Рабочая программа для студентов направления подготовки 050100 (44. 03. 05) Педагогическое образование по профессионально-образовательной программе



страница2/6
Дата17.10.2016
Размер0,92 Mb.
ТипРабочая программа
1   2   3   4   5   6


5.Содержание дисциплины.

I. Общие вопросы химической технологии

Модуль 1. Введение в прикладную химию.

1.1. Основные компоненты химических производств: химическое сырье, энергия, вода. Экономика производства.

Учение о химическом производстве, основные задачи, решаемые химической технологией Современные требования к химическим производствам экономического, структурного и экологического характера. Технологические и технико-экономические показатели химического производства – производительность и интенсивность работы аппаратов, выход продукта, качество готового продукта и его соответствие ГОСТу или техническим условиям (ТУ), расходные коэффициенты по сырью, топливу, электроэнергии, пару, себестоимость продукта. Пути снижения себестоимости химических продуктов, повышение качества продукта и получение продуктов высокой степени чистоты. Роль изучения вопросов химической технологии в системе подготовки учителей химии. 

Сырье, энергия, вода  Понятие о сырье, промежуточном продукте (полупродукте), готовом продукте, отходах производства, комплексном использовании сырья.  Виды и классификация сырья: растительное, минеральное, животное, твердое, жидкое, газообразное, природное и искусственное. Запасы сырья. Подготовка сырья к переработке. Обогащение твердых материалов: методы измельчения, сортировки и обогащения твердого сырья. Флотация, флотационные машины. Концентрированно жидкого сырья. Регенерация отходов производства. Комбинирование производства на основе комплексного использования сырья. Замена пищевого и растительного сырья минеральным. Безотходная технология.  Виды и источники энергии, применяемой в химических производствах. Экономия и пути рационального использования энергии и теплоты реакций. 

Вода и ее использование в химической промышленности. Характеристика природных вод и примесей, содержащихся в них. Временная и постоянная жесткость воды, ее солесодержание, окисляемость. Требования, предъявляемые к качеству питьевой и промышленной воды. Очистка питьевой воды на водопроводных станциях. Подготовка воды к использованию в химической промышленности: отстаивание, фильтрация, коагуляция, смягчение химическими и физико-химическими способами, обессоливание, деаэрация. Устройство ионитных фильтров. Необходимость сокращения расхода воды в промышленности. Оборотная вода, ее охлаждение. Очистка сточных вод для повторного использования. Применение воды в радиационно-химических процессах. Замкнутые системы. 



Модуль 1.2. Теоретические основы химической технологии.

Основные закономерности химической технологии. Реакторы . Понятие о химико-технологическом процессе. Классификация химико-технологических процессов по фазовому состоянию реагентов и продуктов реакции, по характеру химических реакций, по методам обработки и параметрам технологического режима и другим признакам. Равновесие в химико-технологическом процессе и оценка возможностей его смещения. Применение принципа Ле Шателье и правила фаз для определения параметров технологического режима.  Гомогенные процессы. Влияние температуры на скорость реакций. Теоретический и практический выход продукта. Влияние концентраций реагирующих веществ на скорость химико-технологического процесса и выход целевого продукта в гомогенных и гетерогенных процессах. 


Влияние гидродинамической обстановки на скорость процесса. Деление процессов и реакторов по степени перемешивания реагирующих смесей. Типы реакторов и уравнения скоростей процесса. Идеальное вытеснение. Полное смешивание. Реальные процессы и реакторы. Адиабатические, изотермические, политермические процессы и соответствующие им реакторы.  Диффузия в химико-технологических процессах. Закономерности массообмена в гетерогенных процессах: газ—жидкость (Г—Ж), жидкость—твердое (Ж—Т), газ—твердое (Г—Т), многофазные процессы. Основы макрокинетики. Области протекания процессов – кинетическая, диффузионная, переходная. Методы интенсификации гетерогенных, некаталитических процессов. Высокотемпературные гетерогенные процессы. Каталитические процессы и контактные аппараты. Значение катализа в химической промышленности. Типы важнейших каталитических процессов. Гомогенный катализ. Закономерности гетерогенного катализа. Избирательный катализ. Влияние факторов технологического режима на выход продукта каталитического процесса. Свойства твердых катализаторов. Промышленные контактные массы и требования, предъявляемые к ним. Контактные аппараты. 

