Химия в промышленности

Пояснительная записка

Факультативный  курс «Химия в промышленности» рекомендуется учащимся, которые проявляют интерес к инженерно-химическим вопросам, к химическому производству, желают получить более глубокие знания по химической технологии, чем те, которые предусмотрены программой по химии. Программа факультативного  курса предназначена для учащихся 11 класса. Программа предусматривает 34 –часовой курс, включающий теоретический и практический материал.

В школьном курсе рассматриваются не очень подробно химические производства металлов, неорганических соединений, мало внимания уделяется научным принципам химического производства, энергетике химической промышленности.

Программа предусматривает достаточно подробное практическое и теоретическое изучение не только основных химических производств, но и химические производства Республики Казахстан.

Принципы отбора материала курса.

Проблема определения содержания данного курса сложна, и не столько потому, что не­обходимо учитывать специфические особенности его проведения в средней общеобразовательной школе, сколько в связи с состоя­нием и перспективами развития химической технологии, с кото­рыми знакомятся учащиеся в курсе.

В современном химическом производстве реализуются теоре­тические и тесно связанные с ними прикладные науки. Благода­ря быстрым темпам развития науки в кратчайшие сроки меня­ется характер производства — непрерывно возникают новые тех­нологические процессы, старые совершенствуются, а многие из них отмирают. Наряду со специализацией химических произ­водств идет процесс их сближения на основе механизации и ав­томатизации, применения электроэнергии, общих принципов организации производства, контроля и планирования. Создается наука о закономерностях управления химическим производст­вом — химическая кибернетика. Поэтому данный курс должен вооружать учащихся знанием общих закономерностей химической технологии и умением использовать эти знания для решения большого круга вопросов, и прежде всего для определе­ния оптимальных условий управления производственными про­цессами. Необходимо отметить, что для изучения теоретических основ химической технологии требуются глубокие знания по фи­зике и химии и владение более или менее сложным математиче­ским аппаратом.

Учитывая подготовку учащихся по химии, физике и матема­тике и сформулированную выше задачу курса — развитие инженерно-технического мышления учащихся, оказывается наиболее целесообразным раскрывать общие понятия и законо­мерности постепенно, на конкретных примерах. Эти примеры же­лательно отобрать таким образом, чтобы можно было наиболее ярко и в то же время доступно подвести учащихся к выводу об­щих закономерностей химической технологии. При этом изуче­ние любого производства, как бы важно оно ни было для народ­ного хозяйства, в свете задач, стоящих перед курсом, не является самоцелью.

Учащиеся должны  получить представление о химической промышленности как важнейшей отрасли народного хозяйства. Она должна предстать перед ними во всем ее разнообразии, в связях с другими областями народного хозяйства.

В   результате изучения курса у учащихся должно сформироваться представ­ление о целях, методах, возможностях, своеобразии химической технологии, о месте этой науки среди других наук, об ее связях с фундаментальными теоретическими  науками  и  прикладными. Знакомя с современным состоянием технологии, нельзя пре­небрегать ее историей. Учащиеся должны увидеть производст­венную жизнь в движении, что особенно важно для понимания перспектив  развития  технологии.

Основной акцент при изучении вопросов курса должен быть направ­лен на активную работу учеников в классе в форме диалога учитель — ученик, активного обсуждения материала в форме ученик(и) — ученик(и), ученик — учитель.

Задачи курса: формирование умений и навыков комплексного мышления знаний в химии, помощь учащимся в подготовке к поступлению в вузы, удовлетворение интересов увлекающихся химией.

Реализация программы данного курса осуществляется на основе межпредметных связей с биологией, физикой, математикой и ставит своей  целью                 

создание  условий для развития у обучающихся интереса к изучению химии;

развитие умений самостоятельно приобретать и применять знания, оценить свои склонности и интересы к данной области знаний, работать в группе;

формирование творческих способностей учащихся.

В работе с данным содержанием используется коммуникативно-направленная групповая работа, проектно - исследовательская деятельность,выделение проблемы, сбор информации, её обработка, обсуждение . Здесь высока роль самостоятельной работы ученика на практических занятиях.

Отследить динамику интереса к  курсу, результативность помогут различные виды контроля: тематический, текущий, обобщающий, а также анкетирование.

В качестве конечных продуктов деятельности учащихся могут быть рефераты, доклады, презентации и др. Главной мотивацией работы остаётся познавательный интерес.

Требования к ЗУН учащихся:

Курс  будет считаться успешно пройденным,  если учащиеся в процессе обучения приобретают следующие конкретные

знания о:

Развитие химической промышленности в РК.

Научных принципах химического производства.

