ХИМИ́ЧЕСКАЯ ТЕХНОЛО́ГИЯ
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ХИМИ́ЧЕСКАЯ ТЕХНОЛО́ГИЯ, наука о рациональных, экономически и экологически обоснованных процессах, методах и средствах массовой химич. переработки сырья, полуфабрикатов и пром. отходов в продукты потребления и промежуточные продукты, применяемые в разл. отраслях материального произ-ва. Методологию Х. т. используют не только в химической, но и во многих др. отраслях пром-сти: нефтехимической, металлургической, строит. материалов, стекольной, текстильной, целлюлозно-бумажной, фармацевтической, пищевой, энергетической и др. Х. т., используя достижения естественных и технич. наук, изучает и разрабатывает совокупность физич. и химич. процессов, машин и аппаратов, оптимальные пути управления ими при пром. химическом производстве разл. веществ, продуктов, материалов и изделий.
История Х. т. неотделима от истории развития химич. пром-сти. Вначале Х. т., возникшая с появлением первых химич. промыслов, была чисто описательным разделом прикладной химии. Выделение Х. т. как отд. области знаний и науч. дисциплины началось во 2-й пол. 18 в. Впервые термин «технология» (от греч. τέχνη – искусство или ремесло, λόγος – наука) употребил проф. Гёттингенского ун-та И. Бекман в 1772, и он же издал первые труды по технике многих химич. производств, явившиеся, по сути, и первыми учебниками по Х. т. В 1803 в Петерб. АН учреждена кафедра Х. т., с 1804 в С.-Петербурге стал издаваться «Технологический журнал, или Собрание сочинений и известий, относящихся до технологии и приложения учинённых в науках открытий к практическому употреблению». В эти же годы начинается и преподавание Х. т. в высших учебных заведениях России. В 1807–08 издаётся первый рус. учебник по Х. т. профессора Моск. ун-та И. А. Двигубского «Начальные основания технологии, или Краткое показание работ, на заводах и фабриках производимых».
Совр. Х. т. развивается по многим науч. и учебным направлениям, к которым относятся физико-химич., физико-математич., инженерно-технич., экологич. и экономич. отрасли знаний. Осн. задача Х. т. – сочетание в единой технологич. системе разнообразных химич. превращений с физико-химич. и механич. процессами: измельчение и сортировка твёрдых материалов, образование и разделение гетерогенных систем, массо- и теплообмен, фазовые превращения, сжатие газов, создание и использование для интенсификации высоких и низких температур, электрич., магнитных и ультразвуковых полей и т. д. К Х. т. относятся также транспортировка, складирование и хранение сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов, контроль и автоматизация производственных процессов, выбор конструкц. материалов для пром. аппаратуры, а также типов и единичных мощностей аппаратов.
Направления развития Х. т. как науки многоплановы. К ним можно отнести: определение теоретически возможных пределов достижения химич. превращений, интенсивности всех процессов переноса энергии, вещества, импульса и заряда в заданных условиях на основе законов физики, химии и физич. химии; использование метода математич. моделирования и осуществление выбора рациональных режимов, целесообразного приближения к предельным условиям на всех масштабных уровнях и разработку пути оптимального синтеза; описание и объяснение на основе математич. моделей молекулярного уровня наблюдаемых явлений и зависимостей на макроуровне, изучение на молекулярном уровне законов образования веществ с заданной структурой и свойствами; описание динамики химико-технологич. процесса на всех масштабных уровнях организации и определение значения и места самоорганизованных, хаотических и кооперативных явлений; осуществление масштабного перехода от результатов лабораторных исследований к пром. условиям (см. Масштабирование в химич. технологии), преодоление трудностей, связанных с отсутствием физич. подобия, и определение рациональных конструкций и размеров химич. аппаратуры, прежде всего реакторов химических; разработка оптимальной технологич. схемы и выбор оптимальных условий её функционирования.
Все процессы Х. т. разделяют в зависимости от общих кинетич. закономерностей их протекания на 5 осн. групп: гидромеханические (фильтрование, псевдоожижение и др. гидромеханические процессы); тепловые (выпаривание, испарение, конденсация и др.); массообменные, или диффузионные (ректификация, адсорбция и др. процессы массообмена); химические (многочисленность этих процессов обусловлена широкой номенклатурой веществ и материалов, производимых на основе разл. реакций химических); механические (измельчение, грохочение, гранулирование, дозирование сыпучих материалов и др.). По организационно-технич. структуре процессы в Х. т. классифицируют на непрерывные и периодические процессы.
Х. т. – комплекс технологий, основанных на процессах неорганич. и органич. химии. Неорганич. Х. т. включает: произ-во осн. химич. веществ (кислоты, щёлочи, соли, удобрения и др.); произ-во особо чистых неорганич. продуктов (реактивы, редкие элементы, полупроводники, фармацевтич. препараты и др.); электрохимич. произ-ва (хлор, щёлочи, кислород, водород и др.); металлургию (чёрная, цветная, металлургия благородных металлов и др.); произ-во силикатов (стекло, цемент, керамика и др.); произ-во минер. красок и пигментов. В органич. Х. т. можно выделить: основной органический синтез (спирты, кислоты, эфиры, переработка СО, Н2, СН4, С2Н4 и др.); произ-во полукрасителей и красителей; тонкий органический синтез (фармацевтич. препараты, кинофотореактивы и др.); произ-во высокомолекулярных соединений (пластич. массы, искусственные и синтетич. волокна, каучук и др.); переработку горючих материалов (нефть, уголь, сланцы и др.); произ-во пищевых продуктов (сахар, жиры и др.).
Совр. Х. т. характеризуется созданием агрегатов большой единичной мощности, освоением процессов, в которых используются сверхвысокие и сверхнизкие темп-ры и давления, применением высокоэффективных катализаторов, развитием тонкого органич., неорганич. и элементоорганич. синтеза с целью создания новых веществ и материалов, получением веществ с необычными ценными свойствами (наноматериалов, особо чистых, сверхтвёрдых, жаростойких и жаропрочных материалов и др.). Развитие Х. т. идёт по пути комплексного использования высококачественного сырья и рациональных затрат энергии, создания новых процессов углублённой и комплексной химич. переработки минер. сырья, нефти, газа и твёрдых горючих ископаемых, создания новых химич. источников тока и систем преобразования энергии, конструирования высокопроизводительной аппаратуры из химически стойких материалов, разработки непрерывных и замкнутых (малоотходных) процессов, минимизирующих загрязнение воздушного и водного бассейнов вредными пром. отходами, развития систем автоматизации, контрольно-измерит. техники и т. п. Перспективы развития Х. т. связаны с развитием исследований в области химич. и биохимич. синтеза, с изучением природы химич. и биологич. активности, углублением знаний в области гетерогенного и гомогенного катализа, а также мн. других.