тех или иных химических реакций в виде технологического процесса при наличии определенных видов сырья. На основании изучения этих реакций в лаборатории, а затем на полузаводской установке [c.3]

Композиционные неорганические мембраны — относительно новое направление развития мембранной технологии — привлекают к себе пристальное внимание благодаря перспективе их применения в новейших технологических разработках. Сочетание катализа с разделением (выделение одного или нескольких продуктов реакции) позволяет существенно изменять такие важные технологические показатели, как степень превращения и селективность процесса. Такое сочетание достигается либо размещением мембраны в слое катализатора (что наиболее часто встречается в современных публикациях), либо размещением слоя катализатора на поверхности мембраны. В последнем случае для осуществления химического превращения используются каталитически активные мембраны. [c.69]

В известной степени этот принцип применяется в тех системах , где продукты реакции образуют новую фазу, легко удаляемую и зоны реакции. Таких процессов в химической технологии очень мало , а в промышленности органического синтеза, особенно в процесса нефтехимического синтеза, и совсем почти нет. Общим методом дл всей химической технологии, позволяющим вести химическую реакн цию в условиях, почти соответствующих тем идеальным, о которых было сказано выше, является осуществление химических процессор с рециркуляцией. [c.14]

Только в одном частном случае идеальный реактор второго рода обращается в идеальный реактор первого рода — это случай, когда реакция протекает без побочных образований, реагенты расходуются в эквимолярных количествах и процесс ведется в реально установившемся режиме. Правда, возможен еще один случай, но он, строго говоря, нереален. Теоретически возможно свести реактор второго рода к реактору первого рода, если работать с бесконечным питанием реактора и со степенью превращения, близкой к нулю. Развитие теоретических принципов рециркуляции привело к установлению явления, при котором ни при каких обстоятельствах не достигается установившееся состояние из-за возрастания количеств рециркулята со скоростью, намного превышающей ее возрастание по обычной экспоненте. Возрастание количества рециркулята здесь происходит по экспоненте со сложным аргументом. Мы его назвали рециркуляционным процессом с нарастающим ускорением мощности. Это явление послужило основой для создания принципов осуществления химических процессов в пульсирующем или волновом режиме, вызванном рециркуляцией. Этой технологии суждено, очевидно, сделаться реальной в будущем, намного ближе подойти к идеальному химическому процессу первого рода и, возможно, добиться практически полной реализации его. Этот вопрос сугубо специальный, на нем мы остановимся ниже. [c.35]

Термодинамические данные являются важной составной частью при решении всех основных проблем теоретической и П ри кладйой химии. Поэтому особенно велико их значение в химии и химической технологии. Достаточно указать на то, что без термодинамической визы вопрос о возможности осуществления химической реакции (да и любого процесса) неразрешим. Поэтому, отдавая должное кинетике процесса, которая зачастую приобретает решающее значение, не следует забывать того, что термодинамика все же является первой среди равных. [c.7]

Эффективным методом интенсификации газожидкостных процессов является, в особенности для многостадийных процессов, при наличии побочных реакций или значительного ингибирующего действия продуктов реакции совместное проведение нескольких консекутивных реакций в едином реакционном объеме или осуществление химической реакции совместно с физическим процессом разделения образующейся реакционной массы Если первый из этих методов известен давно и достаточно широко используется в химической технологии, то реакционно-массообменные процессы и аппараты для их осуществления появились в промышленности не более 20—25 лет тому назад и применяются в основном для периодических вариантов технологических процессов. Последнее обусловлено, по-видимому, тем, что не сформулированЬг основныё принципйИ %е разработаны [c.17]

Основное применение газожидкостное трехфааное псевдоожижение нашло при осуществлении каталитических реакций, где наряду с газообразными и жидким компонентами участвует твердый катализатор. Процесс, рассматриваемый в данной главе, важен для химической технологии. Он может быть использован при гидрировании жидких фракций нефти или непредельных жиров, при синтезах типа Фишера—Тропша (синтез углеводородов из окиси углерода и водорода), а также в ряде других процессов. Обзор таких процессов и способов их промышленного осущестеления опубликован Остер-гардом 1. [c.657]

