«Хімічні технології неорганічних речовин»

Вступ.

1. Характеристика продуктів неорганічного синтезу, їх застосування.
2. Перспективи розвитку хімічної промисловості України, сировина.
3. Сучасні технології неорганічного синтезу.
4. Проблеми хімічної технології та шляхи сучасного вирішення.

Розділ 1. Технологія плазмохімічних виробництв.

Тема 1. Характеристика плазми, процеси з використанням НТП та ВТП.

1. Склад та властивості плазми.
2. Кінетичні особливості та механізми плазмохімічних реакцій (ПХР), теоретичний аналіз плазмохімічних процесів.
3. Рівноважна та не рівноважна плазма, характеристика, особливості.
4. Основні стадії ПХТ, структура та робоче середовище ПХП.

Тема 2. Вибір плазмотрону для створення НТП.

1. Фізичні та хімічні процеси в плазмотроні.
2. Загартування, розділення та знешкодження продуктів синтезу.
3. Плазмохімічні технології.
4. Переробка в плазмі газових сумішей, рідких та твердих речовин.
5. Технологія виробництва оксидів азоту, ціанистого водню, ацетилену, ціанаміду кальцію.

Розділ 2. Процеси отримання продуктів неорганічного синтезу з використанням низьких температур.

1. Фізико-хімічні процеси, котрі відбуваються при змінюванні агрегатного стану речовини.
2. Застосування низькотемпературних процесів.
3. 3.Застосування  низькотемпературної кристалізації у виробництві солей та мінеральних добрив.
4. Технологія синтезу безводних нітратів та карбаміду.
5. Розділення газових сумішей за допомогою низьких температур.
6. Технологічні схеми, основне обладнання та апаратура.

Розділ 3. Технологія очищення природного та технологічних газів.

Тема 1. Фізико-хімічні основи каталітичної та абсорбційної очистки газів.

1. Умови застосування способів у промислових умовах.
2. Технологічні схеми, основне обладнання, апарати.
3. Очищення суміші газів від СО, СО2.
4. Каталітичні методи очищення сумішей газів від СО, СО2, Н2S, NOx.
5. Технологічні схеми очищення газів від домішок та основне обладнання.

Тема 2. Фізичні методи вилучення водню із сумішей газів.

1. Нові можливості одержання водню електролізом Н2О.
2. Характеристика технології, умови проведення процесу, сировина.
3. Промислова реалізація виробництва водню.

Тема 3. Фізико-хімічні основи одержання Н2 термічними та термомагнітними методами.

1. Одержання водню методом фотолізу.
2. Технологічні схеми та обладнання.

Тема 4. Одержання водню окисленням вуглеводнів

1. Фізико-хімічні основи одержання водню з використанням атомної енергії.
2. Термохімічні методи одержання водню.
3. Одержання Н2 радіолізом, комбіновані методи.
4. Принципові технологічні схеми.

Розділ  5. Мембранні технології розділення газових сумішей.

Тема 1. Загальні відомості щодо мембранного розділення газових сумішей.

1. Фізико-хімічні основи процесу.
2. Характеристика мембран, їх будова, сорбційні явища.
3. Проникнення та селективність мембранного елементу.
4. Розрахунок мембранних апаратів.

Тема 2. Промислове  застосування розділення газових сумішей на основі мембранних технологій.

1. Технологія виділення водню у виробництві аміаку.
2. Очищення суміші газів від СО2 і Н2S.
3. Розділення ізотопів і радіоактивних газів.
4. Вилучення Не із суміші газів.
5. Розділення повітря.
6. Матеріал мембран, потужність, селективність та ефективність технологічних схем.

Розділ 6. Технологія виробництва О3.

1. Фізико-хімічні властивості озону, застосування.
2. Характеристика основних методів одержання.
3. Промислові способи виробництва озону.
4. Особливості технології виробництва озону.

Розділ 7. Технологія виробництва речовин особливої чистоти та вищих марок.

Тема 1. Фізико-хімічні основи одержання О.Ч.

