«Технология неорганических веществ» (стр. 2 )

ВВЕДЕНИЕ

Роль дисциплины «Технология неорганических веществ» в системе получаемых знаний, взаимосвязь с другими дисциплинами.

Основные химические производства и их роль в развитии экономики страны.

Раздел 1 ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Тема 1.1 Характеристика серной кислоты и сырье для ее производства

Студент должен:

знать:

-  зависимость свойств серной кислоты от температуры и концентрации серной кислоты;

-  требования ГОСТа к качеству серной кислоты;

-  требования ГОСТа к качеству сырья для производства серной кислоты;

-  особенности хранения и транспортирования серной кислоты;

уметь:

- рассчитывать концентрацию серной кислоты;

- определять концентрацию серной кислоты при смешении ее с водой или кислотой другой концентрации;

- определять расходные коэффициенты сырья, коэффициент использования сырья и выхода серной кислоты.

Вопросы для самоконтроля:

1 Свойства серной кислоты.

2 Технические требования к качеству серной кислоты.

3 Хранение и транспортирование серной кислоты.

Практическое занятие

1 Определение концентрации серной кислоты по содержанию оксида серы (VI) свободного и общего в моногидрате и олеуме.

2 Решение задач на смешение и разбавление кислот различной концентрации.

3 Определения выхода серной кислоты, получаемой из различного сырья.

4 Расчет расходных коэффициентов и коэффициента использования сырья.

Тема 1.2 Получение сернистого газа

Студент должен:

знать:

- зависимость химического процесса горения серосодержащего сырья от технологических параметров;

-  принципы работы оборудования для обжига серосодержащего сырья и очистки обжигового газа от огарковой пыли.

уметь:

- рассчитывать состав обжигового газа;

-  рассчитывать материальный и тепловой балансы печи обжига колчедана.

Вопросы для самоконтроля:

1 Теоретические основы процесса горения серосодержащего сырья.

2 Основные аппараты для обжига колчедана, серы. Технологическая схема получения сернистого газа.

3 Использование тепла обжигового газа. Очистка обжигового газа от пыли в циклонах, электрофильтрах.

4 Способы удаления огарка.

5 Технологическая схема печного отделения.

Практическое занятие

1 Расчет материального и теплового балансов процесса обжига колчедана.

Тема 1.3 Производство серной кислоты контактным методом

Студент должен:

знать:

- сущность контактного метода производства серной кислоты; основные стадии контактного метода;

- химические реакции, протекающие на катализаторе и при окислении оксида (IV) до оксида серы (VI);

- физико-химические основы процессов очистки обжигового газа от примесей Аз, Sе, тумана, влаги, абсорбции серного ангидрида;

- мероприятия по обезвреживанию отходящих газов и сточных вод;

- методы оптимизации технологических режимов основных стадий производства.

Вопросы для самоконтроля:

1  Очистка обжигового газа от примесей Аз, Sе, тумана, влаги.

2  Технологическая схема промываемого сушильного отделения в производстве серной кислоты и режим работы.

3  Окисление сернистого ангидрида до серного. Теоретические основы процесса.

4  Технологическая схема контактного отделения методом одинарного и двойного контактирования.

5  Абсорбция серного ангидрида. Химизм процесса, принцип работы оборудования, схема абсорбционного отделения.

6 Очистка отходящих газов и нейтрализация сточных вод.

Тема 1.4 Производство серной кислоты нитрозным методом

Студент должен:

знать:

- особенности химических реакций, процесса получения серной кислоты нитрозным методом;

- зависимость концентрации серной кислоты от технологических процессов;

- особенности работы оборудования;

- технологический режим процесса получения серной кислоты.

Вопросы для самоконтроля:

1  Сущность нитрозного метода.

2  Основные стадии процесса.

3  Технологическая схема и режим процесса получения серной кислоты нитрозным методом и схема производства.

4  Обезвреживание отходящих газов.

