Пріоритетні напрямки технологічного розвитку та прогресивні види технологій

- фотохімічні.

Будь-який процес хімічних перетворень складається з трьох послідовних взаємопов'язаних етапів:

1) підведення реагуючих речовин в зону реакції;

2) хімічна реакція;

3) виведення отриманих продуктів із зони реакції.

Сумарна швидкість цього процесу визначається швидкостями перерахованих етапів. Загальна швидкість визначається швидкістю найповільнішого етапу, тому на практиці інтенсифікують швидкість саме цієї стадії для прискорення будь-яких виробничих і технологічних процесів.

Ефективність хіміко-технологічних процесів визначається виходом продукції (Х):

 

, (3.1)

 

Мф – фактична кількість отриманої продукції;

Мт – теоретично можлива кількість продукції.

 

Для хімічних реакцій теоретичний вихід визначається за рівнянню реакції з врахуванням кількості початкової сировини.

 

Вихід продукції в момент рівноваги (Хр) визначається за формулою:

 

Мр – отриманий продукт в момент рівноваги;

 

Мт – теоретично отриманий продукт.

 

,  (3.2)

 

Для незворотних процесів Хр = 1, для зворотних – Хр<1, оскільки рівновага настає при неповному перетворенні реагуючих компонентів в продукти реакції.

 

Для техніко-економічних розрахунків використовується фактичний вихід продукції Хф, який визначається за формулою:

 

(3.3)

 

Фактичний вихід продукції достатньо повно характеризує ступінь досконалості технологічного процесу. Він визначається на основі практичних даних і застосовується для порівняльної оцінки виробництва одного й того ж продукту різними методами, або одним і тим же методом але різними підприємствами. Чим більше Хф, тим вища організація виробництва і тим кращі його економічні показники.

 

Інтенсифікація хіміко-технологічних процесів

Інтенсифікація – прискорення. Прискорення хіміко-технологічних процесів відбувається за наступними факторами:

- підвищення температури;

- застосування каталізаторів;

- підвищення концентрації реагуючих речовин;

- підвищення тиску (доцільно тільки для реакції з газоподібними речовинами);

- переміщення;

-  турбулізація  (дає  можливість  замінити  дуже  повільну  звичайну  дифузію  молекул  примусовим  і  більш швидким хаотичним рухом за рахунок великих швидкостей переміщення взаємодіючих потоків. Супроводжується посиленим перемішуванням мас при одночасному збільшенні поверхні контакту реагуючих речовин).

Основні шляхи інтенсифікації хіміко-технологічних процесів полягають у застосуванні нових способів дії на речовини:

- нейтронне опромінення;

- радіаційне та ультразвукове опромінення;

- надвисокий та наднизький тиск;

- наднизька температура;

- дія відсутності гравітації (космічні технології);

- лазерне опромінення.

Термічні процеси

Термічними називають такі технологічні процеси, у ході яких головним рушієм є теплота. Термічні процеси відбуваються за високих або низьких температур. За цією ознакою ТП поділяють на високотемпературні та низькотемпературні.

Високотемпературні  процеси  –  це  процеси,  які  відбуваються  при  температурі  від  300  до  15000С.  В

промисловості високотемпературні процеси використовуються для отримання:

1) в металургії – чавуну та сталі, кольорових металів;

2) виробництва будівельних матеріалів;

3) переробки (піроліз) палива;

4) отримання кислот у хімічній промисловості;

5) мінеральних добрив;

6) органічних речовин.

Оптимальною температурою може слугувати лише економічно-раціональна. Вибрана з врахуванням мінімального зносу апаратури, вартості конструкційних матеріалів, тепловтрат.

Низькотемпературними називають такі технологічні процеси, для проходження яких сировину охолоджують.

При охолодженні речовин рух атомів і молекул поступово сповільнюється і за температури, що становить -

273,150С зупиняється. Температури близькі до "абсолютного нуля" (-273,150С) називають кріогенними (від грецьк. "кріо" – холод). При охолодженні речовин до дуже низьких температур змінюються їх властивості. Наприклад, гума з еластичної стає крихкою і при ударі молотком розлітається на щепки.

Низькі температури, які використовують у промисловості умовно поділено на чотири області.

Першою  є  область  помірно  низьких  температур  (від  +270С  до  -730С).  У  цьому  діапазоні  температур зберігають продукти харчування. За нею йде область глибокого холоду (від -730С до -2030С). За цих температур розділяють повітря на складові, зріджують кисень, азот тощо. Далі йде область кріогенних температур (від -

2030С  -272,70С). У цьому режимі температур зріджують гелій та інші гази. Нижче від -272,70С лежить область

наднизьких температур.

Низькотемпературні процеси використовують у харчовій промисловості, в енергетиці, ракетобудуванні, в медицині, біології. Навіть у медицині впроваджується кріогенна хірургія, при якій проводять операції майже без виділення крові.

Барометричні процеси

Барометричними (від грецьк. – тягар, вантаж) називають такі технологічні процеси, у ході яких головним рушієм є тиск.

Тиск використовують у ході видобування корисних копалин і передавання їх до місця переробки; для зміни форми та розмірів заготовок (кування, вальцювання, штампування, тощо); для регулювання рівноваги хімічних процесів тощо.

У технології використовують низький та високий тиск. Умовною межею поділу тиску на низький та високий є атмосферний тиск. Для створення обох видів тиску потрібне спеціальне обладнання.

Тиск нижчий від атмосферного називають низьким або вакуумом.

Сутність процесів  під тиском  або  у вакуумі  полягає  у  змінах  умов  протікання  процесів  та  дії  тиску  на структуру,  форму  та  властивості  матеріалів.  Вакуумуванням  очищають  розплавлені  метали  і  сплави  від розчинених у них газів (кисню, азоту, водню), неметалевих включень тощо, підвищують щільність відливків, отриманих литтям.

Високий тиск. Цей вид тиску використовують для перетворення газової, рідинної і твердої сировини на готову продукцію. Стиснені гази займають