Khái niệm công nghệ hóa học

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Cơng nghệ hóa học: Cơng nghệ chia thành loại: - Cơng nghệ Cơ học - Cơng nghệ Hóa học: Nghiên cứu trình làm thay đổi thành phần cấu trúc nội chất phản ứng hóa học Gồm giai đoạn, tốc độ chung q trình cơng nghệ giới hạn tốc độ giai đoạn chậm + GĐ1: Đưa cấu tử phản ứng vào vùng phản ứng: thực trình khuếch tán phân tử đối lưu Trường hợp khuấy mạnh, trình trở thành khuếch tán rối Trong hệ hai hay nhiều pha, thực trình chuyển pha (hấp phụ, hấp thụ nhả, ngưng tụ, bay thăng hoa, nóng chảy hòa tan) → Nếu giai đoạn chậm - trình xảy miền khuếch tán Thay đổi yếu tố ảnh hưởng đến trình khuếch tán: cường độ khuấy, nhiệt độ, nồng độ…→ thay đổi tốc độ trình + GĐ 2: Xảy phản ứng nối tiếp song song (có thẻ xay phản ứng phụ) → Nếu giai đoạn chậm – trình xảy miền động học Tăng cường yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng: nồng độ chất đầu, nhiệt độ, xúc tác… →tốc độ trình tăng + GĐ 3: Tương tự GĐ Nếu tốc độ giai đoạn → Tăng cường yếu tố ảnh hưởng đến trình khuếch tán lẫn phản ứng nhiệt độ, nồng độ chất đầu Phân loại q trình cơng nghệ hóa học - Ngun liệu: chế biến nguyên liệu khoáng (chế biến thực vật, động vật…) - Sản phẩm: công nghệ muối vô cơ, phân bón, sợi hóa học, nhiên liệu… → Thuận lợi cho việc xét tổng qt ngành cơng nghiệp hóa học - Trạng thái tập hợp: đồng thể, dị thể → Quyết định phương pháp cơng nghệ ngun lí chế tạo thiết bị, tương đối thuận lợi cho việc nghiên cứu định luật tổng quát trình CNHH - Đặc trưng thiết bị: Cơ học, thủy động lực học, chuyển khối, truyền nhiệt, hóa học, … - Đặc trưng lượng: Thu nhiệt, tỏa nhiệt - Tham số chế độ kĩ thuật: Nhiệt độ thấp, nhiệt độ cao, có xúc tác… → Thực tế, thường kết hợp phân loại q trình cơng nghệ đồng thời theo hai ba đặc trưng khác Đối tượng nghiên cứu CNHH - Biến đổi số chất vật liệu (nguyên liệu, bán thành phẩm) thành chất khác có tính chất có ích chất hoàn toàn - Nghiên cứu biện pháp, điều kiện chế biến nguyên liệu thành hóa chất → Quan trọng: nghiên cứu biến đổi hóa học trình chuyển khối (khối lượng, lượng, động lượng) - Thiết lập điều kiện có lợi cho sản xuất công nghiệp sản phẩm thiết kế thiết bị dụng cụ kỹ thuật tương ướng → xác định hiệu kinh tế giải vấn đề kinh tế-kỹ thuật: + Tiêu hao nguyên vật liệu, lượng cho đơn vị sản phẩm thấp + Hiệu suất, chất lượng sản phẩm cao + Vốn đầu tư khấu hao nhanh + Giá thành sản phẩm hạ - Các vấn đề tổ chức lao động, lí sản xuất; biện pháp kiểm tra sản xuất, chất lượng sản xuất → chọn điều kiện sản xuất tối ưu - Sử dụng toàn diện nguyên liệu lượng, kết hợp với ngành sản xuất khác → khác phục “ làm ÔNMT” Đảm bảo điều kiện vệ sinh an toàn lao động sản xuất Là sở công nghệ hóa học hóa dầu, cơng nghệ luyện kim, xenlulozogiấy, vi sinh vật… Đặc điểm ngành công nghiệp hóa chất - Dùng nhiều vật liệu Chi phí dùng cho nguyên vật liệu chiếm từ 2/3 (trung bình) đến 4/5 giá thành sản phẩm - Tiêu thụ nhiều lượng: 1st tiêu thụ nhiệt 3rd tiêu thụ điện đơn vị sản phẩm Chi phí nhiên liệu chiếm 11%(trung bình) - 25% giá thành sp - Thiết bị, máy móc đại → đòi hỏi cán bộ, cơng nhân có trình độ kĩ thuật