Производстве металлов: чугуна, стали, алюминия в промышленности.

Производстве основных неорганических продуктов: серной кислоты,             

аммиака, азотной кислоты, стекла, цемента в промышленности.

Производстве важнейших нефтепродуктов.

В процессе обучения учащиеся приобретают следующие  конкретные  умения:

Экспериментально решать задачи с производственным содержанием.

Расширять знания о химических производствах, об особенностях химических и технологических процессов, научных принципах.

Планировать работу и поэтапно ее осуществлять, работать с дополнительной литературой; навыки публичного выступления, умение вести дискуссию, проводить презентацию своего проекта.

Формами отчетности учащихся за данный курс могут быть:

По желанию учащихся

1. Презентация проектной  работы, защита рефератов.

2. Мини-сочинение «Чем мне был полезен и интересен данный курс».

Весь материал - в документе.

РЕЦЕНЗИЯ

на программу факультативного курса по химии в 11 классе

«Химия в промышленности»

Факультативный курс «Химия в промышленности» рекомендуется учащимся, которые проявляют интерес к инженерно-химическим вопросам, к химическому производству, желают получить более глубокие знания по химической технологии, чем те, которые предусмотрены программой по химии. Программа факультативного курса предназначена для учащихся 11 класса. Программа предусматривает 34 –часовой курс, включающий теоретический и практический материал.

В содержании факультативного курса выделены 2 раздела: собственно программа курса, список литературы. Собственно программа состоит из объяснительной записки, содержания указанного факультативного курса, тематического планирования.

В объяснительной записке автор программы формулирует основные цели и задачи курса, раскрывает содержание и обосновывает построение указанного факультатива. Описан основной критерий отслеживания результата работы.

Программное содержание изложено полно, соответствует поставленным целям и задачам. Шетихина О.С. приводит большое количество заданий, направленных на развитое таких познавательных процессов как зрительная и слуховая память, воображение, внимание, развитие мыслительных операций_. Указывает основные виды содержательно-логических заданий.

Программа факультативного курса, разработанная Шетихиной О.С.интересна по содержанию, характеризуется самостоятельностью выполнения, научным подходом, обоснованностью положений.

Рекомендую программу Шетихиной О.С.для использования учителями химии школ.

Рецензент: учитель высшей

квалификационной категории Жумалиева К.Т.

Пояснительная записка

Факультативный курс «Химия в промышленности» рекомендуется учащимся, которые проявляют интерес к инженерно-химическим вопросам, к химическому производству, желают получить более глубокие знания по химической технологии, чем те, которые предусмотрены программой по химии. Программа факультативного курса предназначена для учащихся 11 класса. Программа предусматривает 34 –часовой курс, включающий теоретический и практический материал.

В школьном курсе рассматриваются не очень подробно химические производства металлов, неорганических соединений, мало внимания уделяется научным принципам химического производства, энергетике химической промышленности.

Программа предусматривает достаточно подробное практическое и теоретическое изучение не только основных химических производств, но и химические производства Республики Казахстан.

Принципы отбора материала курса.

Проблема определения содержания данного курса сложна, и не столько потому, что не­обходимо учитывать специфические особенности его проведения в средней общеобразовательной школе, сколько в связи с состоя­нием и перспективами развития химической технологии, с кото­рыми знакомятся учащиеся в курсе.

В современном химическом производстве реализуются теоре­тические и тесно связанные с ними прикладные науки. Благода­ря быстрым темпам развития науки в кратчайшие сроки меня­ется характер производства — непрерывно возникают новые тех­нологические процессы, старые совершенствуются, а многие из них отмирают. Наряду со специализацией химических произ­водств идет процесс их сближения на основе механизации и ав­томатизации, применения электроэнергии, общих принципов организации производства, контроля и планирования. Создается наука о закономерностях управления химическим производст­вом — химическая кибернетика. Поэтому данный курс должен вооружать учащихся знанием общих закономерностей химической технологии и умением использовать эти знания для решения большого круга вопросов, и прежде всего для определе­ния оптимальных условий управления производственными про­цессами. Необходимо отметить, что для изучения теоретических основ химической технологии требуются глубокие знания по фи­зике и химии и владение более или менее сложным математиче­ским аппаратом.

Учитывая подготовку учащихся по химии, физике и матема­тике и сформулированную выше задачу курса — развитие инженерно-технического мышления учащихся, оказывается наиболее целесообразным раскрывать общие понятия и законо­мерности постепенно, на конкретных примерах. Эти примеры же­лательно отобрать таким образом, чтобы можно было наиболее ярко и в то же время доступно подвести учащихся к выводу об­щих закономерностей химической технологии. При этом изуче­ние любого производства, как бы важно оно ни было для народ­ного хозяйства, в свете задач, стоящих перед курсом, не является самоцелью.