Модуль 1.3. Экологические проблемы химической технологии.

Охрана природы и очистка промышленных выбросов.  Проблема охраны почвы, воздушного и водного бассейнов от промышленных выбросов. Характеристика газообразных выбросов и стоков химической промышленности. Санитарные нормы содержания вредных веществ в атмосфере и водоемах, установленные в России. Рациональная организация производственного процесса и безотходные технологические схемы – радикальный метод защиты окружающей среды от промышленных загрязнений. Очистка производственных сточных вод. Методы очистки газообразных выбросов химической промышленности. 



Модуль 2. Организация химического производства неметаллических соединений

Модуль 2.1. Производство серной кислоты. Сорта, свойства и области применения серной кислоты. Значение серной кислоты. Сырье сернокислой промышленности и его комплексное использование. Получение оксида серы (IV). Обжиг колчедана как гетерогенный, некаталитический, высокотемпературный процесс в системе Т—Г. Типы печей. Печь кипящего слоя. Контактный способ производства серной кислоты. Очистка и осушка обжигового газа. Окисление оксида серы (IV) как пример простого обратимого гетерогенно-каталитического процесса. Теоретические основы окисления оксида серы (IV). Промышленные катализаторы. Контактные аппараты со стационарными и кипящими слоями катализатора. Хемосорбция оксида серы (VI) в моногидратном абсорбере: оптимальные условия процесса. Устройство абсорбционной аппаратуры. Принципиальная схема производства серной кислоты контактным способом. Тенденции в развитии производства серной кислоты. Установка с двухстадийным контактированием и абсорбцией. Циклические системы. 
Модуль 2.2. Производство аммиака.

Способ Габера, способ Клода, Способ Франка и Каро, способ Серпека, их сравнительный анализ, недостатки и преимущества.

Физико-химические свойства аммиака, его биологическая роль, воздействия е на окружающую среду.

Модуль 2.3.

Производство азотной кислоты Соединения азота и их значение в народном хозяйстве. Методы фиксации атмосферного азота. Синтез оксида азота (II), методы его осуществления и перспективы. Получение азота и кислорода из воздуха глубоким охлаждением и ректификацией жидкого воздуха. Ректификационная колонна. 


Методы получения водорода и азотоводородной смеси для синтеза аммиака. Производство водорода и азотоводородной смеси из природного газа. Типовые методы очистки газов, применяемые в производстве синтетического аммиака. 
Синтез аммиака как пример каталитического процесса с небольшим равновесным выходом продукта, осуществляемого по циклической (круговой) схеме. Теоретические основы синтеза аммиака. Кинетические уравнения. Принципиальная схема производства при среднем давлении. Устройство колонны синтеза – каталитического реактора, работающего при высоких температурах и давлениях. 
Теория каталитического окисления аммиака в оксид азота (II). Избирательный катализ как основной прием осуществления этого процесса. Оптимальные условия каталитического окисления аммиака. Промышленные катализаторы. Устройство контактного аппарата поверхностного контакта (с сетками из сплавов платины). Переработка нитрозных газов в разбавленную и концентрированную азотную кислоту. Условия совместного проведения гомогенного окисления оксида азота (II) и гетерогенного процесса абсорбции оксидов азота. Схема производства разбавленной азотной кислоты как пример технологической схемы с открытой цепью. Прямой синтез концентрированной азотной кислоты. Свойства и применение азотной кислоты. Пути развития и совершенствования синтеза аммиака и производства азотной кислоты. 