cao - Năng suất lao động cao (lớn 1,3 – 1,5 lần so với ngành khác), nhiều lãi - Sự tiến ngành phụ thuộc vào phát triển công tác nghiên cứu (đi sâu vào giới vi mô: nghiên cứu cấu trúc electron, cấu trúc tinh thể,…) - Sự phát triển liên quan chặt chẽ với toàn ngành kinh tế quốc dân, ngành KH khác Tiến KT phụ thuộc vào trình độ điện khí hóa, khí, tự động hóa Vai trò hóa học cơng nghệ hóa chất phát triển khoa học kỹ thuật kinh tế quốc dân Giữ vai trò đòn bẩy việc đẩy mạnh tiến kĩ thuật, nâng cao hiệu sản xuất vật chất, thúc đẩy nhịp độ phát triển kinh tế kĩ thuật văn hóa Một số thành tựu thể vai trò then chốt cơng nghiệp hóa chất: - Cơng nghiệp hóa chất ngày góp phần quan trọng việc bảo đấm nhu cầu sinh hoạt cong người, đặc biệt nhu cầu thiết yếu (ăn, mặc, ở, bảo vệ sức khỏe) - Hóa học cơng nghiệp hóa chất thúc đẩy tiến kĩ thuật ngành khoa học kinh tế khác Các phương hướng phát triển kĩ thuật hóa học - Tăng cơng suất thiết bị: tăng kích thước thiết bị tăng cường độ làm việc - Thực q trình liên tục tuần hồn kín - Liên hiệp xí nghiệp - Cơ khí hóa tự động hóa q trình sản xuất - Tận dụng phế thải công nghiệp, chống ô nhiễm môi trường Một số biện pháp kĩ thuật hóa học - Các q trình quang hóa phản ứng ánh sáng gây hay làm tăng tốc độ phản ứng Cơ chế: hoạt hóa phân tử chất tham gia phản ứng nhờ thu nhận photon, cấu trúc electron phân tử thay đổi, electron lớp ngồi kích thích phân tử có khả biến đổi hóa học Chia thành nhóm: + Nhóm thứ nhất: phản ứng mặt nhiệt động có khả xảy điều kiện định, mang tính chất chuỗi + Nhóm thứ hai: phản ứng mặt nhiện động không tự xảy được; phải liên tục đưa lượng từ vào dạng dao động diện từ Các loại phản ứng quang xúc tác xúc tác hấp thụ ánh sáng, số bán dẫn oxit Zn, Cd, Sn, dùng làm xúc tác quang - Siêu âm: Các dao động đàn hồi tần số siêu âm tác động đến q trình hóa học để thực giai đoạn vật lí Siêu âm làm thay đổi tốc độ số phản ứng (oxi hóa, khử oxi dung dịch, polime hóa dung dịch chất chảy lỏng, thủy phân…) - Các q trình hóa xạ: Các xạ có lượng cao có khả ion hóa chất tham gia phản ứng, làm diễn chuyển hóa hóa học Các xạ dao động điện từ tần số cao (tia X, tia γ) phần tử có lượng cao ( hạt α β, electron, mảnh vỡ hạt nhân) - Các q trình hóa plasma - Các q trình hóa sinh: Các enzim có tính chất xúc tác cho phản ứng hóa sinh Hoạt tính xúc tác enzim lớn, độ chọn lọc cao, hoạt động nhiệt độ áp suất thường → phản ứng không yêu cầu nhiều lượng Tuy nhiên enzim không chịu nhiệt độ cao (>40 – 50 oC), môi trường axit hay kiềm mạnh, hay muối kim loại nặng thời gian dài  ... kiện vệ sinh an toàn lao động sản xuất Là sở công nghệ hóa học hóa dầu, cơng nghệ luyện kim, xenlulozogiấy, vi sinh vật… Đặc điểm ngành cơng nghiệp hóa chất - Dùng nhiều vật liệu Chi phí dùng... dân, ngành KH khác Tiến KT phụ thuộc vào trình độ điện khí hóa, khí, tự động hóa Vai trò hóa học cơng nghệ hóa chất phát triển khoa học kỹ thuật kinh tế quốc dân Giữ vai trò đòn bẩy việc đẩy... yếu (ăn, mặc, ở, bảo vệ sức khỏe) - Hóa học cơng nghiệp hóa chất thúc đẩy tiến kĩ thuật ngành khoa học kinh tế khác Các phương hướng phát triển kĩ thuật hóa học - Tăng cơng suất thiết bị: tăng