Учащиеся должны получить представление о химической промышленности как важнейшей отрасли народного хозяйства. Она должна предстать перед ними во всем ее разнообразии, в связях с другими областями народного хозяйства.

В результате изучения курса у учащихся должно сформироваться представ­ление о целях, методах, возможностях, своеобразии химической технологии, о месте этой науки среди других наук, об ее связях с фундаментальными теоретическими науками и прикладными. Знакомя с современным состоянием технологии, нельзя пре­небрегать ее историей. Учащиеся должны увидеть производст­венную жизнь в движении, что особенно важно для понимания перспектив развития технологии.

Основной акцент при изучении вопросов курса должен быть направ­лен на активную работу учеников в классе в форме диалога учитель — ученик, активного обсуждения материала в форме ученик(и) — ученик(и), ученик — учитель.

Задачи курса: формирование умений и навыков комплексного мышления знаний в химии, помощь учащимся в подготовке к поступлению в вузы, удовлетворение интересов увлекающихся химией.

Реализация программы данного курса осуществляется на основе межпредметных связей с биологией, физикой, математикой и ставит своей целью

1. создание условий для развития у обучающихся интереса к изучению

химии;

1. развитие умений самостоятельно приобретать и применять знания, оценить свои склонности и интересы к данной области знаний, работать в группе;

2. формирование творческих способностей учащихся.

В работе с данным содержанием используется коммуникативно-
направленная групповая работа, проектно - исследовательская деятельность,
выделение проблемы, сбор информации, её обработка, обсуждение . Здесь высока роль самостоятельной работы ученика на практических занятиях.

Отследить динамику интереса к курсу, результативность помогут различные виды контроля: тематический, текущий, обобщающий, а также анкетирование.

В качестве конечных продуктов деятельности учащихся могут быть рефераты, доклады, презентации и др. Главной мотивацией работы остаётся познавательный интерес.

Требования к ЗУН учащихся:

Курс будет считаться успешно пройденным, если учащиеся в процессе обучения приобретают следующие конкретные

знания о:

1. Развитие химической промышленности в РК.

2. Научных принципах химического производства.

3. Производстве металлов: чугуна, стали, алюминия в промышленности.

4. Производстве основных неорганических продуктов: серной кислоты,

аммиака, азотной кислоты, стекла, цемента в промышленности.

1. Производстве важнейших нефтепродуктов.

В процессе обучения учащиеся приобретают следующие конкретные умения:

1. Экспериментально решать задачи с производственным содержанием.

2. Расширять знания о химических производствах, об особенностях химических и технологических процессов, научных принципах.

3. Планировать работу и поэтапно ее осуществлять, работать с дополнительной литературой; навыки публичного выступления, умение вести дискуссию, проводить презентацию своего проекта.

Формами отчетности учащихся за данный курс могут быть:

По желанию учащихся

1. Презентация проектной работы, защита рефератов.

2. Мини-сочинение «Чем мне был полезен и интересен данный курс».

Учебно –тематический план

курса «Химия в промышленности»

