Archiwum tagu: reakcje chemiczne

Technologia chemiczna  

Technologia chemiczna jest dyscypliną będącą połączeniem różnych nauk technicznych i chemicznych. Jest ściśle powiązana z chemią organiczną i nieorganiczną, biotechnologią, ochroną środowiska, inżynierią procesową, inżynierią materiałową i biomedyczną, odpowiada także za kosmetologię, technologię lekarstw, produkcję tworzyw sztucznych i kosmetyków, obróbkę ropy naftowej, gazu oraz drewna. Rozwiązania technologii chemicznej stosowane są podczas wdrażania nowych sposobów produkcji albo modernizacji przebiegu procesów już znanych. W technologii chemicznej przeprowadzane są nie tylko procesy chemiczne (destylacja, adsorpcja, rektyfikacja, absorpcja), ale również fizyczne, jak na przykład ogrzewanie, mieszanie związków chemicznych, chłodzenie, przenoszenie masy. Chociaż technologia chemiczna opiera się najczęściej na reakcjach chemicznych, to jednak bardzo ważna jest w tej dziedzinie nauki praca inżynierów mechaniki. Strona techniczna tej dyscypliny musi uwzględniać przy planowaniu procesów technologicznych zasady termodynamiki, fizyki, biologii i kinetyki chemicznej. Jest to ważne dlatego, że skuteczność procesu chemicznego na skalę przemysłową zależy od stanu równowagi termodynamicznej i wartości energii kinetycznej – określa się stałą szybkości reakcji, która jest kluczowym parametrem przy opracowywaniu nowej technologii produkcji. Chemiczna strona nowych technologii to także badania poszczególnych składowych procesu, na przykład sposobu obróbki surowców, optymalnego czasu przemian chemicznych, reakcji poszczególnych składników na obecność innych surowców czy dobierania właściwych proporcji substancji chemicznych. Pierwsza faza badań nad nową technologią chemiczną odbywa się zawsze w warunkach laboratoryjnych i dopiero jeśli nowo opracowany system spełni wszystkie wymagane normy dopuszczany jest do produkcji przemysłowej.

Inżynieria chemiczna  

Inżynieria chemiczna różni się od technologii chemicznej tym, że nie skupia się na opracowywaniu receptury nowych związków chemicznych, ale dotyczy w znacznej mierze rozwiązywania problemów natury technicznej. Innymi słowy, inżynieria chemiczna ma za zadanie opracować takie urządzenia oraz instalacje, aby planowane procesy chemiczne przeprowadzane były w sposób efektywny i bezpieczny dla człowieka oraz środowiska naturalnego. Oczywiście nie da się tego zrobić bez znajomości przebiegu reakcji czy chemicznych właściwości surowców, dlatego inżynier chemik musi mieć szeroką wiedzę z zakresu chemii, mechaniki oraz fizyki. Inżynieria chemiczna wykorzystywana jest głównie w metalurgii, petrochemii, przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym oraz w inżynierii środowiska. Inżynieria chemiczna jako wyodrębniona dyscyplina nauk technicznych ma dość krótką historię, mimo że samą chemią zajmowano się od bardzo dawna. Nie potrafiono jednak – z pewnymi wyjątkami (np. produkcja sztucznych barwników) – przenieść owoców pracy z laboratorium do fabryk. Dopiero na przełomie XIX i XX wieku wprowadzono nowe pojęcie – operacja jednostkowa, inaczej nazywana także procesem podstawowym. Wynikało ono z obserwacji, że podczas procesów przemysłowych, niezależnie od ich charakteru i rodzaju surowca, pewne reakcje zachodzą dokładnie w ten sam sposób pod względem fizykochemicznym. Oznacza to więc, że każdą operację jednostkową można zapisać za pomocą jednego modelu matematycznego. Do procesów jednostkowych zalicza się między innymi filtrację, fluidyzację, destylację, rektyfikację, krystalizację, adsorpcję, sedymentację, konwekcję, ekstrakcję, skraplanie. W zależności od produktu finalnego, instalacje przemysłowe mogą przeprowadzać tylko jedną operację jednostkową, ale większość linii technologicznych wykorzystuje kilka procesów jednostkowych.

