книги / Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза

производств, а также последствия производства продуктов по исполь­ зуемой в настоящее время технологии, позволяющей во многих слу­ чаях только 10 % сырья доводить до готовой продукции, а 90 % сырья превращать в отходы, загрязняющие окружающую среду.

Вгуманитарных дисциплинах, преподаваемых в техническом вузе, должны, по нашему мнению, отражаться воспитательные, ча­ стично экологические и социально-экономические стороны про­ блемы, в экономических —экономические, социально-экономиче­ ские, частично экологические и правовые. Экологические, социально-экономические и правовые аспекты рассматриваются также в курсе «Основы промышленной экологии».

Во всех специальных дисциплинах специальности «Химическая технология органических веществ» большое внимание уделяется во­ просам реализации принципов создания безотходных ресурсо-

иэнергосберегающих технологий. В частности, в курсе «Теорети­ ческие основы реакционных процессов» наибольшее внимание уде­ ляется реализации следующих принципов: созданию малосгадийных и в пределе одностадийных химических процессов; разработке процессов, имеющих высокую избирательность (селективность); применению методов, позволяющих одновременно получать не­ сколько целевых продуктов; совмещению нескольких реакций, на­ правленных на получение одного и того же продукта; разработке процессов с малым энергопотреблением. Реализация этих принци­ пов базируется на глубоком изучении термодинамики реакцион­ ных процессов, подборе соответствующих каталитических систем

ивыборе оптимальных условий проведения реакций на основе выявления кинетических закономерностей.

Вкурсе «Теоретические основы и технологические принципы совмещенных реакционно-массообменных процессов» рассматри­ вается реализация следующих принципов: разработка методов по­ лучения продуктов, позволяющих более полно использовать сырье; разработка процессов, имеющих высокую избирательность (селек­ тивность); использование рециркуляции по компонентам, вещест­ вам или потокам; применение совмещенных процессов; разработ­ ка процессов с малым энергопотреблением, полнота использования энергии системы; разработка технологий с минимальным расходом воды и использованием ее кругооборота. При осуществлении ре­ акций и массообменных процессов в одном аппарате удается снять термодинамические ограничения, в частности, за счет отвода про­ дуктов реакции в виде дистиллята или кубового продукта дости­

гать конверсии до 100%. За счет интенсификации процессов массообмена можно повышать концентрацию реагентов в зоне реак­ ции, что приводит к увеличению конверсии. При таком совмещении удается также использовать теплоту реакций для осуществления мас­ сообменных процессов.

Водном из основных курсов «Физико-химические основы

итехнологические принципы процессов разделения» рассматрива­ ются подходы реализации следующих принципов:

Фразработка методов получения продуктов, позволяющих более полно использовать сырье;

Фприменение рециркуляции по компонентам, веществам или по­ токам;

Фиспользование совмещенных процессов;

Фполнота выделения всех продуктов из реакционной смеси;

Фразработка процессов с малым энергопотреблением;

Фполнота использования энергии системы;

Фразработка технологий с минимальным расходом воды и ис­ пользованием ее кругооборота;

Фприменение непрерывных процессов.

В этом курсе рассматриваются вопросы создания технологии разделения на основе изучения физико-химических свойств разде­ ляемых смесей, различных подсистем и чистых компонентов; раз­ рабатывается оптимальная технология, на основе которой удается выделить в чистом виде как все продукты реакций, так и непрореаги­ ровавшее сырье, возвращаемое в реактор, причем, как правило, вы­ бирается та технологическая схема, по которой удается разделить исходную смесь с минимальными расходами энергии и воды. Вода в данном случае может использоваться в качестве хладагента,экс­ трагента, экстрактивного агента, а также для других целей, поэто­ му предусматривается ее многократное применение. Как правило, разрабатывается технология для непрерывного производства, так как при периодическом способе практически невозможно разделить полиазеотропные смеси на чистые компоненты.

В курсе «Основы проектирования и оборудование заводов ос­ новного органического и нефтехимического синтеза» рассматри­ ваются вопросы выбора и расчета оборудования, необходимого для реализации всех принципов, в том числе с применением ЭВМ. Здесь особое внимание уделяется реализации следующих прин­ ципов: применению аппаратов и технологических линий большой единичной мощности; обеспечению высокой надежности обору­

дования; использованию рециркуляции по веществам и потокам; применению совмещенных процессов; разработке процессов с ма­ лым энергопотреблением. При проектировании безотходных про­ изводств с применением ЭВМ предусматривается расчет опти­ мальных параметров работы и размеров аппаратов, а также их надежности в процессе функционирования.

Инаконец, в курсе «Технология основного органического

инефтехимического синтеза», являющемся обобщающим или син­ тетическим курсом, в котором используются все ранее получен­ ные знания, подробно рассматриваются все принципы создания безотходных технологий. Применение этих принципов иллюстри­ руется на примерах синтеза технологических схем производства конкретных продуктов основного органического и нефтехимиче­ ского синтеза (спиртов, мономеров, альдегидов, эфиров и др.) на базе системного подхода. Предварительно проводится критичес­ кий анализ действующих производств и рассматриваются пути их совершенствования.