ХИМИЯ ПЛАЗМЫ. Плазма — ионизованный газ, используется как среда, в которой протекают в[лсокотемператур-ные химические процессы. С помощью плазмы достигают температуры около миллиона градусов. Плазма, используемая в химии, в сравнении с термоядерной считается низкотемпературной (1500—3500 С). Несмотря на это, в химии и химической технологии она дает возможность достижения самых высоких температур. В химии плазма используется как носитель высокой температуры для осуществления эндотермических реакций или воздействия на жаростойкие материалы ири их исследовании. Технически перспективными процессами X. п. считаются окисление атмосферного азота, получение ацетилена электро-крекингом метана и других углеводородов, а также синтез других ценных неорганических и органических соединений. Специальными разделами X. п. является плазменная металлургия — получение особо чистых металлов и неметаллов действием водородной плазмы на оксиды или галогениды металлов, обработка поверхностей металлов кислородной плазмой для получения жаростойких оксидных пленок или очистки поверхности (в случае полимеров). К X. п. примыкают также процессы фотохимии (напр., получение озона). Здесь фотохимический процесс протекает в той же плазме, которая служит источником излучения. [c.275]

Катализ комплексами переходных металлов, получивший заметное применение в промышленности в 50-е гг. XX века, относится к числу важнейших направлений науки и технологии про-мьш1ленного органического синтеза и нефтехимии. Повышенный интерес к гомогенным катализаторам связан с высокой скоростью и селективностью вызываемых ими химических превращений, а также возможностью осуществления новых реакций, трудно реализуемых другими методами. В частности, современное направление нефтехимии и нефтепереработки требует замены высокотемпературных энергоемких процессов гетерогенного катализа на низкотемпературные процессы гомогенного (металлокомплексного) катализа с более высокой селективностью по целевому продукту. [c.500]

Можно констатировать существование двух широких областей практического применения техники псевдоожижения Г) химические реакции и катализ и 2) физические и механические процессы, как, например, сушка твердых частиц [52]. Помимо каталитического крекинга, псевдоожиженный слой в химической технологии применяется для осуществления процесса Фи-шера-Тропша [33], обжига пиритов [114], восстановления и получения фторпроизводных урана [46], Это краткое перечисление далеко не исчерпывает всех областей применения и преследует лишь цели иллюстрации. Зенц и Отмер в своей монографии [133] описывают около двадцати примеров практического применения техники исевдоожижения, а всего их насчитывается более пятидесяти. [c.18]

В конце 50-х гг. в связи с расширением знаний о радиационно-химических реакциях и созданием доступных и достаточно мощных источников ядерных излучений началось осуществление химико-технологич. процессов путем воздействия излучения. Для целей радиационно-химич. технологии используют изотопные установки и ускорители электронов. Излучателями в изотопных установках обычно служат искусственные радиоактивные изотопы с длительным периодом полураспада, в особенности кобальт-60. Большая ироникающая способность гамма-излучения в сочетании с высокой удельной активностью применяемых источников излучения дает возможность достигнуть значительных мощ1Юстей дозы внутри радиационно-химич. аппаратов разнообразного назначения. Для генерирования потоков электронов применяют ускорители электронов. Относительно малая проникающая способность электронов, используемых в Р х., благоприятствует их применению для радиационных воздействий в объектах небольшой толщины, напр, полимерных пленках. Для осуществления энергоемких химич. процессов целесообразно использовать энергию осколков ядерного деления. [c.210]

