Теоретические основы химической технологии (стр. 1 )

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Салаватский индустриальный колледж»

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Методические указания и задания

для выполнения контрольных работ для студентов,

обучающихся по заочной форме

специальности 240134 Переработка нефти и газа

2012г.

Рассмотрена на заседании цикловой комиссии механико-технологических дисциплин	Утверждаю Заместитель директора по учебной работе _________ «____» ___________
протокол № ____от __________2012 года
Методические указания составлены в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования 240134 Переработка нефти и газа
Председатель цикловой комиссии
____________

Автор: , преподаватель ГБОУ СПО «Салаватский индустриальный колледж»

Рецензент:

, преподаватель ГБОУ СПО «Салаватский индустриальный колледж»

СОДЕРЖАНИЕ

		стр.
	Введение	3
1.	Рабочая программа учебной дисциплины:	5
1.1	Паспорт рабочей программы учебной дисциплины	5
1.2	Структура и содержание учебной дисциплины	7
1.3	Условия реализации учебной дисциплины	12
1.4	Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины	14
2.	Методические указания по изучению учебного материала	15
3.	Задания для выполнения контрольной работы	25
4.	Список вопросов к экзамену	30

Введение

Методические указания составлены на основе рабочей программы учебной дисциплины «Теоретические основы химической технологии», которая является частью основной профессиональной программы базовой подготовки в соответствии с ФГОС СПО по специальности Переработка нефти и газа.

Целью методических указаний является реализация Федеральных государственных образовательных стандартов по специальности 240134 Переработка нефти и газа (базовый уровень подготовки) при заочной форме обучения.

Рабочая программа учебной дисциплины «Теоретические основы химической технологии» наряду с информацией, дающей базовые знания в области химической технологии, содержит материал по теоретическим основам химической технологии, который позволит студентам глубже понять химико-технологические системы.

Процессы химического превращения веществ очень разнообразны. В большинстве современных химико-технологических производств значительное место отводится процессам разделения реакционных смесей. Технология химического превращения веществ основывается на неорганической, органической и физической химии, в частности на разделах, относящихся к термодинамике и кинетике химических реакций, тогда как технология разделения реакционных смесей – преимущественно на закономерностях физической химии, относящихся к молекулярной теории растворов, фазовым равновесиям жидкость – пар и жидкость – жидкость.

Для лучшего понимания взаимосвязи процессов химического превращения веществ и разделения смесей с логикой формирования технологических схем в рабочую программу включен материал, касающийся аппаратурного оформления химико-технологических процессов, в том числе с использованием аппаратов, совмещающих реакторные и разделительные функции.

В рабочей программе отражены основные принципы создания малоотходных технологических процессов, вопросы энергосбережения и охраны окружающей среды как важнейших компонентов комплексного подхода к проектированию, созданию и управлению химическими производствами в целях усиления практической направленности естественно-научного образования.

В результате освоения учебной дисциплины студент должен

уметь:

-  выполнять материальные и энергетические расчеты технологических показателей химических производств;

-  определять оптимальные условия проведения химико-технологических процессов;

-  составлять и делать описание технологических схем химических процессов;

-  обосновывать целесообразность выбранной технологической схемы и конструкции оборудования;

знать:

-  теоретические основы физических, физико-химических и химических процессов;

-  основные положения теории химического строения веществ;

-  основные понятия и законы физической химии и химической термодинамики;

-  основные типы, конструктивные особенности и принцип работы технологического оборудования производства;

-  основы теплотехники, теплопередачи, выпаривания;

-  технологические системы основных химических производств и их аппаратурное оформление.

1 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1 паспорт РАБОЧЕй ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Теоретические основы химической технологии

1.1.1 Область применения рабочей программы

Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы базовой подготовки в соответствии с ФГОС по специальности СПО 240134 Переработка нефти и газа.

Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании (в программах повышения квалификации и переподготовки) и профессиональной подготовке по рабочим профессиям.

1.1.2 Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в профессиональный цикл и относится к числу общепрофессиональных дисциплин.

1.1.3 Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения учебной дисциплины.

