Лекція 2
ІЄРАРХІЧНА БУДОВА ХІМІЧНОГО ВИРОБНИЦТВА
Хімічне виробництво – складна система, де відбуваються хімічні реакції, перенесення теплоти, речовини та імпульсу руху як на молекулярному рівні, так і в масштабі апаратів та технолоґічних схем. Процеси, що відбуваються, мають різний масштаб, різне місце перебігу, різну інтенсивність. Ієрархічну будову процесів хімічного виробництва наведено на рис. 1.4.
Нижній рівень цієї структури утворюють окремі елементарні процеси, явища. Процеси можуть бути механічними, фізичними, хімічними. Механічні процеси – це перемішування речовин, зміна форми, розмірів; фізичні – зміна фізичних параметрів середовища, фазового складу, агрегатного стану. Хімічний процес полягає у перебігу хімічної взаємодії між речовинами.
Наступним структурним рівнем процесів хімічних виробництв є апарат, в якому відбувається сукупність елементарних процесів. Апаратами, наприклад, є: абсорбер, ректифікаційна колона, теплообмінник, насос, фільтр, реактор, контактний апарат тощо.
Сукупність апаратів, що здійснюють певний комплекс операцій, називають агрегатом – це третій рівень. Прикладом агрегата може бути реактор із теплообмінником і змішувачем, піч випалювальна з котлом-утилізатором, контактний апарат із вмонтованими теплообмінниками тощо.
У сукупності апаратів і агрегатів відбувається хіміко-технолоґічний процес (ХТП) з одержанням певного продукту: кінцевого (цільового), проміжного, напівпродукту тощо – це четвертий рівень. Так, виробництво слабкої нітратної кислоти можна вважати хіміко-технолоґічним процесом у виробництві концентрованої HNO3. У виробництві аміаку можна виділити хоча би два хіміко-технолоґічні процеси – одержання азотоводневої суміші як проміжного продукту і синтез аміаку.
Сукупність хіміко-технолоґічних процесів утворює хімічне виробництво (ХВ), в якому одержують кінцевий продукт – це п’ятий рівень.
Шостий рівень – це хімічний комбінат, завод або виробниче об’єднання, яке є сукупністю хімічних, а інколи й інших виробництв, і утворює структурну економічну одиницю промисловості народного господарства.
| ||||||||||
| Рис. 1.4. Ієрархічна будова хімічного виробництва: ЕП – елементарний процес; Ап – апарат; Аг – агрегат; ХТП – хіміко-технолоґічний процес; ХВ – хімічне виробництво |
КЛАСИФІКАЦІЯ ХІМІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ
Хімічних речовин, які використовуються в народному господарстві, є дуже багато і кількість їх безперервно зростає, оскільки щоденно відкривають та синтезують усе нові речовини. Зараз відомо понад 3 млн. речовин: близько 300 тис. неорганічних і понад 2,5 млн. органічних, кожна з яких відрізняється від інших своїми властивостями. Більшість з цих речовин одержують внаслідок хімічної переробки сировини, тому кількість хімічних виробництв дуже велике. Звідси можна зробити висновок, що детальна класифікація хімічних виробництв є досить складною і різноманітною.
Однак, використовуючи узагальнені принципи класифікації, хімічні виробництва можна розділити: за продуктовими ознаками; за схожістю властивостей фізико-хімічної системи і методу переробки, на яких ґрунтується виробництво; за організаційною структурою управління хімічними галузями промисловості тощо.
Насамперед хімічні виробництва можна класифікувати за тим товарним продуктом, який це підприємство випускає, тобто за продуктовою ознакою. Наприклад, розрізняють виробництва добрив, силікатів, пластичних мас, каучуку тощо.
Одержання деяких хімічних продуктів дуже схоже за умовами перебігу процесу або методом. Так, синтези аміаку – неорганічного продукту, і метилового спирту – органічного продукту, відбуваються за подібними екзотермічними реакціями із зменшенням газового об’єму
N2 + 3H2 Û 2NH3 + Q1,
CO + 2H2 Û CH3OH + Q2.
Тому і умови синтезу цих речовин дуже схожі. Процеси відбуваються під тиском, в присутності каталізаторів, при підвищеній, оптимальній для цього каталізатора, температурі. Такі виробництва, як правило, організовують у складі одного виробничого комбінату, об’єднання чи акціонерного товариства.
Хімічні виробництва класифікують також за принципом організаційної структури управління, тобто за їх приналежністю до того чи іншого органу управління в державі. Наприклад, розрізняють підприємства Міністерства хімічної промисловості, Комітету чи Міністерства промислової політики, Міністерства нафтохімічної або фармацевтичної промисловості тощо.