Раздел 2 ТЕХНОЛОГИЯ СВЯЗАННОГО АЗОТА

Тема 2.1 Производство азотоводородиой смеси для синтеза аммиака

Студент должен:

знать:

- физико-химические основы конверсии природного газа и СО; влияние параметров на состав газовой смеси;

- катализаторы конверсии метана и СО;

- технологические схемы конверсии метана и СО;

уметь:

- рассчитывать состав азотоводородной смеси после конверсии;

-  рассчитывать расход природного газа, пара, воздуха, кислорода по известной производительности установки.

Вопросы для самоконтроля:

1 Получение водорода из природного газа.

2 Теоретические основы конверсии метана и оксида углерода (II).

3 Основные химические реакции конверсии.

4 Влияние температуры, давления, состава газовой смеси на процесс конверсии.

5 Катализаторы конверсии метана и оксида углерода (II).

6 Технологические схемы получения газовой смеси: двухступенчатая паровоздушная каталитическая конверсия природного газа при Р = 3,4 МПа; одноступенчатая парокислородная; высокотемпературная (некаталитическая) под давлением.

7 Оборудование конверсии метана и СО.

Практическое занятие

1  Расчет состава газа после конверсии метана.

2  Расхода природного газа, воздуха, водяного пара, необходимого для проведения конверсии.

Тема 2.2 Очистка азотоводородной смеси от примесей

Студент должен:

знать:

- методы очистки азотоводородной смеси от оксидов углерода (II) и (IV);

-  теоретические основы и технологические схемы очистки азотово-дородпой смеси.

Вопросы для самоконтроля:

1 Очистка азотоводородной смеси от оксида углерода (II) и (IV).

2 Теоретические основы очистки азотоводородной смеси растворами моноэтанол - амина, промывки жидким азотом, метанирования, с применением катализатора.

3 Технологические схемы.

4 Принципы работы основного оборудования.

Тема 2.3 Производство азота и кислорода из воздуха

Студент должен:

знать:

- способы получения азота и кислорода из воздуха методом глубо­кого охлаждения;

- принципы работы холодильного цикла Капицы;

- методы ректификации жидкого воздуха;

- принципы работы оборудования по разделению воздуха.

Вопросы для самоконтроля:

1  Глубокое охлаждение воздуха.

2  Теоретические основы процесса.

3  Цикл низкого давления с турбодетандором (цикл Капицы).

4  Разделение воздуха методом ректификации. Агрегат разделения АКТ-15.

Тема 2.4 Производство синтетического аммиака

Студент должен:

знать:

- физико-химические основы синтеза аммиака;

- влияние технологических параметров на процесс синтеза;

- некоторые технологические схемы по производству аммиака;

- принцип работы оборудования синтеза;

уметь:

- рассчитывать состав азотоводородной смеси;

- определять удельную производительность и объем катализатора в производстве аммиака;

-  подбирать оптимальный технологический режим в производстве аммиака.

Вопросы для самоконтроля:

1 Аммиак, его свойства, требования стандартов к его качеству. Хранение, транспортирование.

2 Теоретические основы процесса синтеза аммиака.

3 Влияние технологических параметров на процесс синтеза аммиака.

4 Катализаторы в производстве аммиака.

5 Технологические схемы и режим работы оборудования при среднем и высоком давлении.

6 Принципы работы технологического оборудования.

Практическое занятие

1  Проведение расчетов расхода азотоводородной смеси, выхода аммиака, состава газа до и после колонны синтеза, производительности и необходимого объема катализатора.

Тема 2.5 Производство азотной кислоты

Студент должен:

знать:

- методы получения азотной кислоты;

- теоретические основы окисления аммиака, влияние технологических параметров па окисление аммиака; катализаторы окисления;

- теоретические основы окисления оксидов азота (II) до (IV) и поглощения их водой;

- технологические схемы по производству азотной кислоты;

- способы очистки отходящих газов от оксидов азота (II) и (IV);

- способы концентрирования азотной кислоты;

- принципы работы оборудования;

уметь:

- проводить расчеты расхода воздуха и аммиака для окисления его до оксида азота (II);

-  рассчитывать материальные и тепловые балансы основных стадий процесса получения азотной кислоты.

Вопросы для самоконтроля:

1 Свойства концентрированной и разбавленной азотной кислоты, хранение и транспортирование.

2 Производство азотной кислоты из аммиака. Основные стадии процесса.