№	№	Наименование тем	Кол. часов	дата
		Введение. Общие научные принципы химического производства. (3 часа)
1	1	Общие научные принципы химического производства.	1
2	2	Понятие о химической и механической технологии. Содержание науки «Химическая технология».	1
3	3	Развитие химической промышленности в Республике Казахстан. Современное состояние химической промышленности в Республике Казахстан и её роль в народном хозяйстве.	1
		Сырье. Энергия. Вода. (12 часов)
4	1	Полезные ископаемые как сырье для химической промышленности.	1
5	2	Понятие о сырье, промежуточном продукте (полупродукте), готовом продукте, отходах производства. Виды и классификация сырья: минеральное и органическое; твердое, жидкое и газообразное; природное и искусственное сырье. Запасы сырья.	1
6	3	Подготовка сырья к переработке: измельчение, обезвоживание, классификация и обогащение сырья; применяемые методы и аппаратура. Флотация твердого сырья. Флотореагенты: пенообразователи, собиратели, регуляторы. Механические и пневматические флотационные машины. Коллективная и селективная флотация. Обогащение жидкого и газообразного сырья.	1
7	4	Принципы рационального, экологичного использования сырья. Комплексное использование сырья.	1
8	5	Безотходная технология. Замена пищевого сырья синтетическим.	1
9	6	Энергетика химической промышленности.	1
10	7	Виды и источники энергии, применяемой в химических производствах. Энергоемкость химико-технологических процессов.	1
11	8	Вода и её использование в химической промышленности. Замкнутый водооборот в химическом производстве.	1
12	9	Временная и постоянная жёсткость воды.	1
13	10	Требования, предъявляемые к качеству промышленной воды. Подготовка промышленной (технологической) воды: отстаивание, фильтрация, коагуляция, умягчение, обессоливание. Химические и физико-химические методы умягчения воды.	1
14	11	Материалы в химической промышленности.	1
15	12	Итоговое занятие.	1
		Основные химические производства Республики Казахстан. Охрана окружающей среды.(19 часов)
16	1	Понятие металлургии.	1
17	2	Производство металлов. Классификация металлов .Черные металлы.	1	Презента-
18	3	Производство чугуна.	1
19	4	Производство стали.	1
20	5	Охрана окружающей среды.	1
21	6	Электрохимические производства. Производства алюминия.	1
22	7	Силикатная промышленность. Производство стекла.	1
23	8	Производство цемента и других силикатных материалов.	1
24	9	Охрана окружающей среды при производстве силикатных материалов.	1
25	10	Производство минеральных удобрений Роль минеральных удобрений. Фосфорные, азотные, калийные удобрения.	1
26	11	Химическая переработка топлива. Виды топлива.	1
27	12	Переработка твердого топлива.	1
28	13	Переработка нефти и нефтепродуктов.	1
29	14	Переработка газообразного топлива	1
30	15	Охрана окружающей среды при химической переработке и добыче нефти и нефтепродуктов.	1
31	16	Производство аммиака.	1
32	17	Производство азотной кислоты.	1
33	18	Производство серной кислоты контактным способом.	1
34	19	Итоговое занятие.	1

Список литературы для учителя:

1. Краузер Б., Фримантл М.Химия. Лабораторный практикум. – М.: Химия, 1995.

2. Фримантл М. Химия в действии. Ч.1,2.– М.: Мир, 1991.

3. Третьяков Ю.Д. Химия и современность. – М.: Просвещение, 1985.

4. Третьяков Ю.Д. Химия. Справочные материалы. – М.: Просвещение, 1988.

5. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии.– М.: Просвещение, 1995.

6. Пиментел Д., Кунрод Дж Возможности химии сегодня и завтра. – М.: Мир, 1992.

7. Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии. 8-11 кл. –

М.: Блик плюс, 2000.

8. Брокгауз Ф. А., Ефрон И. А. Энциклопедический

словарь.— С.-П., 2001.

Список литературы для учащихся:

1. Люцис К.Малая энциклопедия по химии..- М.,2001

2. Гржимек Б. Экологические очерки о природе и человеке.- М.:

Прогресс, 1988.

3. Третьяков Ю.Д.. Химия. Справочные материалы.–

М.: Просвещение, 1988.

4. Габриелян О.С. Химия. 9 кл.– М.: Дрофа, 2005.

5. Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Карцова А.А. Химия. 10 кл.–

М.: Просвещение , 2003.

6. Ахметов С.Н. Неорганическая химия. 9 кл.– М. ,

Просвещение, 2000.

1. Н.Нурахметов, К.Бекишев, Н.Заграничная. Химия /естественно-математическое направление/. 10 класс. –А: Мектеп,2010.

Содержание курса

Общее количество часов – 17.

Тема 1. Введение. Развитие химической промышленности в России. Общие

научные принципы химического производства. (1ч)

Цели и задачи курса «Химия в промышленности». Темы проектных работ и презентаций.

Химизация народного хозяйства, масштаб и структура использования химических процессов. Понятие химической технологии, элементы химической технологии. Общие технологические принципы.

Тема 2. Сырье, энергетика, материалы в химической промышленности.(3ч)

Классификация сырья, его добыча и переработка, поиск новых резервов добычи сырья.

Источники энергии для осуществления химико -технологических процессов, понятие топлива и его классификация, принципы развития топливной энергетики в России.

Конструкционные материалы, классификация материалов по составу. Порошковая металлургия, авиационная и космическая промышленность.

Тема 3. Основные химические производства.(4ч)

Основные группы химико –технологических процессов.

Производство металлов( чугуна, стали, алюминия) : сырье, вспомогательные материалы, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение, утилизация побочных продуктов.

Производство основных неорганических продуктов ( аммиака, азотной кислоты, стекла) : сырье, вспомогательные материалы, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение.

Производство важнейших органических соединений (ацетилена, уксусной кислоты, метилового спирта, целлюлозы): сырье, вспомогательные материалы, основной химический процесс, особенности технологического процесса, основной продукт.