Związki chemiczne wyprodukowane przez człowieka  

W codziennym życiu na każdym kroku stykamy się z substancjami i tworzywami, które nie występują naturalnie w przyrodzie, ale są dziełem człowieka. Do najważniejszych substancji uzyskiwanych sztucznie drogą przemysłową zalicza się paliwa, leki, tworzywa sztuczne, nawozy i detergenty. Benzyna i olej napędowy otrzymywane są z przerobu ropy naftowej, jednej z najcenniejszych kopalin. Proces obróbki ropy nazywa się destylacją frakcjonowaną – jest to metoda rozdzielania mieszaniny wykorzystująca różne temperatury wrzenia cieczy, jakie znajdują się w wydobytej ropie. Leki są związkami chemicznymi otrzymywanymi w trakcie syntezy chemicznej. Zazwyczaj stężenie substancji łagodzącej objawy choroby w przeliczeniu na jedną dawkę leku jest bardzo małe, ponieważ sztucznie otrzymane związki chemiczne są bardzo silne i w dużych ilościach mogłyby doprowadzić nawet do śmierci człowieka. Struktura chemiczna lekarstw jest bardzo skomplikowana, podobnie jak sam proces produkcji, bardzo często też tego typu substancje nie są obojętne dla otoczenia. Tworzywa sztuczne są obecne niemal wszędzie – w ubraniach, meblach, środkach transportu, elementach wyposażenia domów. Produkcją tworzyw sztucznych zaczęto się zajmować na początku ubiegłego wieku. Głównym celem poszukiwań inżynierów było stworzenie materiałów o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych, które mogłyby zastąpić naturalne, ale drogie substancje i materiały. Technologia produkcji tworzyw sztucznych opiera się przede wszystkim na atomach węgla, które łączy się w różnej wielkości struktury łańcuchowe i rozgałęzione. Nawozy sztuczne mają za zadanie dostarczyć roślinom hodowlanym najcenniejszych składników, czyli azotu, potasu i fosforu oraz innych pierwiastków w znacznie mniejszych ilościach. Detergenty składają się ze związków chemicznych zmniejszających napięcie powierzchniowe wody.

Technologia ropy naftowej  

Mimo zaawansowanych badań nad alternatywnymi źródłami energii ropa naftowa wciąż ma się dobrze i nadal należy do najważniejszych surowców naturalnych. Zastosowanie ropy naftowej nie kończy się bowiem na paliwach, bo z pochodnych tej kopaliny uzyskuje się również tworzywa sztuczne, farby, lakiery, smary i materiały budowlane. Ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów, a jej dokładny skład zależy od miejsca, z którego jest wydobywana. Pod względem zawartości związków chemicznych wyróżnia się kilka rodzajów ropy: parafinową, aromatyczną, naftenową. Węglowodory parafinowe dominują w lżejszych frakcjach ropy, natomiast w cięższych frakcjach przeważają węglowodory naftenowe. Przy temperaturze wyższej niż 350 stopni C pojawiają się frakcje olejowe, a ilość węglowodorów aromatycznych zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury. Wyższa temperatura wiąże się także z większą liczbą pierścieni w cząsteczkach ropy. Podczas krakingu, jednego ze sposobów obróbki ropy, dochodzi do zrywania długich łańcuchów węglowych. Proces ten przebiega w temperaturze dochodzącej do 700 stopni C, przy ciśnieniu 5 MPa. Kraking stosowany jest w petrochemii i przemyśle rafineryjnym. Innym sposobem obróbki ropy naftowej jest destylacja frakcyjna. Jest to proces, w którym rozdziela się ciekłą mieszaninę na frakcje o różnej lotności. Podczas destylacji frakcyjnej wrząca para ma inny skład niż mieszanina ciekła. Niższe temperatury wrzenia dotyczą paliw silnikowych, przy wyższych otrzymuje się odpowiednio naftę, oleje opałowe, smołę, bituminy i asfalt. Benzyny można uszlachetnić w trakcie reformingu, który powoduje podniesienie liczby oktanowej o kilkanaście, a czasami nawet kilkadziesiąt jednostek. Rafinerie ropy naftowej zwykle specjalizują się w otrzymywaniu określonego rodzaju produktu, dlatego dzieli się je na rafinerie petrochemiczne, paliwowe i paliwowo-olejowe.

Polecane

Kontakt

Copyright © www.easy-graft.pl. All Rights Reserved.