Модуль 2.4. Производство минеральных удобрений. 

Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственной продукции. Классификация минеральных удобрений. Физико-химические основы типовых гетерогенных некаталитических процессов в производстве минеральных солей и удобрений. 

Фосфорные удобрения и их классификация. Фосфатное сырье. Гетерогенные процессы и реакции в производстве простого и двойного суперфосфата. Суперфосфатная камера непрерывного действия. Нейтрализация и гранулирование простого суперфосфата. Фосфорная кислота. Экстракционный и электротермический методы получения фосфорной кислоты, их сравнение. Фосфорнокислотное разложение фосфатного сырья. Концентрированные фосфорные удобрения. Двойной суперфосфат.  Азотнокислотное разложение фосфатного сырья с получением сложных удобрений, их свойства и применение. Хемосорбционные процессы, сопровождаемые быстрой необратимой реакцией в производстве аммиачной селитры. Использование теплоты нейтрализации в реакторе (нейтрализаторе) и схемах производства аммиачной селитры. Устройство нейтрализатора. Недостатки аммиачной селитры как удобрения.  Синтез карбамида – некаталитический гетерогенный процесс, осуществляемый при высоком давлении по схемам с частичной рециркуляцией непрореагировавших исходных веществ или по циркуляционной круговой схеме. Свойства и применение карбамида как удобрения, кормового продукта для животных и исходного материала в производстве пластмасс. 

Калийные удобрения, их применение. Физико-химические основы разделения смеси природных солей на примере получения хлорида калия из сильвинита. 
Понятие о микро- и бактериальных удобрениях и перспективы их применения. Кормовые продукты для животных.

Модуль 2.5. Производство силикатных материалов.

Классификация и характеристика продуктов силикатной промышленности. Новые силикатные материалы. Их свойства и значение в народном хозяйстве. Сырье для производства силикатных материалов. Общие приемы его подготовки. Физико-химические основы типовых процессов технологии силикатов. Практическое применение диаграмм состояния в силикатных системах. Типовые процессы технологии силикатов в производстве керамических изделий, портландцемента, стекла и ситаллов. Типы применяемых высокотемпературных реакторов; шахтные печи, туннельная печь, барабанная вращающаяся печь и ванная печь. Технологическая схема производства портландцемента. Стекла, их классификация, зависимость свойств от состава, способа формования стеклоизделий; вытягивание, литье, прокат; выдувание, прессование. Производство автомобильного стекла методом отлива.

Модуль 2.6.Электрохимическое производство.

Применение электрической энергии для осуществления химико-технологических процессов. Электрохимические и электротермические производства.  Электролиз водных растворов и расплавленных среду. Основные технологические показатели электролиза: выход по току, выход по энергии, коэффициент использования энергии, напряжение разложения. Принципы аппаратурного оформления электрохимических процессов. Электролиз раствора хлорида натрия в ваннах с фильтрующей диафрагмой и стальным катодом, в ваннах с ртутным катодом. Продукты электролиза - хлор, водород, едкий натр, их применение. Синтез хлороводорода и получение соляной кислоты. Применение соляной кислоты. Пути развития и совершенствования электрохимических производств. 

Модуль 3. Организация химического производства металлов.

Модуль 3.1. Производство черных металлов

.Сплавы на основе железа, их классификация и свойства. Диаграмма состояния железо-углерод и ее практическое использование. 
Производство чугуна. Сырье в доменном производстве. Химические реакции в доменной печи, их равновесие и кинетика. Устройство доменной печи. Регенераторы и их роль. Оптимальные условия доменного процесса: состав шихты и дутье, температура, давление. Пути интенсификации доменного процесса: применение кислорода, природного газа, агломерация сырья, совершенствование конструкции доменной печи (укрупнение ее размеров, комплексная механизация, автоматизация контроля и управления). Прямое восстановление руд. Применение доменных шлаков и газа. Производство стали. Теоретические основы мартеновского процесса. Устройство мартеновской печи. Интенсификация мартеновского процесса: кислорода, сжатого воздуха, природного газа. Кислородно-конверторный метод выплавки стали, его преимущества и перспективы. Выплавка стали и ферросплавов в электрических печах. 
Модуль 3.2. Производство цветных металлов.

