ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
____________ Н.Н.Матушкин
“____”____________2003 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине "Химическая технология неорганических веществ "
Направление: 654900 -Химическая технология неорганических веществ и материалов
специальность- 250200 -Химическая технология неорганических веществ
Факультет: Химико - технологический
Кафедра: Технологии неорганических веществ
Курс:
4
Семестр:
8
Трудоемкость:
306 часов
Аудиторные занятия
153 часа
в том числе:
лекции
68 часов
практические занятия
34 часа
лабораторные занятия
51 час
Самостоятельная работа
153 часов
Виды контроля:
экзамен
8 семестр
Пермь, 2003 г.
2
Программа разработана в соответствии с государственными требованиями к
минимуму содержания и уровню подготовки дипломированных специалистов по
направлению 654900 - "Химическая технология неорганических веществ и материалов", специальности 250200 - "Химическая технология неорганических веществ".
Данная дисциплина является дисциплиной цикла СД федерального компонента
учебного плана ГОС второго поколения.
Программу составил:
д.т.н., профессор _________________Островский С.В.
Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры
Технологии неорганических веществ “____”___________2003г.
Заведующий кафедрой, д.т.н., профессор__________________ Островский С.В.
3
Требования ГОСа высшего профессионального образования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы подготовки
специалиста по направлению 550800 – Химическая технология и биотехнология,
специальности 250200 - Химическая технология неорганических веществ:
СД.02 Химическая технология неорганических веществ
270
Продукты неорганической технологии, области их применения; основные направления
развития неорганической технологии; классификация технологических процессов, их
экономическая эффективность; сырьевые источники для получения продуктов
неорганической технологии; общие закономерности и основные принципы переработки минерального сырья для получения неорганических продуктов; роль вторичных
материальных ресурсов для производства неорганических веществ; основной
неорганический синтез; получение технических газов и продуктов на их основе
(водорода, кислорода, оксидов углерода, редких газов, аммиака, метанола, азотной и
серной кислот, карбамида и др.); принципиальные технологические схемы производства продуктов основного неорганического синтеза; основы технологии минеральных
солей, щелочей и содопродуктов; минеральные удобрения, их классификация по видам
питательных веществ, их содержанию, физиологическому воздействию и т.д.;
технология азотных, фосфорных и калийных удобрений; технология других минеральных солей, соды и щелочей; термические и плазмохимические процессы в неорганической технологии; принципы получения фосфора, термической фосфорной кислоты,
ацетилена, карбидов металлов, катализаторов и др. продуктов; катализаторы и
адсорбенты в неорганической технологии, их основные характеристики и методы
получения; совершенствование технологических процессов с использованием новых
видов катализаторов и адсорбентов; классификация неорганических продуктов по
степени их чистоты; методы глубокой очистки газов и технология продуктов тонкого
неорганического синтеза (реактивов, лекарственных препаратов, пищевых добавок,
сверхпроводящих материалов и др.).
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1. Цель преподавания дисциплины
Целью преподавания дисциплины является изучение студентами специальности
ТНВ основных принципов, методов и средств реализации технологий, используемых
для получения разнообразных неорганических продуктов.
1.2. Задачи изучения дисциплины
Предметом изучения данной дисциплины являются следующие объекты:
 основные группы производств технологии неорганических веществ;
 основные принципы и методы технологии неорганических веществ;
 примеры конкретной реализации технологии важнейших видов неорганических продуктов.
Программа изучения дисциплины должна обеспечить приобретение знаний,
умений и навыков в соответствии с государственным образовательным стандартом
подготовки специалистов по направлению 654900 - "Химическая технология
4
неорганических веществ и материалов" специальности 250200 - "Химическая
технология неорганических веществ".
После изучения дисциплины студент должен:
иметь представление:
- о структуре отрасли технологии неорганических веществ и номенклатуре основных
продуктов;
- - о сырьевой базе промышленности неорганических веществ, свойствах и
показателях качества исходных продуктов;
знать:
- технологию и общие принципы осуществления наиболее распространенных
химических процессов неорганического синтеза;
- структуру основных групп производств неорганических веществ;
- особенности, методы и принципы, используемые в основных группах производств
неорганических продуктов;
иметь навыки:
- анализа и расчетов процессов технологии неорганических веществ;
иметь опыт:
- анализа неорганических веществ, проведения экспериментального исследования
технологических процессов;
- обработки экспериментальных данных и пользования их результатов для
обоснования оптимальных технологических параметров.
5
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Наименование тем, их содержание, объём в часах лекционных занятий
(общий объем - 68 часов)
2.1.1. Основные принципы и методы технологии неорганических веществ ( 4 ч).
Продукты неорганической технологии, области их применения; основные
направления развития неорганической технологии; классификация технологических процессов, их экономическая эффективность; сырьевые источники для
получения продуктов неорганической технологии; общие закономерности и
основные принципы переработки минерального сырья для получения неорганических продуктов; роль вторичных материальных ресурсов для производства
неорганических веществ.
