П ПРАКТИКУМ

В ДЛЯ ВУ ЗОВ

Р.С. Соколов

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

ПО ХИМИЧЕСКОЙ

ТЕХНОЛОГИИ

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений

Москва

ГУМАНИТАРНЫЙ

ИЗДАТЕЛЬСКИЙ

ЦЕНТР

ВЛАДОС

2004 УДК 66(075.8) ББК 35я73 С59 Соколов Р.С.

С59 Практические работы по химической технологии :

учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Р.С. Со колов. — М. : Гуманитар. изд. цетр ВЛАДОС, 2004. — 271 с. : ил.

ISBN 5 691 01179 0.

Агентство CIP РГБ.

Пособие обеспечивает практическую работу студентов на семи нарских занятиях, их самостоятельную домашнюю работу над ин дивидуальными заданиями и выполнение лабораторного практику ма. Состоит из трех разделов. В первом разделе приводятся планы семинаров и освещается методика работы на них, во втором пред ставлены тексты комплексных домашних заданий и указания по их выполнению, третий раздел представляет руководство по выпол нению лабораторного практикума. Предназначено для студентов химических и биолого химических специальностей педагогических вузов.

УДК 66(075.8) ББК 35я © Соколов Р.С., © ООО «Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС», © Серия «Практикум для вузов» и серий ное оформление. ООО «Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС», © Художественное оформление. ООО «Гу манитарный издательский центр ВЛАДОС», © Макет. ООО «Гуманитарный издательс ISBN 5 691 01179 0 кий центр ВЛАДОС»,

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

I. СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Единицы физических величин, используемые в химической технологии

Методика работы на семинарских занятиях

Планы семинарских занятий

Семинар № 1. Химическое производство, его структура и организация.

Семинар № 2. Химическое сырье и методы его переработки.... Семинар № 3. Экономика химического производства

Семинар № 4. Производство серной кислоты и олеума

Семинар № 5. Производство аммиака

Семинар № 6. Производство разбавленной и концентрированной азотной кислоты

Семинар N 7. Производство азотных и калийных минеральных удобрений

Семинар № 8. Производство фосфорных и комплексных минеральных удобрений

Семинар № 9. Электрохимические производства. Производство хлористого водорода и соляной кислоты

Семинар № 10. Металлургические процессы. Производство аллюминия

Семинар № 11. Производство чугуна и стали

Семинар № 12. Химическое топливо.

Переработка нефти и нефтепродуктов

Семинар № 13. Переработка твердого топлива.

Коксохимическое производство

Семинар № 14. Производство и переработка газообразного топлива

Семинар № 15. Промышленный органический синтез (I). Производства на основе синтез газа, алканов и алкенов

Семинар № 16. Промышленный органический синтез (II). Производства на основе ацетилена и аренов................. Семинар № 17. Производство высокомолекулярных соединений и полимерных материалов (I). Производство пластических масс

Семинар № 18. Производство высокомолекулярных соединений и полимерных материалов (II). Производство химических волокон и эластомеров........

II. КОМПЛЕКСНЫЕ ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ

Цель и структура комплексных домашних заданий................ Содержание комплексного домашнего задания

Методика работы при выполнении задания

Пример выполнения комплексного домашнего задания

Тексты комплексных домашний заданий

Задание № 1. Производство серной кислоты и олеума............. Задание № 2. Производство аммиака и азотной кислоты......... Задание № 3. Производство минеральных удобрений.............. Задание № 4. Промышленный электролиз.

Производство гидроксидов натрия и калия, хлора и водорода

Задание № 5. Производство глинозема и алюминия............... Задание № 6. Производство чугуна и стали

Задание № 7. Переработка нефти и нефтепродуктов............... Задание № 8. Переработка твердого и газообразного топлива... III. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Цель и содержание лабораторного практикума

Порядок выполнения лабораторных работ.

Техника безопасности при выполнении работ

Литература

Лабораторные работы

Работа № 1. Гранулометрический анализ и флотация твердого сырья

1. Определение гранулометрического состава сырья............... 2. Флотационное обогащение сырья

Работа № 2. Ректификация жидких двойных смесей............ Работа № 3.Анализ и подготовка технической воды.............. 1. Технический анализ водопроводной воды

2. Умягчение водопроводой воды

Работа № 4. Анализ газовых смесей

Работа № 5. Получение серной кислоты и олеума контактным способом

Работа № 6. Получение азотной кислоты окислением аммиака

Работа № 7. Получение нитрата аммония и сульфата аммония

Работа № 8. Получение и анализ двойного суперфосфата...... Работа № 9. Выделение хлорида калия из сильвинита.......... Работа № 10. Получение синтетической соляной кислоты..... Работа № 11. Получение гидроксида натрия, хлора и водорода

Работа № 12. Полукоксование твердого топлива.................. Работа № 13. Каталитический крекинг керосина................. Работа № 14. Конверсия природного газа

Работа №15. Получение стирола из этилбензола.................. Работа № 16. Получение бутадиена 1,3 из этанола.............. Работа № 17. Получение уксусной кислоты окислением ацетальдегида

Работа № 18. Получение фенол формальдегидных полимеров

Работа № 19. Получение полистирола

Приложение

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее пособие дополняет учебно методический ком плекс по химической технологии, основой которого стал учебник Р.С.Соколова «Химическая технология», изданный в 2000 и 2003 годах.