2. Класифікація речовин по чистоті.
3. Застосування фізичних та хімічних методів одержання чистих речовин.
4. Застосування азотної кислоти особливої чистоти.
5. Вибір методу виробництва кислоти на кожній стадії.

Тема 2. Теоретичні основи ректифікації, поглинання та очищення кислоти.

1. Методи аналізу та контролю технології.
2. Технологічна схема, основне обладнання, апаратура.
3. Фізико-хімічні основи виробництва О.Ч. металів та оксидів металів.
4. Застосування, методи виробництва.
5. Технологія виробництва О.Ч. металів та їх оксидів.

Розділ 8. Технологія виробництва метанолу і вищих синтетичних спиртів.

Тема 1. Фізико-хімічні властивості метанолу.

1. Застосування метанолу.
2. Рівновага реакцій синтезу метанолу.
3. Каталізатори для синтезу метанолу, їх склад.
4. Отрути і методи їхнього вилучення.
5. Кінетика синтезу метанолу.
6. Шляхи вилучення з циркулюючих газів інертних домішок.

Тема 2. Технологія виробництва метанолу.

1. Умови конденсації метанолу.
2. Конструкція колон синтезу.
3. Ректифікація сировини й одержання чистого метанолу.
4. Шляхи удосконалювання технології виробництва синтетичних спиртів.

Розділ 9.    Технологія сірчаної кислоти.

Тема 1. Вступ. Значення кислоти у виробництві мінеральних добрив.

1. Масштаби виробництва сірчаної кислоти.
2. Сировинна база виробництва сірчаної кислоти.
3. Способи виробництва сірчаної кислоти.
4. Властивості сірчаної кислоти й олеуму.

Тема 2. Контактне виробництво сірчаної кислоти.

1. Одержання сірчистого газу. Фізико-хімічні основи.
2. Печі для спалювання сірки. Форсуночні і циклонні печі.
3. Основні режимні параметри. Використання тепла.

Тема 3. Каталітичне окиснювання сірчистого ангідриду.

1. Фізико-хімічні основи контактного окиснювання SO2.
2. Рівноважний ступінь контактування.
3. Каталізатори для окислювання SO2.
4. Кінетика й механізм каталітичного окислювання SO2.
5. Оптимальна температурна послідовність.
6. Схеми контактного відділення.

Тема 4. Абсорбція сірчаного ангідриду.

1. Фізико-хімічні основи процесу.
2. Механізм і швидкість поглинання сірчаного ангідриду.
3. Температура абсорбції. Концентрація сірчаної кислоти й олеуму, що подають на абсорбцію.
4. Очищення від сірчанокислого туману.
5. Схеми виробництва сірчаної кислоти контактним методом.

Розділ 10. Технологія фосфорної кислоти.

1. Властивості фосфору та його сполук.
2. Фізико-хімічні основи одержання елементарного фосфору.
3. Екстракційний та термічний спосіб одержання фосфорної кислоти.
4. Схеми виробництва та основне обладнання.

• Аналітичний контроль в технології неконцентрованої азотної кислоти.
• Контроль виробництва сірчаної кислоти.
• Методика визначення концентрації діоксиду сірки йодометричним способом.
• Методика визначення концентрації оксидів азоту фото-  колориметричним способом з використанням реактиву Грісса-Ілосвая.
• Методика визначення сумарної концентрації вуглеводнів методом газорідкої хроматографії.
• Методика визначення концентрації аміаку фотоколориметричним способом з реактивом Несслера при відборі проби в піпетки.
• Методика газохроматографічного  визначення концентрації СН₃ОН в газових викидах промислових виробництв.