В настоящее время термодинамические методы находят широкое применение в самых различных областях химии и химической технологии. Как исследователи, работающие в лабораториях, так и инженеры химики, в первую очередь инженеры-проектировщики, постоянно сталкиваются с необходимостью термодинамического рас смотрения различны.х вопросов. Каждый научный работник и каждый инженер, задумывающийся над осуществлением какой-либо новой химической реакции, прежде всего стремится узнать, возможна ли она термодинамически, т. е. насколько положение равновесия этой реакции сдвинуто в сторону образования интересующего его продукта. Пользуясь термодинамическими методами, можно рассчитать теплоты различных химических и физико-химических процессов, температуру, развивающуюся в двигателе, поршневом или реактивном, длину реактора, в котором интересующая нас реакция будет протекать до нужной глубины превращения исходны. веществ, и решить многие другие важные вопросы. По мере того как термохимия и наука о строении молекул накапливают все больше и больше конкретных данных, увеличивается и число вопросов, для которых можно, найти точное решение расчетным путем, не прибегая к экспериментальным исследованиям. Наряду с этим создается возможность отыскания различного рода закономерностей, помощью которых можно проводить вычисления, не имея соответствующих данных, но получая результаты с удовлетворительной для многих целей точностью. Этими обстоятельствами и объясняется широкое проникновение термодинамических вычислений в различные области химии. Б связи с этим книга Беннера Термохимиче-ские расчеты может оказаться полезной для различных кругов читателей. Инженеры найдут здесь простые методы расчета некоторых видов химической аппаратуры, химики-органики — расчеты равновесий важных органических реакций, студенты и аспиранты смогут познакомиться с основами вычислений термодинамических величин по спектроскопическим данным. К достоинствам книги относится конкретность изложения, наличие большого количества задач и примеров. Рекомендуя книгу Беннера всем желающим применять термодинамические методы на практике, мы никак не можем рекомендовать ее для изучения термодинамики. Основные законы термодинамики сформулированы автором во многих случаях недостаточно строго, а рекомендуя различные методы расчета, автор [c.5]

Без химической термодинамики немыслимо правильное и высокоэффективное осуществление процессов в химической технологии — в производстве неорганических веществ, в промышленности органического синтеза, в нефтехимии и углехи-мии, в металлургии и во многих других отраслях промышленности — словом, везде, где приходится сталкиваться с веществами и их взаимодействием. Важнейшее значение имеет выбор оптимальных условий проведения химических реакций (давление, температура, соотношение компонентов) для достижения максимальной производительности аппаратуры при минимальных энергетических затратах. Ограничимся лишь одним, отнюдь не самым важным, примером без термодинамических исследований твердофазных реакций немыслимо теоретическое обоснование процессов производства цемента, керамики, стекла, а также коррозии огнеупоров. Только, располагая значениями термодинамических свойств индивидуальных веществ и растворов, можно найти максимальный выход продуктов реакции в зависимости от состава исходной смеси, температуры, давления, что необходимо для выбора путей промышленного осуществления процессов и для проектирования производственных установок. Термодинамические параметры являются необходимым фундаментом при создании материалов с заданной совокупностью свойств, в частности, материалов для новой техники, которые должны эксплуатироваться в самых различных условиях — при высоких температурах, глубоком вакууме, действии радиации — тугоплавкие соединения, полупроводники, сверхчистые материалы и т. д. (см. например, 31). [c.7]

Одним из важных вопросов любых технологических разработок является перенос условий осуществления процесса в аппаратах различного типоразмера. В области микробиологической технологии следует отказаться от приемов, основанных на теории подобия. Дело в том, что при переходе к аппаратам различных размеров, для каждого из которых характерно свое специфическое распределение концентрационных и температурных полей, в них теоретически невозможно обеспечить одинаковое влияние физических факторов на течение процесса [4]. Если при проведении химической реакции изменение концентрационных или температурных полей в аппаратах в первую очередь приводит к снижению выхода продукта, то в процессе микробиологического срштеза в аналогичной ситуации, кроме возможного снижения выхода целевого продукта, может изменяться его качество (устойчивость, зона оптимума действия и т.- п.). Трудно также [c.5]

Задачу оптимального проектирования химического комбината в принципе, можно решить, выражая соответствующие коэффициенты системы уравнений материальных потоков, составленных согласно теории рециркуляции, через кинетические зависимости соответствующих реакций. Однако, в настоящей главе решение этой задачи мы разбн ваем на две части. Первая часть состоит в нахождении глубины пре-вращёния в каждом реакционном аппарате, соответствующей оптимальной работе всего комбината в целом, т. е, нахождении численного значения определяющих оптимальных параметров химического комбината, а вторая часть—в разработке технически наиболее совре- менной технологии отдельных процессов для достижения глубин пре- вращения, соответствующих оптимальной работе всего комплекса, т, е. вопросов, сэязанных с оптимальным осуществлением частных реакций. [c.431]