Производство высокомолекулярных соединений (полиэтилена, пластмасс, синтетического каучука и резины, химических волокон): сырье, вспомогательные материалы, основной химический процесс, особенности технологического процесса, основной продукт.

Тема 4. Основные химические производства Брянской области.(5ч)

Экскурсии на предприятия Брянской области:

• Бежицкий камвольный комбинат,

• Сталелитейный завод,

• «Мальцовский портландцемент»,

• Силикатный завод,

• Дятьковский хрустальный завод.

Тема 5. Решение экспериментальных задач с производственным содержанием.(2ч)

Распознавание веществ: сырья, продуктов производства. Очистка сырья и продуктов химических производств и определение примесей в них. Получение веществ в промышленности и управление химическими реакциями.

Тема 6. Охрана окружающей среды. (1ч)

Понятие безотходной технологии, создание малоотходных и безотходных производств.

Обезвреживание газообразных отходов, сточных вод.

Тема 7. Заключительное занятие. (1ч)

Подведение итогов. По желанию учащихся :защита проектов, написание мини-сочинения «Чем мне был полезен и интересен данный курс», тест по содержанию курса, оформление дневника по теме:»Химические технологии Брянской области».

Урок 1.

Тема: Развитие химической промышленности в России. Общие научные принципы химического производства.

Цель: -изучить схему химизации народного хозяйства, масштаб и структуру использования химических процессов; понятие химической технологии, элементы химической технологии; общие технологические принципы;

- развивать логическое мышление, творческие способности у учащихся.

Ход урока:

1.Начало занятия. Сообщения задач

2.Предъявление нового материала.

• Введение

Цели и задачи курса «Химия в промышленности».

Учащимся дается

1.задание по группам по теме «Основные химические производства.»; список используемой литературы (на уроки 3-6)

2.темы проектных работ и презентаций.

• Лекция- беседа

Химизация — это внедрение достижений химии в народное хозяйство с целью ускоренного развития производительных сил, повышения эффективности общественного производства и создания условий для удовлетворения материальных и культурных потреб­ностей социалистического общества. Проблема химизации народ­ного хозяйства - необходимость всемерно развивать химическую промышленность как условие успешного развития экономики. Химизация народного хозяйства имеет двоякое значе­ние. Во-первых, она усовершенствует технологию производствен­ных процессов, заменяя механические операции химическим воз­действием. Во-вторых, химия вообще и химия полимеров и кера­мики в частности являются важнейшим источником дешевого сырья и новых материалов. Химизация народного хозяйства включает:

1) широкое использование химических процессов во всех от­раслях материального производства;

2) использование в промышленности и строительстве синтети­ческих материалов и пластмасс вместо цветных металлов, сплавов и природных материалов;

3) развитие производства минеральных удобрений и химиче­ских средств защиты растений;

4) замену природных материалов и пищевого сырья, расходу­емых химической промышленностью на синтетические продукты;

5) развитие химических производств для нужд здравоохра­нения;

6) использование химических продуктов и синтетических мате­риалов в производстве товаров широкого потребления.

В нашей стране принята «Комплексная программа химизации народного хозяйства», которая предусматривает:

— обеспечение потребностей народного хозяйства в химической продукции, соответствующей требованиям научно-технического про­гресса ;

— ускоренное развитие отраслей химической индустрии;

— повышение эффективности использования химической про­дукции за счет комплексного применения, рационального сочетания с традиционными материалами и расширение сфер ее потреб­ления в различных отраслях народного хозяйства;

— ускорение внедрения химических процессов и методов пе­реработки природного, промышленного, сельскохозяйственного и вторичного сырья, утилизацию отходов для более полного извле­чения полезных компонентов»

Основу химизации народного хозяйства составляет химиче­ская промышленность. Поэтому темпы ее развития в нашей стране опережают темпы роста промышленного производства в целом.

ОБЩИЕ НАУЧНЫЕ ПРИНЦИПЫ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Научную основу химической промышленности составляет хи­мическая технология.

В буквальном смысле слово «технология» означает учение о мастерстве. Однако многие, и не случайно, понимают под техноло­гией последовательность производственных операций, позволяющих сырье превратить в целевой продукт. Некоторые вкладывают в термин «технология» еще более широкий смысл, отождествляя его с последовательностью (алгоритмом) действий в любой области.