1. Отримання продуктів зв’язаного азоту із застосуванням низькотемпературної плазми (НТП). Фізико-хімічні основи плазмохімічної технології.
2. Застосування азотної кислоти особливої та вищої марок чистоти. Сировина та матеріали для апаратури. Вибір метода виробництва HNO₃.
3. Розділення газових сумішей глибоким охолодженням. Схема установки криогенного виділення Н₂.
4. Термодинамічні властивості плазми. Рівняння стану і розрахунок рівноважного складу плазми.
5. Технологія отримання озону. Фізико-хімічні властивості, застосування.
6. Технологічна схема виділення Ar з продувних і танкових газів синтезу NH₃ методом низькотемпературного розділення газових сумішей.
7. Кінетичні особливості та механізми плазмохімічних реакцій: моно-, бі- та тримолекулярного. Кінетичні моделі плазмохімічних процесів.
8. Каталітичне очищення природного і технологічних газів у виробництві продуктів зв’язаного азоту від сірчистих сполук. Хемосорбційно-каталітична очистка, характеристика каталізаторів, схема установки для виробництва NH₃.
9. Технологічна схема отримання HCN, (NH₄)₂SO₄, NaCN. Основне обладнання та апаратура. Економічні особливості процесу та захист навколишнього середовища.
10. Основні стадії плазмохімічних технологій. Структура і робочі середовища ПХП. Принципова схема плазмохімічного виробництва.
11. Технологія синтезу NH₃ на низькотемпературних каталізаторах. Фізико-хімічні основи, способи приготування НТК синтезу NH₃.
12. Структура виробництва і споживання Н₂ в народному господарстві. Джерела сировини для виробництва Н₂.
13. Способи і пристрої для отримання низькотемпературної плазми. Вибір плазмотрона.
14. Каталітичне очищення N₂-H₂ суміші та Н₂ від оксидів вуглецю. Фізико-хімічні основи, характеристика каталізаторів, схема установки метанування.
15. Схеми газорозподільних одноступінчастих установок з паралельним, послідовним та паралельно-послідовним розташуванням мембранних модулів.
16. Виробництво синильної кислоти методом Андрусова. Каталізатори, отруєння, втрати і способи їх зменшення. Абсорбція та ректифікація.
17. Загартування, поділ та знешкодження продуктів плазмохімічного синтезу.
18. Адсорбційне очищення газів в технології зв’язаного азоту від сполук сірки. Характеристика адсорбентів, схема установки.
19. Отримання Н₂ електролізом Н₂О. Витрата електроенергії та Н₂О, вплив температури і тиску, загальні вимоги до матеріалу електрода. Нові можливості отримання Н₂ методом електролізу Н₂О.
20. Багатоступеневі установки розділення газових сумішей із застосуванням мембран. Схеми одноходового та конічного простих каскадів.
21. Плазмохімічна технологія отримання оксиду азоту (II). Кінетика утворення та поділу NO. Швидкість і методи загартування. Технологічна схема виробництва HNO₃.
22. Промислові методи виробництва Н₂ та основні напрямки їх удосконалення. Конверсія вуглеводнів, газифікація палива, низькотемпературна конденсація, електроліз Н₂О.
23. Промислове застосування мембранного розділення газових сумішей. Очищення газів від СО₂ та Н₂S, поділ ізотопів і радіоактивних газів, регулювання складу газового середовища.
24. Плазмохімічна технологія отримання ціаністого водню та ацетилену. Сировина та оптимальні умови процесу. Технологічна схема отримання ціанаміду кальцію.
25. Фізико-хімічні основи отримання синильної кислоти. Способи отримання та їх перспективи. Застосування HCN в хімічному синтезі.
26. Виділення Н₂ з газів за допомогою дифузії через мембрани. Характеристика мембран, схема установки очищення продувних газів синтезу NH₃.
27. Значення продуктів зв’язаного азоту. Роль азоту та його сполук в народному господарстві. Масштаби виробництва зв’язаного азоту і мінеральних кислот.
28. Термічний і термомагнітний методи отримання H₂. Отримання Н₂ методом фотолізу.
29. Розрахунок модулів на основі ізотропних мембран для поділу бінарних сумішей. Ідеальне перемішування в напірному і дренажному каналах.
30. Асортимент та динаміка виробництва сполук азоту і мінеральних кислот на Україні і за кордоном. Характеристика азотної промисловості.
31. Методи отримання Н₂ з використанням атомної енергії. Термохімічні методи. Термодинамічна ефективність і термічний коефіцієнт ефективності.
32. Розрахунок мембранних газорозподільних апаратів. Способи організації потоків, масообмін і масоперенос в мембранному модулі. Ступінь вилучення цільового продукту, коефіцієнт ділення потоку вихідної суміші, продуктивність і площа поверхні мембрани.
33. Структура сировинної бази виробництва продуктів зв’язаного азоту і мінеральних кислот.
34. Термохімічні процеси отримання Н₂. Галоїдні цикли: Br-Hg-Ca-O-H, I-Li-Ni-K-O-H, Cl-Fe-O-H, їх характеристика.
35. Основи масопереносу в непоростих мембранах, проникність і мінімальна робота поділу суміші газів.
36. Перспективні технології хімічної промисловості. Розвиток енерго- та ресурсозберігаючих технологій, підвищення продуктивності праці, поліпшення якості продукції, захист навколишнього середовища.
37. Технологія отримання чистих і надчистих продуктів неорганічної синтезу. Класифікація речовин за чистотою. Методи глибокого очищення речовин: хімічні та фізико-хімічні, їх характеристика.
38. Термохімічні методи отримання Н₂. Системи на основі металів, оксидів металів та солей; сірки та її сполук; органічних сполук. Схема термохімічного виробництва Н₂ процесом «CH₄-CH₃OH».
39. Промислові методи і технологічні схеми виробництва HCl. Основне обладнання та апаратура.
40. Отримання чистих неорганічних продуктів шляхом зміни агрегатного стану речовини. Застосування низькотемпературних процесів Г ↔ Ж, Ж ↔ Т та Г ↔ Т в хімічній технології.
41. Термохімічні методи отримання Н₂. Вимоги до термохімічних циклів, недоліки процесів.
42. Схеми отримання азотної кислоти особливої чистоти.
43. Отримання Н₂ радіолізом. Радіоліз Н₂О, вуглеводнів, СО₂. Комбіновані методи отримання H₂; термоелектрохімічні, термофотохімічні цикли, плазмохімічні методи.
44. Промислові способи виробництва озону. Особливості технологічного виробництва, вимоги щодо безпеки та охорони середовища. Основне обладнання та апаратура.
45. Застосування низьких температур для синтезу карбаміду.
46. Технологія синтезу безводних нітратів при знижених температурах.
47. Загальні відомості про мембранний поділ газових сумішей. Характеристика мембранного елемента та систем. Вплив температури і тиску на сорбційний процес.
48. Схема виробництва азотної кислоти особливої ​​та вищих марок. Методи аналізу контролю якості.