3 Теоретические основы процесса окисления аммиака. Катализаторы окисления, их отравление и регенерация.

4 Окисление оксидов азота и поглощение их водой. Влияние давления, температуры и состава газовой смеси на процесс окисления и абсорбции.

5 Технологические схемы производства азотной кислоты: под атмосферным давлением, повышенным давлением и комбинированная. Режим работы основного оборудования.

6 Очистка отходящих нитрозных газов.

7 Концентрирование азотной кислоты с помощью серной кислоты или нитрата магния.

8 Прямой синтез концентрированной азотной кислоты. Особенности протекания химических реакций, технологическая схема, устройство. Режим работы основного оборудования.

Практические занятия

1 Расчет материального и теплового баланса контактного аппарата в производстве азотной кислоты.

Раздел 3 ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И НЕКОТОРЫХ СОЛЕЙ

Тема 3.1 Характеристика минеральных удобрений

Студент должен:

Знать

-  значение азота, фосфора, калия, микроэлементов в жизни растений и животных;

- основные виды минеральных удобрений.

Вопросы для самоконтроля:

1  Роль азота, фосфора, калия, микроэлементов в жизни растений и животных.

2  Классификация минеральных удобрений

3 Агрохимические и физические свойства удобрений.

Тема 3.2 Производство азотных удобрений

Студент должен:

знать:

-  ассортимент азотных удобрений:

-  физико-химические и агрохимические свойства удобрений;

-  способы снижения гигроскопичности аммиачной селитры;

-  характеристику основных стадий процесса производства удобрений;

-  технологические схемы и принцип работы основного оборудования.

уметь:

-  объяснять влияние технологических параметров на процессы получения аммиачной селитры и карбамида;

-  рассчитывать материальные и тепловые балансы в производстве аммиачной селитры;

-  рассчитывать расходные коэффициенты в производстве аммиачной селитры и карбамида.

Вопросы для самоконтроля:

1 Азотные удобрения, их форма.

2 Производство аммиачной селитры. Её свойства, способы снижения слеживаемости. Технологическая схема производства аммиачной селитры с одностадийной упаркой; режим работы основного оборудования.

3 Производство карбамида. Его технические и агрохимические. свойства. Физико-химические основы синтеза карбамида; влияние температуры, давления м соотношения компонентов на процесс синтеза. Технологические схемы производства карбамида, режим работы основного оборудования.

4 Производство жидких азотных удобрений, аммиаков и сульфата аммония. Их технические и агрохимические свойства. Технологические схемы производства аммиачной воды, аммиакатов, сульфата аммония. Основное оборудование. Обезвреживание отходящих газов в производстве азотных удобрений.

Практические занятия

1 Определение расходных коэффициентов в производстве аммиачной селитры и карбамида.

2 Расчет материального и теплового балансов процесса нейтрализации азотной кислоты аммиаком в производстве аммиачной селитры.

Тема 3.3 Производство фосфорных удобрений, фосфорной кислоты и кормовых добавок

Студент должен;

знать:

- ассортимент фосфорных удобрений;

- характеристику фосфатного сырья;

- методы переработки и обогащения природных фосфатов;

- агрохимические свойства фосфорных удобрений;

- технологические схемы и принцип действия оборудования при
производстве отдельных представителей фосфорных удобрений;

- методы очистки отходящих газов и сточных вод;

уметь:

- рассчитывать материальный и тепловой балансы процесса разложения апатитового концентрата серной кислотой в производстве экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК);

-  определять расходные коэффициенты, коэффициент выхода в
производстве ЭФК, двойного суперфосфата.

Вопросы для самоконтроля:

1 Ассортимент фосфорных удобрений; фосфатное сырье: апатиты и фосфориты.

2 Фосфоритная мука. Технологическая схема ее производства.

3 Простой суперфосфат; его состав; теоретические основы процесса разложения апатитового концентрата серной кислоты; стадии процесса камерного метода получения. Технологическая схема и режим работы оборудования.

4 Фосфорная кислота: экстракционная и термическая. Свойства и применение.

5 Производство экстракционной фосфорной кислоты. Теоретические основы разложения фосфатов серной кислотой, дигидратный и полугидратный процессы.