Если же говорить о химической технологии, то наиболее емкое определение было дано Д. И. Менделеевым почти 100 лет назад: «Технология — учение о выгодных (т. е. поглощающих наи­менее труда людского и энергии природы) приемах переработки природных продуктов в продукты, потребные для применения в жизни людей… Дело, например, химии изучать получение железа из его руд, а дело технологии изучить выгоднейшие для этого способы, выбрать из возможностей наиболее приемлемую по выгод­ности — к данным условиям времени и места...» (Брокгауз Ф. А., Ефрон И. А. Энциклопедический словарь.— С.-П., 1901.— Т. 33.— С. 132).

Обратите внимание, что главным является не просто полу­чение целевого продукта, чем мог бы довольствоваться химик-ис­следователь, а массовое получение продукта при минимальных затратах ресурсов труда, сырья, энергии, минимальных капиталь­ных вложениях и минимальном ущербе для человека и окружаю­щей природной среды.

В настоящее время под химической технологией мы понимаем важнейшую область знаний в практической - деятельности, которая охватывает вопросы управления процессами химической переработ­ки сырья в целевые продукты, выбранными на основании фундамен­тальных физико-химических закономерностей с учетом экономиче­ских и социальных факторов, ресурсообеспечения и необходимой безопасности производства. Длительное время считали, что основу химической технологии составляют сырье, энергия и аппаратура. В настоящее время выделяют по меньшей мере 10 элементов хими­ческой технологии. К ним относятся:

1) физикохимия процесса и поиски оптимальных физико-хими­ческих условий его осуществления;

2) сырье, основные и побочные продукты, отходы производства;

3) энергетика процесса, условия максимального полезного дейст­вия энергии;

4) аппаратура, среди которой наиболее важны химические ре­акторы, аппараты для осуществления химико-технологических про­цессов;

5) материалы аппаратуры и средства их защиты от коррозии, создание новых материалов;

6) аналитический контроль и управление процессом (включая автоматизацию и управление ЭВМ);

7) организация и охрана труда;

8) защита окружающей среды и создание экотехнологии, т. е. технологии, при использовании которой химическое производство не наносит ущерба окружающей среде;

9) экономика производства, включая капиталовложения, произ­води-

тельность труда и себестоимость продукции;

10) развитие принципиально новых химико-технологических про­цессов, в том числе с использованием экстремальных воздействий (космическая технология, радиационные, плазмохимические, крио-химические процессы).

В современных химических производствах широко используют­ся общие технологические принципы: непрерывность процесса, противоток, утилизация теплоты реакции (благодаря теплообмену), комплексное использование сырья и отходов производства.

Процессы бывают непрерывные, периодические и циркуляцион­ные. В непрерывных процессах исходное сырье непрерывно пода­ется в реакционный аппарат, а продукты химического взаимодей­ствия отводятся из аппарата. Принцип непрерывности ис­пользуется в производстве чугуна, при обжиге извести, в контактном способе производства серной кислоты, при синтезе аммиака и в произ­водстве водяного газа.

В периодическом (прерывном) процессе стадии смешивания реаги­рующих веществ, химического взаимодействия и выделения про­дуктов реакции, составляющие цикл, следуют друг за другом и периодически повторяются через определенные промежутки времени. В каждом цикле условия протекания реакции непрерывно изменя­ются, так как с течением времени концентрация исходных веществ уменьшается, что ведет к снижению скорости реакции, изменению температуры и т. д. Вследствие этого периодические процессы менее производительны. Их используют в производстве стали, кокса, многих органических красителей, взрывчатых веществ, соляной кислоты и других химических продуктов.

В современной химической промышленности стремятся (там, где это возможно) перейти от периодических к непрерывным способам производства. Например, периодический способ получения анилина путем восстановления нитробензола чугунной стружкой с соляной кислотой в настоящее время заменен непрерывным методом — ка­талитическим гидрированием нитробензола водородом.

Некоторые процессы производства осуществляются полунепре­рывным путем. Например, в коксохимическом производстве коксова­ние — периодический процесс, а переработка коксового газа — не­прерывный.

В циркуляционном (циклическом) процессе реакционная смесь, покидающая реактор, разделяется. Непрореагировавшие исходные смеси после обогащения реагентами снова направляют в аппарат. Применение циркуляционного принципа способствует бо­лее полному использованию сырья и позволяет значительно повы­сить производительность процесса.

В химической технологии осуществляются следующие принципы.

Принцип противотока. Противотоком называется противополож­но направленное движение взаимодействующих веществ.

Движение веществ в одном и том же направлении носит назва­ние прямотока.. Противоток применяют для реализации оптимальных условий массо- и теплообмена (проведение химических реакций, поглощение газов, растворение твердых тел, охлаждение продуктов реакции, нагревание исходных веществ и т. д.).