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

-  выполнять материальные и энергетические расчеты технологических показателей химических производств;

-  определять оптимальные условия проведения химико-технологических процессов;

-  составлять и делать описание технологических схем химических процессов;

-  обосновывать целесообразность выбранной технологической схемы и конструкции оборудования.

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:

-  теоретические основы физических, физико-химических и химических процессов;

-  основные положения теории химического строения веществ;

-  основные понятия и законы физической химии и химической термодинамики;

-  основные типы, конструктивные особенности и принцип работы технологического оборудования производства;

-  основы теплотехники, теплопередачи, выпаривания;

-  технологические системы основных химических производств и их аппаратурное оформление.

1.1.4 Количество часов на освоение рабочей программы учебной дисциплины:

максимальная учебная нагрузка обучающегося 95 часов, в том числе:

обязательная аудиторная учебная нагрузка обучающегося 63 часа;

лабораторно-практические занятия 6 часов;

самостоятельная работа обучающегося 32 часа.

1.2 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1.2.1 Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Объем часов
Максимальная учебная нагрузка (всего)	95
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)	63
в том числе:
лабораторные работы практические занятия	- 6
Самостоятельная работа обучающегося (всего)	32
в том числе:
доклад	8
расчетная работа	4
графическая работа	4
самоподготовка (самостоятельное изучение тем учебников, учебных пособий)	16
Итоговая аттестация в форме экзамена