6 Технологическая схема ЭФК в экстракторах; способы удаления гипса; защита оборудования от коррозии. Концентрирование ЭФК в вакуум-выпарных установках; отходы и побочные продукты, использование фосфогипса.

7 Производство термической фосфорной кислоты (ТФК). Основные стадии процесса; теоретические основы получения фосфора электровозгонкой; технологическая схема производства желтого фосфора; теоретические основы окисления фосфора и гидратации оксида фосфора (V) в фосфорную кислоту; технологическая схема получения ТФК; режим работы оборудования.

8 Двойной суперфосфат. Способы получения; теоретические основы процесса; влияние технологических параметров на степень разложения фосфатов; технологические схемы производства камерным и поточным метода­ми; режим работы оборудования.

9 Кормовой преципитат; его свойства и применение; теоретические основы и технологическая схема получения.

10 Термические фосфаты, их типы и применение. Способы получения, технологические схемы и режимы производства; вращающиеся и циклонные печи.

11 Плавленые магниевые фосфаты, их применение; технологический процесс производства; основные металлургические шлаки и их применение.

12 Охрана окружающей среды. Характеристика выбросов в производстве фосфорных удобрений и кормовых добавок; очистка отходящих газов и сточных вод от фтора и его утилизация.

Практическое занятие

1 Расчет материального баланса процесса экстракции фосфорной кислоты; теплового баланса экстрактора.

2 Определение расходных коэффициентов технологических процессов.

Тема 3.4 Производство калийных удобрений

Студент должен:

знать:

- ассортимент калийных удобрений;

- характеристики сырья;

- агрохимические и физико-химические свойства калийных удобрений;

- технологические схемы производства калийных удобрений;

- свойства и характерные особенности бесхлорного калийного удобрения;

- утилизацию отходов калийного производства.

Вопросы для самоконтроля:

1 Классификация калийных удобрений; калийные сырьевые источники, их характеристика и сравнение. Калий хлористый: агрохимические и физико-химические свойства.

2 Методы производства. Флотационный способ, его сущность. Технологические схемы с предварительной флотацией и депрессией глинистого шлама. Режим работы оборудования.

3 Галургический способ производства хлористого калия; сущность метода; технологическая схема производства; устройство и защита оборудования от коррозии. Автоматическое регулирование процесса; сравнительные технико-экономические показатели.

4 Производство сульфат-калийных удобрений. Принципиальная схема получения из полиминеральных руд; конверсионные способы получения сульфата калия.

5 Утилизация отходов и охрана окружающей среды при производстве калийных удобрений.

Тема 3.5 Производство комплексных удобрений

Студент должен:

знать:

- ассортимент комплексных удобрений;

- теоретические основы производств;

- технологические схемы производства отдельных видов комплексных удобрений;

-  принципы работы основного оборудования;

уметь:

- объяснять влияние технологических параметров: температуры,
концентрации компонентов, соотношения реагентов на технологические процессы в производстве аммофоса, нитроаммофоски, нитрофоски;

-  выполнять расчеты материального и теплового балансов в произ-
водстве аммофоса.

Вопросы для самоконтроля:

1 Классификация комплексных удобрений.

2 Сложные удобрения на основе фосфорной кислоты. Фосфаты аммония: свойства, применение, теоретические основы производства. Технологические схемы получения фосфатов аммония. Режим работы оборудования.

3 Сложные удобрения на основе фосфорной и азотной кислот; состав и свойства нитроаммофоски; схемы производства нитроаммофоса и нитроаммофоски.

4 Сложные удобрения на основе разложения природных фосфатов азотной кислотой: свойства, состав нитрофоса, нитрофоски. Теоретические основы процесса их получения. Классификация схем получения по способам связывания или выделения избыточного СаО из раствора. Технологические схемы и режим работы оборудования.

5 Жидкие комплексные удобрения.

6 Производство сложно-смешанных и смешанных удобрений.

7 Мероприятия по охране окружающей среды в производстве комплексных удобрений.

Практическое занятие

1 Расчет материального баланса процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком в производстве аммофоса; теплового баланса нейтрализатора. Определение влияния параметров на ход технологического процесса.