Принцип кипящего слоя, или псевдоожижения. Для образова­ния «кипящего слоя» или псевдоожижения, газообразные реагенты продувают через отверстия снизу аппарата, а находящиеся в нем твердые исходные вещества при этом как бы кипят, находясь все время во взвешенном состоянии. Этот принцип получил широкое распространение в химической промышленности для интенсифика­ции гетерогенных процессов, т. е. химического или физического взаимодействия веществ, находящихся в разных агрегатных состоя­ниях (обжиг пирита в производстве серной кислоты, каталити­ческий крекинг нефтепродуктов, сушка влажных материалов, сорбция из газовых смесей и растворов и т. д.).

Принцип утилизации теплоты реакции. Утилизация теплоты реакции,

т. е. использование выделяющейся при химических взаимо­действиях теплоты для подогрева исходного сырья или дальнейшей тепловой обработки образующихся продуктов, позволяет резко сни­жать производственные энергетические затраты. Например, в произ­водстве чугуна в домну подают воздух, нагретый за счет теплоты происходящих реакций.

Принцип использования производственных отходов (комплекс­ное использование сырья, безотходная технология). Превращение отходов в побочные продукты производства позволяет полнее исполь­зовать сырье, что в свою очередь снижает стоимость продукции и предотвращает загрязнение окружающей среды. Например, из поли­металлических сульфидных руд при комплексной переработке по­лучают цветные металлы, серу, серную кислоту и оксид железа (III) для выплавки чугуна. Комплексное использование сырья служит основой комбинирования предприятий. При этом возникают новые производства, перерабатывающие отходы основного предприятия, что дает высокий экономический эффект и является важнейшим эле­ментом химизации народного хозяйства.

Организация химического производства — процесс чрезвычайно трудоемкий. Необходимо решить много проблем, связанных с вы­бором сырья и способов его подготовки, определить оптимальные физико-химические параметры ведения химико-технологического процесса (температура, давление, применение катализатора и т. д.). Современное химическое предприятие характеризуется высокой степенью автоматизации.

3.Взаимоконтроль

Составить структуру отраслей народного хозяйства, указав долю химических производств в каждой из них.

1.Электролиз воды. 1.Легирование. 1.Стекло. 1.Кокс. 1.Лекарства

2.Плазмолиз воды. 2.Эпитаксия 2.Цемент. 2.Прямое 2.Антисептики

3.Газификация угля. 3.Материалы для кабелей 3.Лаки. восстановление Ме 3.Вата, бинты.

4.Энергия Солнца. и корпусов электроприб. 4. Краски. синтез - газом

1.Топливо. 1.Сиропы, эссенции

2.Конструкционные 2.Виноделие, напитки

материалы. 3. Шоколад, конфеты

1.Переработка ядерного 1.Минеральные удобрения. 1.Синтетические каучуки, 1.Топливо.

топлива. 2.Фунгициды и инсектициды волокна, ткани. 2.Масла и смазки.

2.Теплоносители. 3. Кормовой синтет. белок 2.Парфюмерия, красители, бумага. 3.Автом. камеры.

4. Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях.

Урок 2.

Тема: Сырье в химической промышленности.

Цель: -изучить классификацию сырья, основные способы добычи и переработки сырья;

- развивать умение логически излагать свои мысли, сравнивать, анализировать и делать выводы по изученной теме.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач.

2.Предъявление нового материала.

Лекция- беседа

Любое химическое производство начинается с сырья, которое по происхождению может быть минеральным, растительным или жи­вотным. В химической промышленности чаще всего используется минеральное сырье, т. е. добываемые из земных недр природные минералы. Минеральное сырье делится на рудное, нерудное и го­рючее.

Рудное сырье, или руда, служит для получения металлов. На­пример, руды железа, марганца, титана состоят главным образом из сульфидов и оксидов соответствующих металлов.

Нерудное минеральное сырье — это горные породы или минера­лы, являющиеся источником получения неметаллических химиче­ских продуктов. К нему относят апатит, фосфорит, гипс, известняк, слюду, хлорид натрия и др.

Горючее минеральное сырье — ископаемые, которые могут слу­жить в качестве топлива (каменные и бурые угли, нефть, природ­ный газ и т. п.). Этот вид сырья иногда называют органическим, так как оно имеет органическое происхождение. В последние годы органическое сырье все чаще используют не в качестве топлива, а как сырье для химической промышленности.