2.1.2. Технология основного неорганического синтеза (16 ч).
Основной неорганический синтез; получение технических газов и продуктов
на их основе (водорода, кислорода, оксидов углерода, редких газов, аммиака,
метанола, азотной и серной кислот, карбамида и др.); принципиальные технологические схемы производства продуктов основного неорганического синтеза.
Структура, состояние и перспективы развития отрасли. Основные принципы и
методы технологии основного неорганического синтеза. Принципы построения,
достоинства и недостатки однопоточных энерготехнологических схем производства
много тоннажных продуктов. Сырьевая база отрасли. Закономерности каталитических
и абсорбционных процессов технологии основного неорганического синтеза:
конверсия природного газа, синтез аммиака, окисление диоксида серы до триоксида;
абсорбционный метод очистки синтез-газа от диоксида углерода, абсорбция триоксида
серы серной кислотой . Классическая технология синтетического аммиака. Обоснование оптимального технологического режима. Обоснование технологической схемы
Аппаратура и оборудование производства аммиака. Классическая технология серной
кислоты на основе флотационного колчедана. Обоснование оптимального технологического режима. Обоснование технологической схемы. Аппаратура и оборудование
производства серной кислоты.
2.1.3. Технология минеральных удобрений, солей и щелочей (16 ч).
Основы технологии минеральных солей, щелочей и содопродуктов; минеральные удобрения, их классификация по видам питательных веществ, их
содержанию, физиологическому воздействию и т.д.; технология азотных,
фосфорных и калийных удобрений; технология других минеральных солей, соды
и щелочей.
Структура, состояние и перспективы развития отрасли. Основные принципы и
методы технологии минеральных удобрений, солей и щелочей. Сырьевая база отрасли.
Закономерности процессов растворения, выщелачивания и кристаллизации. Экстракционное разложение природных фосфатов серной кислотой, кристаллизация
хлорида калия.
Классическая технология хлорида калия из сильвинита. Обоснование оптимального технологического режима. Аппаратура и оборудование производства хлорида
калия .
Технология экстракционной фосфорной кислоты. Обоснование оптимального
технологического режима. Аппаратура и оборудование производства фосфорной
кислоты.
2.1 4. Технология электротермических производств и плазмохимических процессов (10 ч).
6
Термические и плазмохимические процессы в неорганической технологии;
принципы получения фосфора, термической фосфорной кислоты, ацетилена,
карбидов металлов, катализаторов и др. продуктов.
Теоретические основы электротермических процессов. Принципы работы и
типы печей. Работа рудно-термической печи как химического реактора. Реакционные
зоны печи, характеристика процессов в зонах, связь между технологическими и
электрическими параметрами.
Технология фосфора. Сырье для производства фосфора. Теоретические основы
процесса восстановления фосфатов в рудно-термической печи. Оптимальные
технологические параметры. Оборудование технологии.
Технология процессов получения неорганических продуктов в плазме. Общие
сведения о низкотемпературной плазме. Плазмохимический агрегат, классификация
плазмохимических реакторов и закалочных устройств. Плазмохимические процессы
получения газообразных веществ (получение ацетилена). Синтез конденсированных
продуктов в плазме (получение карбидов).
2.1.5. Технология катализаторов и адсорбентов (18 ч).
Катализаторы и адсорбенты в неорганической технологии, их основные
характеристики и методы получения; совершенствование технологических
процессов с использованием новых видов катализаторов и адсорбентов.
Общие закономерности подбора катализаторов и адсорбентов. Требования,
предъявляемые к промышленным катализаторам и адсорбентам. Факторы, определяющие каталитическую активность. Возможность предвидения каталитического действия
химических веществ. Классификация катализаторов. Оптимальная пористая структура
катализаторов и адсорбентов. Состав промышленных контактных масс. Основы
технологии. Значение катализаторов и адсорбентов.
Технология осажденных катализаторов, носителей и абсорбентов. Основные
стадии технологии. Производство гранулированного силикагеля, алюмосиликатных
катализаторов, таблетированных катализаторов. Технологические схемы, оптимальные
параметры технологического режима.
Технология получения катализаторов методом пропитки. Способы и режимы
пропитки. Особенности сушки и прокалки пропиточных катализаторов. Примеры
синтеза контактных масс. Технологические схемы и оптимальные технологические
параметры.
Технологии смешанных и плавленых катализаторов. Принципиальные технологические схемы. Производство катализаторов синтеза метанола, производства серной
кислоты и аммиака. Технологические схемы и оптимальные технологические
параметры.
Основы технологии силикагелей. Цеолиты. Особенности структурных и физико-химических свойств. Основы технологии синтетических цеолитов.
Технология углеродных сорбентов. Теоретические основы активации углеродных материалов. Требования к сырьевым материалам для получения активных углей.
Примеры производств активных углей. Основные области применения активных углей.