Алюминий. Свойства алюминия и его сплавов, их значение в народном хозяйстве. Руды алюминия. Получение глинозема из бокситов мокрым щелочным методом и методом спекания. Сравнение методов. Производство глинозема, соды, цемента и редких металлов из нефелина как пример полного комплексного использования сырья. Производство алюминия из глинозема электролизом расплава. Теоретические основы процесса. Устройство электролизера с обожженными и самообжигающимися анодами. 

Модуль 4. Переработка и производство органических соединений.

Модуль 4.1. Переработка нефти и природного газа.

Способы добычи нефти и природного газа. Состав нефтей; проблема их комплексного использования. Продукты переработки нефти, их состав и свойства, применение в народном хозяйстве. 
Физические процессы разделения жидких и газовых смесей при прямой гонке нефти. Трубчатые печи и ректификационные, колонны, установки атмосферно-вакуумной перегонки. Продукты прямой гонки нефти. Пути увеличения выхода наиболее ценных нефтепродуктов (бензин) и улучшение их качества. Высокотемпературные методы деструктивной переработки нефти и дистиллятов. Выбор оптимальных условий термического крекинга в зависимости от назначения и состава исходного сырья, химические реакции, продукты крекинга. Каталитический крекинг. Катализаторы. Физико-химические основы многостадийных и многофазовых химических процессов каталитического крекинга. Выбор оптимального режима. Принцип использования движущегося катализатора при каталитическом крекинге. Схема установки каталитического крекинга с совмещенным реактором и регенератором. Производство высокооктанового бензина и ароматических углеводородов методом каталитического риформинга. Применяемые катализаторы. Химические реакции. Методы очистки нефтепродуктов. Нефтехимические комбинаты. 
Классификация газообразных топлив. Природный газ и его применение. Состав попутных нефтяных газов и газов нефтепереработки. Использование природного и нефтяных газов в качестве топлива и химического сырья. 
Модуль 4.2. Промышленный органический синтез 
Сырье органического синтеза. Виды продуктов основного органического синтеза, их характеристика, свойства, значение в народном хозяйстве. Типовые химико-технологические процессы, применяемые в органическом синтезе: гидрирование, окисление, дегидрирование, гидратация, гидролиз, алкирование, нитрование, хлорирование и др. Роль каталитических процессов в органическом синтезе.  Синтез метанола. Физико-химические основы, оптимальные условия процесса. Катализаторы. Принцип построения технологической схемы. Устройство реактора. Аналогия с сущностью и аппаратурным оформлением синтеза аммиака. Свойства и применение метанола.  Синтез этилового спирта прямой гидратацией этилена. Теоретические основы, параметры технологического режима, технологическая схема. Преимущества этого одностадийного каталитического процесса, осуществляемого по циклической схеме, перед другими методами получения этанола. Применение этилового спирта.  Производства бутадиена и изопрена каталитическим дегидрированием бутана и изопентана. Производство стирола из этилбензола.  Производство уксусной кислоты из ацетилена. Стадии производства, их физико-химические основы. Характеристика методов получения ацетилена. Производство ацетилена термоокислительным пиролизом метана. Гидратация ацетилена с получением ацетальдегида. Устройство реактора гидратации. Получение уксусной кислоты каталитическим окислением ацетальдегида. Технологическая схема: устройство реактора окисления. Другие методы производства ацетальдегида.  Производство формальдегида в органической технологии. Производство формальдегида из метанола и из метана природного газа путем селективного катализа. Катализаторы. Применение формальдегида в органической технологии. 
Модуль 5.  Химия и новые материалы. Высокомолекулярные соединения. Значение высокомолекулярных соединений (ВМС) в народном хозяйстве. Общие свойства и классификация высокомолекулярных соединений. Природные, искусственные и синтетические ВМС. Общие закономерности синтеза ВМС. Основные методы получения синтетических ВМС. Физико-химические основы процессов полимеризации и поликонденсации. Классификация, основные свойства и области применения пластических масс. Их преимущества перед другими конструкционными материалами. Сырье для производства пластических масс. Поликонденсационные ВМС и пластмассы на их основе. Синтез фенолформальдегидных ВМС как пример гомогенного каталитического процесса в жидкой фазе. Схема установки непрерывного способа получения новолачных смол. Реактор. Пластмассы на основе конденсационных смол и различных наполнителей.  Полимеризационные ВМС и пластмассы на их основе. Их свойства и применение. Синтез полиэтилена при высоком и низком давлении. Реактор высокого давления. Катализаторы синтеза полиэтилена низкого давления. Полипропилен, поливинил-хлорид, его переработка в винипласт и пластикат. Фторопласты, их преимущества в качестве конструкционных материалов. Полистирол, органическое стекло.  Производство целлюлозы и бумаги. Комплексное использование древесины. Искусственные волокна на основе целлюлозы. Производство вискозного волокна. Стадии процесса, технологическая схема. Получение ацетатных волокон. 
Синтетические волокна, их классификация, основные свойства и применение. Переработка полимерных материалов в волокна. Типовые методы формования химических волокон. Производство лавсана и полиамидного волокна капрон. Виды и основные свойства синтетических каучуков. Производство бутадиен-стирольного каучука эмульсионной сополимеризацией. Теория процесса, технологическая схема, аппаратурное оформление. Полиизопреновый каучук. Его свойства. Стереорегулярные каучуки. 

