Малотонажная

       Тема: Малотоннажная химия – подотрасль химической промышленности перспектива развития

       Для малотоннажн химии в отличии от большой химии:

       - характерны периодические (реже  полупериодические) процессы

       - многоассортиментность

       - изменение номенклатуры продукции 

       Производство  хим продуктов малого и среднего тоннажа имеет след спец особенности:

       1) широкий диапазон изменения потребности  (от нескольких грамм до неск тыс тонн)

       2) заказной характер проиводства

       3) малый жизненный цикл производства

       4) большая номенклатура выпускаемыхвеществ

       5) многостадийность техн проц-в (от 5 до 150 стадий) 

       В зависимости от сферы потребления  продукцию малотон химии подразд-т на 3 большие категории: 

       1 продукция конечного назначения  массового потребления (синтетич моющ в-ва)

       2 прод-ция конечного назнач для специализированного потребления (фарм препараты, пестициды, мин удобрения)

       3 прод-ция промежуточного потребления (химикаты для радиоэлектроники, ПАВ…) 

       Прод-ция малотон необходима в производственных процессах электроники, радиотехники, информат и вычислит техн, в машиностроении, энергетике, в биологии и с/х, в медицине и научно-иссл для выпуска средств защиты природы.

       В многоассортиментных отраслях хим пром-сти с периодич способом организации технологии многостадийный синтез целевых продуктов осуществляется последовательно во времени в разных технологич агрегатах периодического действия соединенных трубопроводами.

       Под агрегатом периодического действия понимается аппарат или группа аппаратов, которые работают в едином относительно самостоятельном цикле, и предназначен для выполнения определенных операций логической последовательности этих стадий. 

       Технологический цикл – это последовательность операций от начала выпуска производимой n-ой партии продуктов до начала выпуска её следующей партии n+1 (время от n-ой до n+1 партии) 

       Достичь интенсификации работы оборудования и  снижение времени его простоев  можно либо начав производить  следующ партию прод-та не дожидаясь окончания выпуска первой, либо перевести этот процесс в непрерывный

       Результат первого варианта достигается сдвигом  параллельно работающих аппаратов, а переход на непрерывный процесс  не всегда целесообразен, а иногда просто невозможен.

       Традиционно принято считать непрерывный  процесс более прогрессивным  за счет более высокой производительности оборудования. Действительно, при организации производства периодическим способом коэффициент использования оборудования снижается из-за простоев, наличия вспомогательных операций, которые требуют затраты времени (загрузка  реагентов, нагрев и охлаждение реакционной массы, очистка аппаратов и т.д.)

       Но  и периодический процесс имеет преимущество перед непрерывным:

       - обособленность отдельных стадий  в пространстве и времени (гран  башни)

       - большая возможность корректировки  значений технологич параметров

       - инвариантность стадий относительно  аппаратурного оформления

       - высокая мобильность техн схемы – т.е. отсутствие технологических связей между аппаратурными стадиями 

       Эти свойства особенно ценны при производстве переменного ассортимента  продукции. В многоассортиментных производствах прогнозируется преобладание периодического способа или полунепрерывного через промежуточные емкости организации-технологич процессов. Поэтому остается важной проблема интенсификации этих процессов с целью повышения технико-экономической эффективности. 

       Осн направл технич перевооружения химических произв-в малотон-го и среднетон производств является создание гибких технологических схем (ГТС).

       При внедрении таких схем обеспечивается расширение номенклатуры, экономич капиталовложения, быстрая и ресурсозберегающая наладка на выпуск новой продукции или переход на другое сырье с повышением качества, повышением коэффициента использования оборудования с повышением надежности его эксплуатации 

       В хим технологии введены такие понятия гибкости: 

       1) статическая гибкость или приспособленность процесса – характеризует возможности, которые заложены в процессе и позволяют перестраивать его на выпуск других продуктов или использование других видов сырья или энергии

       2) динамическая гибкость – характеризует возможность  технологической схемы устойчиво работать при действии различного рода возмущений по параметрам использования энергии и состава сырья в условиях изменяющегося спроса 

       Многоассортиментн хим производства (хим реактивы ОСЧ в-в) может осуществляться именно в гибких технологических схемах.