Пособие обеспечивает выполнение всех видов практичес ких работ студентами химических, биолого химических и других специальностей педагогических университетов и ин ститутов, где содержится курс химической технологии.

Изучение химической технологии в педвузах предпола гает не только ознакомление с теоретическими основами этой дисциплины по учебнику, но и активную самостоятельную, в том числе экспериментальную, работу студентов над мате риалом курса. В результате этой работы студенты приобре тают навыки анализа химико технологических процессов изучаемых производств, решения технологических задач и моделирования химико технологических процессов в лабо раторных условиях.

В программах по химической технологии для педагогичес ких вузов предусмотрены семинарские занятия по основным темам курса, индивидуальные домашние задания и лабора торные работы в виде отдельного лабораторного практикума.

Данное пособие включает все необходимые разделы.

I. СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ

На семинарских занятиях происходит углубление знаний, полученных при изучении теоретического курса, установле ние связей между теоретическим материалом и методами расчета основных технологических характеристик производ ства, усвоение методов графической интерпретации химико технологических процессов, привитие навыков решения тех нологических задач.

Семинарские занятия охватывают материал всех важней ших общетеоретических разделов курса и основных изуча емых в нем производств.

Единицы физических величин, используемые Для технологических расчетов большое значение имеет правильный выбор единиц измерения физических величин, в том числе параметров химико технологического процесса (массы, объема, температуры, давления, расхода реагентов и др.). В настоящее время для измерения физических вели чин принята международная система единиц СИ (система ин тернациональная). Основными единицами в ней являются:

длины — метр (м), массы — килограмм (кг), времени — се кунда (с), температуры — кельвин (К), силы тока — ампер (А), количества вещества — моль (моль). Все остальные еди ницы в ней являются производными от основных. Их пере чень задан стандартом 1052 78.

Химическое производство имеет дело с весьма значитель ными массами и объемами перерабатываемых и производи мых продуктов. Кроме того, для оценки работы аппаратов, цехов и предприятий в целом требуется использовать более крупные, чем секунда, единицы времени. Поэтому в хими ко технологических расчетах, наряду с единицами СИ, ис пользуются и другие.

Единица массы — килограмм (кг), тонна (т).

Единица количества вещества — киломоль (кмоль), тон намоль (тмоль).

Единица объема — кубический метр (м3), в виде исклю чения — литр (л). При расчетах с участием газообразных ве ществ их объем, если это не оговорено, относят к нормаль ным условиям — 273K и 9,8•104Па, обозначая нм3. В этих расчетах объем 1 киломоля составляет 22,4 нм3 и 1 тоннамо ля — 22400 нм3.

Единица давления — паскаль (Па, Н/м2), мегапаскаль (МПа). Учитывая сохранившуюся калибровку измеритель ных приборов, применяемых в химической аппаратуре, ис пользуют также такие единицы, как техническая атмосфе ра для избыточного давления и мм.рт.столба для остаточного давления. Одна техническая атмосфера (1 кг/см2) соответ ствует 98,0665 кПа, 1 мм. рт. столба — 133,322 Па. При тех нических расчетах с достаточной степенью точности 1 тех ническая атмосфера (ат) = 105 Па = 0,1 МПа.

Единица температуры — градус Цельсия (оC), а для низ ких (ниже 100о) и очень высоких (выше 2000о) — кельвин (K).

Соотношение между шкалами: (оC) = Т (K) – 273.

Единица энергии (работы) — килоджоуль (кДж), кило ваттчас (кВт • ч), в виде исключения — килокалория (ккал).

Соотношение между единицами:

1 кДж = 2,78•10–4 кВт • ч.

1 ккал = 4,1868 кДж.

1 кДж = 0,2388 ккал.

Единица мощности — киловатт (кВт).

Единица времени — секунда (с), час (ч), сутки (сут.). Для расчета производительности цеха, предприятия — год (г).

Единица количества электричества — ампер час (А.ч).

Так как 1 А.ч = 3600 Кл (кулонов), то постоянная Фарадея в этой шкале равна 26,8 А. ч/моль.

При решении технологических задач следует использо вать одни и те же общепринятые обозначения физических величин, избегая применения обезличенных обозначений типаX (икс), Y (игрек) и т.п., что позволит правильно по нять физический смысл выполняемых при расчете опера ций. В таблице приведены принятые в технологических расчетах обозначения физических величин и их размер ности.

Название и обозначение величины Выход продукта Давление, Р Интенсивность, И Интенсивность катализатора Количество вещества Количество теплоты Количество электричества Масса, массовая доля Мощность Мощность аппарата Напряжение, Е Объемная доля Объемная скорость Производительность Потенциал электрический Расходный коэффициент по сырью, РКс Расходный коэффициент по энергии, РКэ Работа, энергия, А Сила тока Селективность Степень конверсии, Х Для успешной работы на семинарских занятиях можно рекомендовать студентам ряд методических приемов.

1. При подготовке к семинару необходимо повторить теоре тический материал соответствующей темы, обратив особое вни мание на связь физико химических основ изучаемого процес са с его технологическим оформлением и параметрами процесса. Это позволит на занятии более свободно ориентиро