Виды резиновых изделий, их значение в народном хозяйстве. Переработка каучуков на резину и резиновые изделия. Последовательность операций, их режим. Физико-химические основы процесса вулканизации. Аппаратура. Пути дальнейшего совершенствования процессов в технологии ВМС. 

6. Планы семинарских занятий.

Не предусмотрены учебным планом.


7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).

План лабораторных работ (8 семестр).

Тема лабораторного занятия

Вопросы для самостоятельной подготовки

Краткое содержание работы

Модуль 1. Введение в прикладную химию.

1.1. Основные компоненты химических производств: химическое сырье, энергия, вода



1. Типы химических производств.

2. Типы химического сырья.

3. Типы размещение производства с вязи с потребностями в энергии.

4. Типы размещения производства в связи с потребностями воды.



А Анализ размещения предприятий химической промышленности России.

1.2. Теоретические основы промышленной технологии

1.Равновесие химических реакций. Смещение равновесия. Принцип Ле-Шателеье Брауна и правила фаз для определения параметров технологического режима.

2. Диффузия в химико-технологических процессах. Закономерности массообмена в гетерогенных процессах: газ—жидкость (Г—Ж), жидкость—твердое (Ж—Т), газ—твердое (Г—Т), многофазные процессы. 

3. Каталитические процессы и контактные аппараты. Значение катализа в химической промышленности. Типы важнейших каталитических процессов. Гомогенный катализ. Закономерности гетерогенного катализа.


Решение химических задач.

1. Для равновесной системы:

2SO2 + O2 <=> 2SO3 + Q

определить, в какую сторону сместится равновесие при:

а) увеличении давления,

б) увеличении температуры

в) увеличении концентрации кислорода.

2. Константа равновесия реакции А + В = С + D равна 1. Начальная концентрация [В]0 = [А]0 = 2 моль/л. Сколько процентов вещества А подвергается превращению?

3. Константа равновесия химической реакции H2 + I2 = 2HI при некоторой температуре равна 4. Рассчитайте равновесную концентрацию HI, если исходные концентрации H2 и I2 соответственно равны 0,08 моль/л и 0,1 моль/л.