Тема 3.6 Производство микроудобрений

Студент должен:

знать:

- значение микроудобрений;

- ассортимент микроудобрений;

- способы внесения микроудобрений в почву.

Вопросы для самоконтроля:

1 Микроудобрения, их ассортимент: борные, молибденовые, цинковые, медные, марганцевые.

2 Макроудобрения с добавлением микродобавки.

Тема 3.7 Производство некоторых минеральных солей

Студент должен:

знать:

- классификацию минеральных солей;

- теоретические основы и технологические схемы производства
минеральных солей;

- агрохимические и физико-химические свойства минеральных солей;

- мероприятия по охране окружающей среды.

Вопросы для самоконтроля:

1 Минеральные соли, дихромат натрия: теоретические основы процесса; технологическая схема. Сернистый натрий: теоретические основы процесса, технологическая схема. Медный купорос: теоретические основы процесса; технологическая схема.

2 Режим работы оборудования в производстве минеральных солей.

3 Техника безопасности и охрана окружающей среды в производстве минеральных солей.

Раздел 4 ТЕХНОЛОГИЯ СОДОПРОДУКТОВ И СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

Тема 4.1 Производство кальцинированной соды

Студент должен:

знать:

- сущность аммиачного способа производства кальцинированной соды;

- теоретические основы стадий производства кальцинированной соды;

- мероприятия по технике безопасности и утилизации отходов;

- принципы работы основного оборудования

уметь:

- рассчитывать состав газа после обжига карбонатного сырья, степень использования карбонатного сырья, степень использования натрия.

Вопросы для самоконтроля:

1 Сырье для получения соды; аммиачный способ ее получения, основные стадии процесса.

2 Теоретические основы процесса обжига карбонатного сырья; схема получения оксида углерода (IV); режим работы известковых печей.

3 Получение и очистка рассола. Аммонизация рассола, теоретические основы, технологическая схема, режим работы абсорбционных башен.

4 Карбонизация аммонизированного рассола: теоретические основы процесса, технологическая схема; устройство карбонизационных колонн.

5 Технологический режим станции фильтрации. Кальцинирование сырого гидрокарбоната натрия: теоретические основы; технологическая схема; режим работы кальцинатора.

6 Регенерация аммиака: теоретические основы процесса; технологическая схема; режим работы станции дистилляции.

7 Техника безопасности и охрана окружающей среды.

Практическое занятие

Технологические расчеты в производстве кальцинированной соды.

Тема 4.2 Производство каустической соды, хлора и водорода

Студент должен:

знать:

- сущность электрохимического способа получения, теоретические основы электролиза раствора поваренной соли, режим работы электролизеров;

- режим охлаждения, сушки, компримирования хлора и хранения жидкого хлора;

- выпаривание и упарка растворов едкого натрия, теоретические основы;

уметь:

- определять количество веществ, получаемых при электролизе;

- рассчитывать выход каустической соды по току и по энергии.

Вопросы для самоконтроля:

1 Электрохимический способ получения каустической соды. Режим работы электролизеров.

2 Получение жидкого и твердого каустика. Подготовка хлора к использованию и хранению.

3 Техника безопасности в производстве каустической соды.

Практические занятия

Технологические расчеты в производстве каустической соды.

Тема 4.3 Производство синтетической соляной кислоты

Студент должен:

знать.

- теоретические основы и технологические схемы основных стадий производства соляной кислоты;

- принципы работы оборудования;

Вопросы для самоконтроля:

1 Характеристика исходного сырья.

2 Сульфатный метод получения хлористого водорода.

3 Синтез хлористого водорода.

4 Технологическая схема процесса и режим работы оборудования.

5 Абсорбция хлористого водорода водой. Режим работы абсорбера.

Выполнение контрольной работы

Студент – заочник должен получить теоретические знания в соответствии с программой по специальности, уметь применять эти знания в практической деятельности, действовать самостоятельно, эффективно, в соответствии с поставленными задачами.

Согласно учебному плану, студенты-заочники выполняют домашнюю контрольную работу в сроки, установленные учебным графиком.

Цель выполнения контрольной работы – научить студентов самостоятельно пользоваться учебной и нормативной литературой, приобрести навыки письменно излагать материал по конкретным вопросам, которые могут возникнуть в практической деятельности.