1.2.2 Тематический план и содержание учебной дисциплины

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Наименование разделов и тем	Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся	Объем часов	Уровень освоения
1	2	3	4
Введение	Значение и содержание дисциплины «Теоретические основы химической технологии», связь ее с другими дисциплинами. Химическая технология как наука. Значение химической технологии и химического машиностроения для народного хозяйства. Основные тенденции развития современной химической промышленности.	2	1
Раздел 1 Теоретические основы и аппаратурное оформление процессов химического превращения веществ		52
Тема 1.1 Химическое превращение веществ, его составляющие и их основные характеристики	1	Понятие и структура химико-технологического процесса. Технологический режим. Параметры технологического режима. Показатели химико-технологического процесса.	2	2
2	Классификация химических реакций. Расчет материального баланса реакции	2	3
3	Термодинамические характеристики химических реакций. Расчет теплового баланса	2	3
4	Равновесие химических реакций. Способы смещения равновесия. Зависимость константы равновесия от температуры. Расчет равновесия по термодинамическим данным.	2	3
Практическое занятие 1. Расчет технико-экономических показателей химико-технологических процессов	2
Практическое занятие 2. Составление и расчет материальных балансов химико-технологических процессов.	2
Практическое занятие 3. Составление и расчет тепловых балансов химико-технологических процессов	2
Самостоятельная работа обучающихся. 1. Доклад на тему: «Краткие сведения по истории развития химической технологии» 2. Составление и расчет материального и теплового балансов пиролиза углеводородов	4 4
Тема 1.2 Использование законов химической кинетики при выборе технологического режима	1	Основные понятия химической кинетики. Скорость химической реакции. Частный порядок реакции. Механизм реакции. Лимитирующая стадия.	2	2
2	Влияние различных факторов на скорость, выход и селективность простых и сложных реакций	2	2
Самостоятельная работа обучающихся. Доклад на тему: «Способы определения реакций различного порядка по опытным и литературным данным»	4
Тема 1.3 Гомогенные и гетерогенные химико-технологические процессы	1	Гомогенные процессы.	2	2
2	Общие особенности гетерогенных процессов. Диффузионная область гетерогенных процессов	2	2
3	Гетерогенные некаталитические процессы в системах газ – твердое вещество, газ – жидкость (газожидкостные реакции)	2	2
2
Самостоятельная работа обучающихся. 1. Самостоятельное изучение темы: «Процессы и реакторы для системы твердое вещество – жидкость»	2
Тема 1.4 Катализ в химической технологии	1	Применение катализаторов в химической технологии. Механизм действия катализаторов	2	2
2	Гомогенный катализ. Промышленное использование гомогенных каталитических процессов.	2	2
3	Гетерогенный катализ	2	2
Самостоятельная работа обучающихся. 1. Самостоятельное изучение темы: «Новые направления в катализе»	2
Тема 1.5 Реакционные аппараты и элементы их расчета	1	Классификация реакторов по характеру смешивания и вытеснения веществ, участвующих в процессе	2	2
2	Особенности реакторов с использованием твердых катализаторов в стационарном и во взвешенном состояниях. Классификация реакторов по подводу и отводу теплоты. Элементы технологического расчета реакторов	2	3
Самостоятельная работа обучающихся. 1.Самостоятельное изучение темы: «Вопросы оптимизации реакторов»	2
Раздел 2 Теоретические основы разделения реакционных смесей и принципы формирования химико-технологических систем		24
Тема 2.1 Тепловые процессы	1	Физические основы нагревания, охлаждения, конденсации, теплообмена	2	2
2	Физические основы выпаривания. Технические методы выпаривания и основные типы выпарных аппаратов	2	2
Самостоятельная работа обучающихся. 1. Самостоятельное изучение темы: «Типовые конструкции выпарных аппаратов»	4
Тема 2.2 Массообменные процессы	1	Методы разделения многокомпонентных смесей и принципы их выбора. Физико-химические основы ректификации. Ректификационные колонны и массообменные устройства. Физико-химические основы экстрактивной и азеотропной ректификации. Технология экстрактивной и азеотропной ректификации.	2	2
2	Физико-химические основы абсорбции и адсорбции. Технология абсорбции и адсорбции. Хемосорбция.	2	2
Самостоятельная работа обучающихся. 1. Самостоятельное изучение темы: «Разделительные комплексы»	2
Тема 2.3 Совмещение как метод улучшения технологии	1	Совмещение химических реакций. Совмещение массообменных процессов. Совмещение химических реакций с массообменными процессами. Классификация совмещенных процессов	2	2
Самостоятельная работа обучающихся. 1. Самостоятельное изучение темы: «Примеры непрерывных совмещенных реакционно-массообменных процессов»	2
Тема 2.4 Основные типы химико-технологических систем и их особенности	1	Общая характеристика химико-технологических систем. Способы отображения структуры химико-технологических систем. Основные типы связей между элементами ХТС. Понятие о математической модели ХТС	2	3
Самостоятельная работа обучающихся. 1. Составить и описать блок-схему химико-технологического производства	4
Раздел 3 Основные химические производства и их аппаратурное оформление		17
Тема 3.1 Производство основных процессов неорганического синтеза	1	Производство серной кислоты. Способы производства. Сырье для производства серной кислоты. Физико-химические основы производства серной кислоты. Химико-технологические системы производства серной кислоты. Аппаратурное оформление процесса.	2	2
2	Производство аммиака. Способы производства. Сырье для синтеза. Физико-химические основы синтеза аммиака. Реакторы для синтеза	2	2
3	Производство азотной кислоты. Способ получения. Сырье для производства. Физико-химические основы производства. Аппаратурное оформление.	2	2
Самостоятельная работа обучающихся. 1. Самостоятельное изучение темы: «Значение и перспективы развития промышленности органического и нефтехимического синтеза»	2
Тема 3.2 Производство основных продуктов органического и нефтехимического синтеза	1	Продукты и сырье основного органического синтеза. Дегидрирование углеводородов. Процессы гидрирования.	2	2
2	Гидратация углеводородов. Процессы окисления. Галогенирование углеводородов. Синтезы на основе смеси оксида углерода и водорода	2	2
Тема 3.3 Производство полимерных материалов	1	Способы получения полимеров. Производство полиэтилена и фенолоформальдегидных смол	3	2
Тема 3.4 Химические производства и окружающая среда	1	Классификация промышленных загрязнений биосферы. Основные направления защиты окружающей среды. Способы очистки газовых выбросов и сточных вод. Переработка твердых отходов. Принципы создания малоотходных технологических процессов.	2	2
Всего:	95

1.3 условия реализации УЧЕБНОЙ дисциплины

1.3.1 Требования к минимальному материально-техническому обеспечению