Номер 5, страница 328 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 69. Научные принципы организации химического производства. Глава 7. Химическая технология - номер 5, страница 328.

Условие.

5. Перечислите важнейшие принципы химической технологии.

Решение.

Решение 2.

Химическая технология — это наука о методах и процессах переработки сырья в продукты химической промышленности. Её основные принципы направлены на создание экономически выгодных, экологически безопасных и высокопроизводительных производств. К важнейшим принципам относятся:

1. Принцип оптимальных технологических режимов
   Этот принцип заключается в выборе таких условий проведения процесса (температура, давление, концентрация реагентов, использование катализаторов), которые обеспечивают максимальную скорость реакции, высокий выход целевого продукта и минимальное образование побочных продуктов. Выбор оптимальных условий является компромиссом между термодинамическими, кинетическими и экономическими факторами. Например, для обратимых экзотермических реакций (как синтез аммиака) согласно принципу Ле Шателье для смещения равновесия в сторону продуктов требуется низкая температура, однако для увеличения скорости реакции необходима высокая температура. Поэтому на практике выбирают компромиссную, "оптимальную" температуру и используют катализатор.
   Ответ: Выбор условий процесса (температура, давление, катализатор) для достижения максимальной эффективности, скорости и выхода продукта.

2. Принцип непрерывности
   Для крупнотоннажных производств предпочтительнее организация непрерывных процессов вместо периодических. В непрерывном процессе сырье постоянно подается в аппарат, а продукты непрерывно выводятся. Это позволяет стабилизировать технологический режим, повысить производительность оборудования, упростить автоматизацию и контроль, а также снизить трудозатраты. Периодические процессы используются в основном для малотоннажных производств.
   Ответ: Организация процесса с постоянной подачей сырья и отводом продуктов для повышения производительности и стабильности.

3. Принцип противотока
   В процессах тепло- и массообмена (абсорбция, ректификация, экстракция, теплообмен) для максимальной эффективности потоки взаимодействующих фаз (например, газ и жидкость, или два теплоносителя) направляют навстречу друг другу. При противотоке поддерживается максимальная средняя движущая сила процесса (разность температур, концентраций), что позволяет интенсифицировать процесс и уменьшить размеры аппаратуры.
   Ответ: Направление потоков взаимодействующих сред навстречу друг другу для максимизации движущей силы тепло- и массообменных процессов.

4. Принцип использования и утилизации энергии
   Этот принцип предполагает максимально полное использование энергетических ресурсов. Теплота, выделяющаяся в экзотермических реакциях или содержащаяся в горячих продуктах, используется для подогрева исходных веществ или выработки пара (рекуперация тепла). Это позволяет значительно сократить расход энергии из внешних источников и снизить себестоимость продукции.
   Ответ: Максимальное использование теплоты химических реакций и горячих потоков для снижения энергозатрат производства.

5. Принцип циркуляции (рецикла)
   Для наиболее полного использования сырья непрореагировавшие вещества после их отделения от целевого продукта возвращают на начальную стадию процесса (в рецикл). Это позволяет повысить общую степень превращения сырья, снизить количество отходов и улучшить экономические показатели. Также в рецикл могут возвращаться растворители или катализаторы.
   Ответ: Возврат непрореагировавших реагентов в начало процесса для увеличения общего выхода продукта и снижения потерь сырья.

6. Принцип интенсификации процессов
   Интенсификация направлена на увеличение производительности единицы объема оборудования. Это достигается за счет увеличения скоростей химических реакций и процессов переноса. Методы интенсификации включают: использование высокоактивных катализаторов, повышение температуры и давления, увеличение скоростей потоков, создание развитой поверхности контакта фаз.
   Ответ: Увеличение производительности оборудования за счет ускорения химических и физических процессов.

7. Принцип комплексного использования сырья и минимизации отходов
   Этот принцип, тесно связанный с "зеленой химией", предполагает переработку всех компонентов сырья в полезные продукты. Побочные продукты и отходы рассматриваются как потенциальное сырье для других производств. Создание безотходных или малоотходных технологий позволяет решать экологические проблемы и повышать экономическую эффективность.
   Ответ: Создание технологий, направленных на полную переработку сырья и минимизацию вредного воздействия на окружающую среду.