В заключение следует обратить внимание на то, что подавляю­ щее большинство принципов создания безотходных производств

ивсе теоретические курсы базируются на результатах научных ис­ следований, проводимых на кафедре «Химии и технологии основ­ ного органического синтеза» академии в следующих направлениях:

Отеоретические основы каталитических процессов;

©физико-химические основы и технологические принципы про­ цессов разделения;

©физико-химические основы и технологические принципы сов­ мещенных реакционно-массообменных процессов;

Осоздание систем автоматизированного проектирования произ­ водств основного органического и нефтехимического синтеза.

Таким образом, на кафедре осуществляется единый учебно-на­ учный процесс, в котором научная и учебная работа представляют единый комплекс. Во всех курсах предусмотрено проведение как ла­ бораторных, так и семинарских занятий, в которых закрепляются различные аспекты создания безотходных производств. Во всех кур­ сах и особенно на практических занятиях демонстрируется приме­ нение ЭВМ при разработке и выборе оптимального варианта техно­ логической схемы безотходного производства. Завершающим этапом подготовки специалиста является выполнение магистерских дис­ сертаций дипломных работ или проектов. Во многих дипломных ра­ ботах и проектах обязательно предусматривается создание отдель­

ных элементов или всей технологической схемы безотходного про­ изводства.

Таким образом, полученная на кафедре «Химия и технология ос­ новного органического и нефтехимического синтеза» подготовка позволит будущим магистрам решать все основные вопросы по со­ зданию безотходных производств в отрасли, а специалистам проек­ тировать и эксплуатировать эти производства. Выпускники долж­ ны быть убеждены в том, что использование безотходной или даже малоотходной технологии дает двойную выгоду—такая технология будет и экономной, и природосберегающей.

Данное пособие является первым опытом в обобщении сложив­ шихся на сегодня принципов технологии основного органическо­ го и нефтехимического синтеза. Этот опыт накоплен авторами в результате многолетнего чтения лекций студентам различных кур­ сов. Авторы будут считать свою задачу выполненной, если данное пособие поможет студентам освоить основные принципы техноло­ гии органических веществ и окажет стимулирующее воздействие на исследователей, занимающихся этими проблемами.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Apuc Р. Анализ процессов в химических реакторах: Пер. с англ./Под ред. И. И. Иоффе.—Л.: Химия, 1967. 328 с.

АстаритаДж. Массопередача с химической реакци­ ей: Пер. с англ./Под. ред. Л.А. Серафимова.—Л.: Химия, 1971. 223 с.

Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в хими­ ческой технологии.—М.: Химия, 1969.406 с.

Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем.—М.: Наука, 1978. 399 с.

Васильев М.Г. Химический комплекс России.-М.: ОАО НИИТЭХИМ, 2002. 362 с.

Вейлас С. Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов: Пер. с англ./Под ред. П.А. Семенова.—М.: Хи­ мия, 1967.414с.

Ганкин В.Ю ., Гуревич Г. С. Технология оксосинтеза.—Л.: Хи­ мия, 1981. 269 с.

Денисов Е. Т. Кинетика гомогенных химических реакций.- М.: Высшая школа, 1978. 367 с.

Жаров В. Т., Серафимов JI.А. Физико-химические основы

дистилляции и ректификации.—Л.: Химия, 1975. 239 с.

Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-техноло- тческих процессов.—М.: Химия, 1982.298 с.

Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии.—М.: Химия, 1971. 379 с.

Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств.—М.: Химия, 1982. 288 с.

Лебедев Н.П. Химия и технология основного органическо­ го синтеза.—М.: Химия, 1988. 582 с.

Левеншпиль О. Инженерное оформление химических про­ цессов: Пер. с англ./Под ред. М.Г. Слинько.—М.: Химия, 1969.621с.

Нечипоренко В.И. Структурный анализ систем.—М.: Совет­ ское радио. 1977.214 с.

Петлюк Ф.Б., Серафимов Л.А. Многокомпонентная ректи­ фикация: теория и расчет.-М.: Химия, 1983. 303 с. Реакционно-ректификационные процессы: достижения в области исследования и практического использования.

Писаренко Ю.А., Кардона К.А., Серафимов Л.А —М.: Луч, 2001.266 с.

Системный анализ процессов химической технологии. Кафа­ ров В.В., Дорохов И.Н., Кольцова Э.М —М.: Химия, 1983. 368 с.

Тимофеев В. С. Системные закономерности в технологии ос­ новного органического синтеза.—М.: МИТХТ им. М.В. Ло­ моносова, 1981. 107 с.

СиттигМ. Процессы окисления углеводородного сырья: Пер. с англ./Под ред. С. Е. Гудкова.—М.: Химия, 1970. 300 с. Совмещенные процессы в химической технологии. Бала­ шов М.И., Тимофеев В. С., Писаренко Ю.А.—М:. Знание, 1986. 32 с.

Сторонкин А В. Термодинамика гетерогенных систем. Ч. 1,2,— Л.: Изд. ЛГУ, 1967.447 с.

Сторонкин А.В. Термодинамика гетерогенных систем. Ч. 3.— Л.: Изд. ЛГУ, 1969. 185 с.

Теория технологических процессов основного органичес­ кого синтеза. Лебедев Н. Н., Манаков М. Н , Швец В. Ф.-М.: Химия, 1975.477 с.