Задание для выполнения контрольных[ работ разработано в 30 вариантах В каждом варианте содержатся теоретические вопросы и задачи.

Вариант определяется двумя последними цифрами личного шифра студента.

Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо внимательно изучить методические указания к темам и рекомендуемую литературу, в соответствии с программой.

Контрольная работа представляется в виде творческой работы студента. Используя конкретный фактический материал (предприятия, подразделения, фирмы) и теоретический материал по соответствующим темам задания, необходимо представить обоснованные размышления по вопросам. Ответы на вопросы должны быть полными и конкретными. Для их обоснования необходимо применять современные методы решения каждого вопроса с учетом передового опыта и научно-технической документации.

Перед решением задачи необходимо записать её условие. Решения задачи следует пояснять.

При выполнении работы придерживаются следующих правил:

- подобрать материал, соответствующий содержанию вопроса используя рекомендуемую литературу;

- затем своими словами изложить теоретическую часть вопроса (не допуская дословного переписывания текстов из учебников, брошюр, статей);

- привести практические примеры. Используя конкретный материал на рабочем месте или же конкретные жизненные ситуации;

- в конце работы сделать выводы.

Оформление контрольной работы

Контрольная работа выполняется в ученической тетради (10-12 листов). На тетрадь наклеивается титульный лист, который заполняют по установленной в учебном заведении форме.

Работа должна быть выполнена грамотно и аккуратно, четким, разборчивым почерком. Не допускается сокращение слов (кроме общепринятых сокращений).

Контрольная работа может быть выполнена на компьютере шрифтом Times New Roman, размером 14 и напечатана на бумаге формата А4 на лицевой стороне каждого листа.

Оформляя работу, необходимо пронумеровать страницы, отвести поля шириной 2-3 см для замечаний рецензента, привести четкую формулировку вопроса и план выбранной темы, изложив ответ на него. При необходимости, текст ответа можно дополнить чертежами, схемами и рисунками, исполненными в любой технике, но четко и аккуратно. Между ответами следует оставлять несколько строчек для замечаний преподавателя по работе. В конце работы указать используемую литературу, поставить дату выполнения работ и подпись.

Выполненная работа сдаётся в Колледж.

При получении отрецензированной работы студент должен выполнить все указания рецензента. Работа над ошибками, дополнения к ответам, согласно рецензии, выполняется в этой же тетради.

На рецензию не принимаются работы:

-  выполненные по неправильно выбранному варианту;

-  переписанные у других студентов;

-  выполненные небрежно, неразборчивым почерком.

Возвращенные без рецензии (но с обязательным указанием причины возврата) работы студент обязан выполнить повторно, в соответствии со своим вариантом и требованиями, предъявляемыми к контрольным работам, и вновь сдать в Колледж.

После выполнения контрольной работы студент допускается к сдаче экзаменов.

Задания для 1-ой контрольной работы

Таблица 1- Выбор вариантов домашней контрольной работы (номер варианта соответствует двум последним цифрам шифра студента)

Вариант	Номера заданий
1	1	26	78	86	116	146
2	2	28	79	101	126	156
3	4	29	80	87	136	166
4	5	32	81	102	117	147
5	6	33	82	88	127	157
6	14	34	83	103	137	167
7	15	35	84	89	118	148
8	16	39	85	104	128	158
9	20	47	72	90	138	168
10	21	49	61	105	119	149
11	24	51	62	91	129	159
12	25	52	63	106	139	169
13	27	54	64	92	120	150
14	30	56	65	107	130	160
15	31	58	66	93	140	170
16	26	59	67	108	121	151
17	37	60	68	94	131	161
18	38	13	79	109	141	171
19	40	17	82	95	122	152
20	41	18	84	110	132	162
21	42	19	81	96	142	172
22	43	3	69	111	123	153
23	44	7	70	97	133	163
24	45	8	71	112	143	173
25	46	9	73	98	124	154
26	48	10	74	113	134	164
27	50	11	75	99	144	174
28	53	12	76	114	125	155
29	55	22	77	100	135	165
30	57	23	68	115	145	175

Задания