Основные понятия химической технологии

Наука ОХТ, как любая другая наука, пользуется своей терминологией, которой должен владеть каждый инженер-технолог. Основными понятиями химической технологии являются:

- химическое производство – совокупность процессов и операций, осуществляемых в машинах и аппаратах и предназначенных для переработки сырья путем химических превращений в необходимый продукт.

- химико-технологический процесс (ХТП) – часть химического производства, состоящая из трех основных стадий: подготовка сырья, химическое превращение, разделение реакционной смеси.

- целевой продукт – продукт, ради которого организован данный ХТП. Все остальные продукты называют побочными. Побочные продукты могут получаться как в целевой, так и в побочных реакциях. Если побочный продукт не находит применения, его называют отбросом; если он может использоваться или используется, то его называют отходом или вторичным сырьем. Если целевой продукт используется в качестве исходного материала на другой стадии данного производства, то он называется полупродуктом.

- сырье - исходный материал, поступающий на переработку и обладающий стоимостью. Вещество, принимающее непосредственное участие в целевой химической реакции, называется реагентом. Реагент – это главный, но не единственный компонент сырья. Все компоненты сырья, которые не участвуют в целевой реакции, называют, обычно, примесями.

В технологии часто пользуются понятиями «превращенный» и «непревращенный» реагент. Превращенный реагент – это то количество реагента, которое вступило в реакции (как целевые, так и побочные). Непревращенный реагент – это то количество реагента, которое выходит из реактора в непревращенном, первоначальном состоянии. Сумма масс превращенного и непревращенного реагента (плюс потери реагента, если таковые имеются) равна массе поданного в реактор реагента.

- вспомогательные материалы – химические вещества, которые обеспечивают нормальное протекание ХТП (катализаторы, растворители и др.).

- исходная смесь – смесь веществ, поступающих в реактор, на стадию химического превращения.

- реакционная смесь – смесь веществ, находящихся в реакторе или выгружаемых из него. Ее состав меняется в процессе реакции. Мы можем говорить о составе реакционной смеси в определенный момент времени от начала реакции.

Пример: Используем технологические термины для описания процесса окисления аммиака в производстве азотной кислоты.

 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
   4NH3 + 4O2 → 2N2O + 6H2O
 
Первая реакция является целевой, две другие – побочные. Оксид азота (II) – NO –целевой продукт на стадии окисления аммиака и полупродукт в производстве азотной кислоты. Вода, азот и оксид азота (I) – побочные продукты. Реагентами в этом процессе являются аммиак и кислород; сырьем – аммиак, содержащий некоторое количество примесей, и воздух, в котором примесями являются азот и другие газы. Вспомогательным материалом является платина, используемая в процессе в качестве селективного катализатора, ускоряющего только первую реакцию. Исходная смесь представляет собой аммиачно-воздушную смесь с содержанием аммиака 9,5 – 11,5 % об. Реакционная смесь – нитрозные газы, содержащие NO, N2O, N2, пары H2O, а также непревращенные О2 и NН3.