1. Справочник азотчика. Физико-химические свойства газов и жидкость. Производство технологических газов.- М.: Химия. 1986.- 512 с.
2. Справочник азотчика. Производство разбавленной и концентрированной азотной кислоты. Производство азотных удобрений. – М.: Химия. 1987. – 464 с.
3. Пархоменко В.Д. Технология плазмохимических производств. Уч. Пособие. – К.: Вища школа. 1991. – 255 с.
4. Третьяков В.М. Основы криохимической технологии. Уч. Пособие. – М.: Высшая школа. 1987. – 143 с.
5. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортировка, применение. Справ. Изд. Под ред. Д.Ю.Гамбурга. – Химия. М.: 1989. – 672 с.
6. Технология связанного азота. Под ред. В.И.Атрощенко. – К.: Вища школа. 1985. – 327 с.
7. Технологія зв’язаного азоту: Підручник / за ред. О.Я. Лобойка. – Харків: НТУ «ХПІ», 2007. – 536 с.
8. Дытнерский Ю.И. Мембранное разделение газов. – М.: Химия. 1991. – 344 с.
9. Технологія фосфоровмісних добрив, кислот і солей: підручник / І.М. Астрелін, Л.Л. Товажнянський, О.Я. Лобойко [та ін.]. – Харків; Підручник НТУ «ХПІ», 2011. – 288 с.
10. Сульфатна кислота: посібник / В.Я. Кожухар, Л.В. Іванченко, О.В. Шамшурін, І.М. Попова. – Одеса: Сімекс-прінт, 2012. – 197 с.