Аппаратура и оборудование производств катализаторов и адсорбентов. Аппараты для жидкофазных процессов. Оборудование для сушки и прокалки катализаторов.
Машины и аппараты для механических процессов в производстве катализаторов.
2.1.6. Технология продуктов тонкого неорганического синтеза, чистых веществ и
реактивов (4 ч).
Классификация неорганических продуктов по степени их чистоты; методы
глубокой очистки газов и технология продуктов тонкого неорганического синтеза
7
(реактивов, лекарственных препаратов, пищевых добавок, сверхпроводящих
материалов и др.).
Технология продуктов тонкого неорганического синтеза. Общие сведения классификация продуктов тонкого неорганического синтеза и области их применения.
Физико-химические аспекты выбора метода синтеза. Синтез неорганических веществ
осаждением и соосаждением. Синтез неорганических веществ в специальных средах,
криохимическим методом, при высоких температурах и сверхвысоких давлениях.
Примеры технологических процессов.
Технология чистых неорганических веществ и реактивов. Основные понятия о
чистоте вещества. Формы примесей. Нормирование примесей. Теоретические основы
очистки веществ и классификация методов очистки. Источники примесей в чистом
веществе. Химические
. Очистка методами осаждения, переводом вещества в газовую фазу, применением
транспортных реакций. Физико-химические методы глубокой очистки веществ.
Очистка веществ дистилляционными, кристаллизационными, экстракционными,
адсорбционными, ионообменными, электрохимическими, мембранными методами.
2.2. Перечень лабораторных работ (51 ч)
2.2.1. Исследование закономерностей каталитического процесса (8 ч).
2.2.2. Исследование закономерностей процесса кристаллизации (8 ч).
2.2.3. Определение каталитической активности промышленного катализатора(8
ч).
2.2.4. Определение удельной поверхности адсорбента(8 ч).
2.2.5. Синтез неорганического вещества реактивной квалификации (8 ч)..
2.2.6. Исследование закономерностей адсорбционного процесса (8 ч)..
2.3. Перечень практических занятий (34ч)
2.3.1. Работа с технологической схемой производства аммиака(2ч).
2.3.2. Расчет и анализ материальных и тепловых потоков производства аммиака(6ч).
2.3.3. Работа с технологической схемой производства экстракционной фосфорной
кислоты(2ч).
2.3.4. Расчет материального баланса производства экстракционной фосфорной
кислоты(6ч).
2.3.5. Методы определения каталитической активности и удельной поверхности
катализаторов и адсорбентов(4ч).
2.3.6. Определение характеристик пористой структуры катализаторов и адсорбентов(4ч).
2.3.7. Теоретический анализ процесса активации в производстве углеродных
адсорбентов(2ч).
2.3.8. Материальный баланс рудно-термической печи(6ч).
2.3.9. Ректификационные методы очистки особо чистых веществ(2ч).
8
2.5. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА (77 ч)
Самостоятельная работа студента включает работу над лекциями, подготовку к
практическим и лабораторным занятиям и выполнение реферата “Состояние и
перспективы совершенствования производства неорганического продукта”.
3.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Литература основная
1. Химическая технология неорганических веществ: В 2-х кн. Кн. 1.Учебное
пособие / Т.Г.Ахметов, Р.Т.Порфирьева, Л.Г.Гайсин и др.; Под ред. Т.Г.Ахметова.-М.:
Высшая школа,2002.- 688с.
2. Химическая технология неорганических веществ: В 2-х кн. Кн. 2.Учебное
пособие / Т.Г.Ахметов, Р.Т.Порфирьева, Л.Г.Гайсин и др.; Под ред. Т.Г.Ахметова.-М.:
Высшая школа,2002.- 533с.
3. Справочник азотчика: Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Синтез аммиака. 2-е изд., перераб., М.: Химия, 1986. 512 с.
4. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. Л.: Химия, 1989. - 352 с.
5. Технология катализаторов. / Под ред. И.П.Мухленова. Л.: Химия, 1979. -328 с.
6. Электротермические процессы химической технологии: Учеб. Пособие для
вузов/ Под ред. В.А.Ершова.- Л.: Химия,1984.- 464 с.
7. Девятых Г.Г., Еллиев Ю.Е. Глубокая очистка веществ. -М.: Высш. шк., 1990.192 с.
8. Позин М.Е., Зинюк Р.Ю. Физико-химические основы неорганической технологии. Учеб. Пособие для вузов.- СПб: Химия, 1993.-440 с.
Литература дополнительная
1. Производство аммиака / Под ред. В.П.Семенова. М.: Химия, 1983. - 368 с.
2. Васильев Б.Т., Отвагина М.И. Технология серной кислоты. М.: Химия, 1985. - 384 с.
3. Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. 2-е изд. Л.: Химия,
1981. - 224 с.
4. Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение / Пер. с нем. Л.:
Химия, 1984. - 216 с.
5. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1976. - 512 с.
6. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. М.: Химия, 1974. - 408
с.