       В качестве многоассортиментных гибких технологич схем можно рассматривать производство хим реактивов и особо чистых веществ. Для этих схем характернеы такие осбенности: 

       - малотоннажность; частая смена выпускаемой продукции, высокая стоимость продукта и сырья;

       - наработка нескольких веществ  на одной ХТС при выполнении  требований по каждому из выпускаемых  веществ (качество)

       - использование в схеме как  непрерывно действующих аппаратов так и периодически действующих, при этом широкое применение стандартных аппаратов и аппаратов собираемых из типовых элементов и многоцелевое использование некоторых аппаратов

       - слабая изученность процессов  таких систем и частое отсутствие  информации по кинетике хим превращений

       - сложность транспортировки веществ  между аппаратами, широкое применение  самотека и передавливания как  наиболее экономичных видов транспорта, а иногда единственно возможных

       - обычно непрерывный режим работы  схемы в целом при периодической  работе некоторых стадий 

       Наиболее  эффективно работают технологии с пониженными  материало- и энергозатратами с использованием гибких автоматизированных производственных систем ГАПС

       В хим промышленности ГАПС внедряются сложнее чем в машиностроении, т.к. кинетические превращения протекают на атомно-молекулярном уровне через ряд промежуточных соединений с различными физ.-хим свойствам, агрегатными состояниями и т.д. и всё же такие системы реализуются на основании сист. анализа химико-технологических схем в первую очередь при создании многоассортиментных технологий для получения целых классов хим продуктов (хим реакт и осчист в-ва) производство которых может осуществляться на унифицированных технологических схемах. 

       Совместное  оформление технологических процессов основывается на сходности физико-химических свойств и необходимых технологических стадий производства 

       Малотоннажная химия и её перспективы во многом предопределяются развитием новейших отраслей промышленности (электроника, медицина), напр для производства полупроводников требуется около 100 различных газов специальных и технических, для промывки печатных схем, для удаления органических веществ, ионных и атомных примесей, для травления кремния применяются в больших количествах такие продукты малотоннажной химии как серная кислота , азотная кислота, перекись водорода, но при этом ставится задача получения этих продуктов особой чистоты

       Т.о. технология малотоннажной химии  отличается от производства многотоннажных продуктов по ряду химических особенностей в интенсификации хим производств, перспективы развития определяются внедрением ГАПС и развитием наукоемких потребностей этой отрасли 
 

       Тема  – Химические реактивы, их очистка и вещества особой чистоты 

       Для реактивов установлены следующие виды квалификации: 

       - чистые «ч»

       - чистые для аналиа «чда»

       - химически чистые «хч»

       - вещества особой чистоты «осч» 

       Реактивы  квалификации «ч» применяются в лабораторных работах учебного и производственного характера

       «чда» предназначены для аналитических работ выполняемых с большой точностью, содержание примесей в таких реактивах мало, что не приносит заметных погрешностей в ходе анализа

       «хч» предназначен для ответственных научных исследований, а так же в аналитических лабораториях для установления титров рабочих растворов

       «осч» препараты более высокой очистки предназначены только для спец целей когда даже минимальные доли % примесей недопустимы. Применяется в радиоэлектронике, квантовой электронике, в промышленности полупроводниковых материалов.

       Эти вещества делятся на 3 класса:

       Класс «А» - А1 А2  99,9

                 «В» - В3 В4 В5 В6

                 «С» - С7 С8 С9 С10

       Цифры указывают количество девяток после  запятой

         

       Существуют  и другие методы классификации веществ  «осч». Напр характеристика чистоты вещества по суммарному содержанию определенного числа микропримесей. Напр для «осч» диоксида кремния контролируется 10 примесей (алюминий, железо, кальций, метан, свинец, фтор и т.д.) при чем их содержание не должно превышать 1*10 в минус 5 степени 

       Для обеспечения выпуска веществ  особой чистоты используются различные  методы очистки: 

       - перекристаллиация

       - хим. Осаждение

       - транспортные реакции

       - дистилляция и ректификация

       - экстракция

       -зонная  плавка

       - ионный обмен и адсорбция 

       1. Перекристаллизация – по применимости этот метод очистки солей, твердых элементов и органических солей занимает первое место из-за эффективности и простоты.