4. Вычислите, сколько моль водяного пара необходимо ввести на каждый моль оксида углерода (II), чтобы 90% CO превратить в CO2 по реакции

CO(г) + H2O(г) = H2(г) + CO2(г), если константа равновесия реакции K = 1.


1.3. Экологические проблемы промышленного производства

1. Охрана природы и очистка промышленных выбросов. 

2. Характеристика газообразных выбросов и стоков химической промышленности.

3. Санитарные нормы содержания вредных веществ в атмосфере и водоемах, установленные в России.

4.Рациональная организация производственного процесса и безотходные технологические схемы 5.Очистка производственных сточных вод.



Оценка состояния атмосферного воздуха в г.Ишиме, с помощью газоанализатора АНКАТ.


Модуль 2. Организация химического производства неметаллических соединений.

2.1.

Производство серной кислоты.



1.Технологические свойства серной кислоты.

2. Применение серной кислоты и олеума

3.Производство серной кислоты из флотационного колчедана.

4. Химическая и принципиальная схемы производства. 5.Окислительный обжиг колчедана.

6. Контактирование оксида серы (IV). Абсорбция оксида серы (III).

7. Технологическая схема. Производство серной кислоты из серы.

8. Производство серной кислоты из сероводорода. 9. Товарные сорта серной кислоты.


Лабораторный опыт по получению серной кислоты четырехступенчатым контактным способом.

2.2. Производство аммиака.

1.Фиксация азота в биосфере и техносфере.

2. Технологические свойства аммиака.

3. Применение аммиака. Сырье.

4. Химическая и принципиальная схемы производства



Лабораторные опыты по получению аммиака путем вытеснения его из аммониевых солей сильными щелочами. 2NH4CI + Ca(OH)2 = 2NH3 ↑+ CaCl2 + 2H2O или NH4Cl + NaOH = NH3↑ + NaCl + H2O- Читайте подробнее на FB.ru:

2.3. Производство азотной кислоты.

1. Технологические свойства азотной кислоты

2. Применение азотной кислоты. Общая схема производства.

3. Физико-химические основы синтеза азотной кислоты из аммиака.

4. Производство разбавленной азотной кислоты.



Получение азотной кислоты путем разложения калиевой селитры при взаимодействии их с крепкой серной кислотой.


2.4. Производство минеральных удобрений.

1.Агротехническое значение, классификация, ассортимент, масштабы производства.

2.Типовые процессы солевой технологии.

3.Производство калийных удобрений: флотационный и галургический способы.

4. Производство азотных удобрений: производство нитрата аммония, производство карбамида.



Разработка технологических карт получения основных видов минеральных удобрений.

2.5. Производство силикатных материалов.

1.Производство портланд-цемента.

2.Производство воздушной извести.

3. Производство стекла.

4. Производство ситаллов.

5. Производство огнеупоров.

6. Производство керамических материалов.



Составление бизнес плана по открытию производства силикатных материалов на юге Тюменской области.

2.6. Электрохимические производства.

1.Промышленный электролиз: теоретические основы, количественные характеристики процесса.

2.Электролиз водного раствора хлорида натрия с железным и ртутным катодами.

3. Переработка продуктов электролиза.

4.Производство соляной кислоты



Решение задач.

Задача 1. Напишите уравнение реакции окисления дисульфида железа (II) концентрированной азотной кислотой. Составьте: схемы электронного и электронно-ионного баланса.

Задача 2. Напишите уравнения реакций, протекающих в водной среде:

а) Na2SО3 + КМnО4 + Н2SО4 → X + …

б) Х + КОН → ...

Задача 3. Электролиз 400 г 8,5%-ного раствора нитрата серебра продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 25 г. Вычислите массовые доли соединений в растворе, полученном после окончания электролиза, и массы веществ, выделившихся на инертных электродах.





Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал