Тема 1. Общие закономерности протекания основных процессов технологии неорганических веществ. Обоснование оптимальных технологических параметров и показателей
Основная химическая промышленность, ее место и роль в народном хозяйстве страны.
Структура отрасли. Важнейшие неорганические продукты.
Особенности сырья для производства неорганических веществ. Современное состояние мировой и отечественной сырьевой базы.
Современное состояние и перспективы развития основной химической промышленности
Проблема комплексного использования сырья.
Вводные понятия теории химико-технологических процессов (ХТП).
ХТП, их классификация. Параметры ХТП.
Структура химических производств. Технологическая схема производства (ТС).
Классификация ТС.
Технологические потоки.
Типы химического оборудования. Основные характеристики оборудования.
Принципы создания новых ХТП и химико-технологических систем (ХТС).
Разработка методов оптимизации процессов химической технологии.
Термодинамический и статический анализы ХТС – основа оптимизации ХТП и ХТС.
Основные принципы создания малоэнергоемких ХТС.
Тема 2. Термодинамика обратимых и необратимых процессов
Основные термодинамические понятия и расчеты, необходимые для решения технологических задач.
Основные термодинамические свойства веществ и параметры химических реакций. Стандартное состояние.
Влияние температуры на термодинамические свойства веществ и параметры химических реакций..
Расчет равновесия в химических системах.
Константа равновесия химической реакции, способы выражения, взаимный пересчет.
Расчет равновесной степени превращения веществ и равновесного состава смеси в идеальных системах.
Расчет неидеальных систем.
Методы расчета изменения энергии Гиббса и констант равновесия химических реакций.
Расчет изменения энергии Гиббса химической реакции и констант равновесия по уравнению изобары, абсолютным энтропиям, высокотемпературным составляющим энтальпии энтропии и Ф-потенциалом.
Реальные газы.
Критическое состояние веществ.
Параметры, характеризующие критические состояние. Сжимаемость газов. Коэффициент сжимаемости.
Летучесть.
Влияние температуры на летучесть.
Расчет равновесия в неидеальных газовых системах.
Статический анализ гетерогенных процессов в системах газ - жидкость.
Однокомпонентные системы (на примере испарения воды, конденсации аммиаки и др.).
Многокомпонентные системы пар-жидкость. Законы Рауля, Генри, Коновалова.
Статический анализ гетерогенных процессов в системах газ – жидкость.
Общая схема статическолго анализа процессов абсорбции и десорбции. Хемосорбционные процессы.
Криогенные циклы.
Классификация циклов криогенных установок.
Идеальный цикл сжижения газа.
Теоретически минимальная работа сжижения газа.
Реальные циклы глубокого охлаждения.
Тема 3. Основы физико-химического анализа гетерогенных систем ж – т
Гетерогенные фазовые равновесия в многокомпонентных системах.
Двойные системы Диаграммы состояния двойных систем.и ее свойства.
Кривые растворимости и плавления с явными и скрытыми максимумами.
Процессы испарения, кристаллизации, охлаждения и нагревания.
Методы расчета по диаграммам двойных систем. Выбор оптимального режима процессов растворения и кристаллизации. Примеры расчета.
Трехкомпонентные системы.
Изображение состава систем.
Диаграммы состояния тройных систем. Политерма, изобара, изотерма. Эвтоника.
Изотермическая кристаллизация.
Системы с кристаллогидратами и двойными солями. Конгруэнтно и инконгруэнтно растворяющиеся двойные соли. Процессы испарения и растворения.
Графическое изображение и расчет процессов производства КCl из сильвинита.
Четырехкомпонентные ситемы.
Типы 4-компонентных систем: простая система, взаимная пара солей. Центральная проекция.
Проекции изотермы растворимости системы с кристаллогидратами и двойными солями.
Конгруэнтные и инконгуэнтные процессы.
Пути кристаллизации в квадратной диаграммах при изотермическом испарении.
Обменное разложение солей.
Примеры построения диаграмм.
Тема 4. Некоторые методы химико-технологической переработки в технологии неорганических веществ
Термохимические процессы.
Газификация топлива. Крекинг и конверсия углеводородных газов. Плазмохимические процессы синтеза неорганических веществ. Обжиг. Виды обжига твердого сырья. Факторы, влияющие на скорость обжига.
Плавление солей в производствах аммиачной селитры и нитроаммофоса (гидрохимическое обесфторивание фосфатов, кальцинация известняка и гидрокарбоната).
Твердофазные взаимодействия.
Термодинамическая оценка твердофазных взаимодействий.
Механизм твердофазных реакций. Физико-химические факторы, определяющие механизм твердофазных реакций.
Активное состояние реагентов и его роль в твердофазных процессах. Активирование твердофазных реагетов изменением их химической и термодинамической предыстории.
Растворение твердых веществ.
Виды процессов растворения: физическое растворение, химическое растворение, выщелачивание.
Скорость растворения и пути ее повышения.
Процессы растворения фосфатных руд в производстве удобрений сернокислотным и азотокислотным методами.
Кристаллизация.
Выпаривание водных растворов солей.Стадии процесса кристаллизации.
Кинетика кристаллизации. Интенсификация процессов кристаллизации.
Промышленные методы кристаллизации. Кристаллизация солей из растворов и расплавов.
Свойства кристаллических тел.
Очистка растворов осаждением примесей в нерастворимой форме.
Разделение солей. Ионный обмен.
Экстрагирование органическими растворителями.
Флотация. Гидросепарация.
Гранулирование.
Гранулирование - основной метод улучшения физико-химических свойств порошкообразных материалов.
Гигроскопичность и слеживаемость неорганических солей и удобрений.
Промышленные методы гранулирования.
Механизм процесса гранулирования.
Тема 5. Общие принципы управления и совершенствования химико-технологических процессов технологии неорганических веществ
Оценка достоверности исходных физико-химических и технологических данных.
Энерготехнологический и эксергетический анализ установок большой единичной мощности.
Управление агрегатами большой мощности.
Технологические и физико-химические предложения совершенствования производств технологии неорганических веществ.
Метод оптимизации химико-технологических процессов.