--PAGE_BREAK--3. 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.
Производства минеральных удобрений и ядохимикатов.
4. Электрохимия
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. Хлорная металлургия.
5. Металлургия
Классификация металлов. Значение металлов в народном хозяйстве. Сырье черной и цветной металлургии. Комплексное использование сульфидного сырья и комбинирование металлургических заводов с сернокислотными. Основные способы получения металлов: пиро- и гидрометаллургия.
Черные металлы. 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.
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.
6. 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.
7. Химическая переработка топлива
Энергетическая проблема, ее современное состояние и перспективы. Сжигание топлива – основной источник загрязнения атмосферы. Водород как топливо.
Топливо как сырье химической промышленности. Виды топлива, их характеристика. Происхождение различных видов топлива.
Переработка твердого топлива. Комплексное использование компонентов твердого топлива при его высокотемпературной декструктивной переработке. Продукты переработки твердого топлива, их значение в народном хозяйстве. Полукоксование угля и сланцев; теоретические основы процесса. Печи полукоксования.
Коксование каменных углей; физико-химические основы этого высокотемпературного многофазного процесса. Устройство коксовой батареи. Периодическая работа коксовой камеры и непрерывная работа коксовой батареи. Механизация и автоматизация процесса коксования. Коксовый газ, его разделение и использование. Процессы конденсации, хемосорбции и абсорбции при переработке коксового газа. Выделение и очистка ароматических углеводородов.
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.
8. 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.
9. 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. Стадии процесса.
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.
IV. Химия и биорегуляция.
1. Химия и создание продуктов питания
Получение кормового белка. Продуценты, методы культивирования и очистки продукта. Биотехнология получения ферментных препаратов. Продуценты ферментов, особенности их отбора и культивирование, выделение и очистка ферментов, применение ферментных препаратов в промышленности, медицине и быту. Технология биосинтеза аминокислот, антибиотиков, органических кислот, витаминов. Получение микробных препаратов — удобрений, стимуляторов и регуляторов роста растений. Микробиологическая трансформация органических соединений. Получение вакцин.
2. Проблема направленного синтеза практически важных продуктов.
Генная инженерия. Уровни и этапы генетической инженерии. Источники ДНК для клонирования. Методы расщепления и воссоединения ДНК. Получение генов. Введение гена в вектор. Перенос генов в клетки организма-реципиента. Идентификация клеток-реципиентов. Экспрессия чужеродных генов в микроорганизмах. Локализованный и сайт-специфичный мутагенез. Генетическая инженерия и конструирование новых организмов-продуцентов. Полученные трансгенных животных и растений. Клонирование многоклеточных организмов.
Клеточная инженерияВозможности клеточной инженерии. Этапы получения гибридных клеток. Гибридомная технология. Получение и применение моноклональных антител. Выведение новых и улучшение существующих сортов растений и штаммов микроорганизмов. Клеточные ассоциации.
Фитобиотехнология. Вегетативное размножение растений методом культур тканей. Топотентность растительных клеток. Использование методов генной инженерии в фитобиотехнологии.
Зообиотехнология. Способы выращивания клеток животных. Трансгенные животные. Получение интерферонов и иммуномодуляторов.
Экологическая биотехнология. Общие показатели загрязненности сточных вод. Аэробные процессы биохимической очистки сточных вод. Очистка сточных вод с использованием биофильтров. Анаэробные процессы переработки отходов. Деградация ксенобиотиков.
Примерная тематика лабораторных работ Флотационное обогащение твердого сырья. Подготовка и анализ воды. Определение влажности, дисперсности и плотности твердых материалов. Определение вязкости и плотности жидкостей. Технический анализ нефтепродуктов. Газовый и хроматографический анализ смесей. Сушка зернистых твердых материалов в кипящем слое. Ректификация бинарных и многокомпонентных жидкостных смесей. Абсорбция газов при пенном режиме. Обжиг сульфидных руд в стационарном и кипящем слоях. Каталитическое окисление оксида серы (IV) в стационарном и кипящем слоях катализатора. Каталитическое окисление аммиака. Синтез соляной кислоты из хлора и водорода. Получение фосфорных удобрений кислотным разложением природных фосфатов. Получение хлорида калия из сильвинита. Анализ минеральных удобрений. Приготовление легкоплавких стекол. Определение химической стойкости силикатных материалов. Получение строительного гипса и его испытание. Получение металлов из их оксидов. Электролитические методы получения никелевого и хромового покрытий на металлах. Электролиз раствора хлорида натрия в ванне с фильтрующей диафрагмой. Электролиз расплава хлорида свинца.
Определение коррозионной стойкости металлов. Исследование скорости окисления металлов при высоких температурах. Пассивация и оксидирование металлов. Фосфатирование металлов. Защита металлов от коррозии нанесением покрытий (эмалирование, лакировка и др.).
Полукоксование н коксование твердого топлива. Пиролиз и крекинг нефтепродуктов. Парофазное окисление парафина, Получение уксусной кислоты. Получение формальдегида. Дегидрирование этилбензола до стирола. Полимеризация стирола. Полимеризация метилметакрилата. Получение фенолформальдегидных (новолаки и резоли) и глифталевых ВМС. Поликонденсация дихлорэтана и тетрасульфида натрия. Изготовление пластмасс и испытание их стойкости. Качественный анализ и физические методы испытания полимеров (определение температуры размягчения, температуры плавления и т. д.).
Литература Основная
1. Соколов Р.С. Химическая технология. М., Владос, 2000.
2. Белоцветов А.В., Бесков С.Д., Ключников Н.Г. Химическая технология. М., Просвещение, 1976.
3. Ключников Н. Г. Практические занятия по химической технологии. М., Просвещение, 1972.
4. Мухленов И.П., Тамбовцева В.Д., Горштейн А.Е. Основы химической технологии. М., Высшая школа, 1975.
5. Мухленов И.П., Кузнецов Д.А., Авербух А.Я. и др. Общая химическая технология, 3-е изд. М., Высшая школа, 1977.
6. Елинов Н.П. Основы биотехнологии.СПБ: Наука, 1995. Биотехнология в 8-ми томах. Под ред. Н.С.Егорова, В.Д. Самуилова. -М.: Высшая школа, 1987-1988.
продолжение
--PAGE_BREAK--