В качестве основной особенности, характеризующей сырье, сле­дует указать на огромные масштабы его добычи и переработки. В настоящее время в мире ежегодно извлекается и перерабаты­вается 10" т, т. е. 100 млрд. т горных пород, а ведь в качестве сырья, подвергаемого химическому переделу, используются не толь­ко горные породы. Чтобы представить себе масштаб этого рода че­ловеческой деятельности, достаточно простейшего расчета: на каж­дого человека, включая младенцев и стариков, ежедневно прихо­дится 100 кг извлеченных горных пород. Учитывая, что масштаб производств в последние десятилетия значительно возрос, а само производство как в нашей стране, так и за рубежом в целом разви­валось по экстенсивной схеме, возникла серьезная проблема исто­щения естественных источников сырья. Как видно из цветного ри­сунка I, при сохранении нынешних темпов потребления нефть, газ, уран-235, легкие цветные металлы (исключая алюминий) мо­гут быть исчерпаны к середине следующего столетия.

Проблема сырья существенно усугубляется тем обстоятельст­вом, что сами природные ископаемые распределены в мире исклю­чительно неравномерно. Почти 95% мировых угольных запасов со­средоточены в недрах стран Северного полушария, в том числе 63% — в Азии, 26% — в Северной Америке и около 6% — в Ев­ропе. Аналогичная или еще более контрастная неравномерность распределения в литосфере характерна месторождениям нефти и газа, фосфатов и бокситов и др. Значительная часть мировых за­пасов многих важнейших видов минерального сырья сосредоточена в недрах развивающихся стран. Их удельный вес в суммарных достоверных и вероятных запасах капиталистических и развиваю­щихся стран составляет: нефть — почти 90%, природный газ — около 70%, бокситы — 74%, олово — 87%, кобальт — 90%, медь — более 65%, фосфориты — 75%, никель, сурьма и апатиты — 60%.

Экономика России почти полностью развивается на базе отечественного сырья. Наша страна занимает одно из первых мест в мире по запасам железа, марганца, хрома, свинца, платины, зо­лота, меди, цинка, никеля, титана, кобальта и оказывает существен­ную помощь странам СЭВ, обеспечивая их каменным углем, при­родным газом, нефтью, железной рудой.

Однако минеральные богатства недр России также не безгранич­ны. Как и во всех странах мира, условия эксплуатации месторож­дений минерального сырья с каждым десятилетием, даже с каждым годом становятся все более сложными и требуют непрерывно воз­растающих затрат.

Итак, в условиях все возрастающего дефицита сырья необходим поиск новых резервов. К ним относятся:

1) разработка новых источников и методов извлечения сырья в литосфере, гидросфере и атмосфере;

2) разработка новых эффективных методов рециркуляции, т. е. многократного использования металлов и других видов сырья;

3) разработка новых технологий, способных работать на новом сырье или с меньшими затратами ресурсов;

4) использование альтернативных материалов.

Неиссякаемыми источниками сырья являются промышленные и бытовые отходы, так называемое вторичное сырье. Достаточно сказать, что в России и за рубежом в отвалах и хвостохранилищах размещается

1,6 х10¹² м³ горных пород и отходов переработки по­лезных ископаемых, и на каждого человека в год образуется 400 кг бытовых отходов. Металлы в виде вторичного сырья (так называемо­го скрапа) используют уже сейчас довольно широко: около половины мирового производства стали базируется на скрапе. Он же покры­вает от 20 до 60% потребности в важнейших металлах.

До поступления на химическое производство минеральное сырье, как правило, подвергается предварительной обработке, после кото­рой его состав и свойства удовлетворяли бы требованиям данного технологического процесса. Такая обработка состоит из совокуп­ности механических, химических и физико-химических операций: измельчение, укрупнение, обезвоживание, обогащение или флота­ция. Флотация основана на различной смачиваемости водой полез­ных компонентов и пустой породы минерального сырья. Например, флотацией полиметаллических сульфидных руд получают концент­раты, отделяя при этом пустую породу.

3. Взаимоконтроль

Составить тест по изученной теме.

Примерный тест

1. Рудное сырье, или руда, служит для получения

1. неметаллов;

2. металлов;

3. металлов и неметаллов.

2.Нерудное минеральное сырье является источником получения

1. неметаллических химиче­ских продуктов;

2. металлических химических продуктов;

3. металлических и неметаллических продуктов.

3. Горючее минеральное сырье слу­жить в качестве

1. получения электроэнергии;

2. конструктивных материалов;

3. топлива.

4. Неиссякаемыми источниками сырья является

1. вторичное сырье;

2. первичное сырье;

3. не то и не другое

5. До поступления на химическое производство минеральное сырье подвергается предварительной обработке. Она состоит из совокуп­ности

1. механических;

2. химических;

3. физико-химических операций;

4. всех перечисленных выше операций.

4. Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях

Урок 3.

Тема: Энергетика в химической промышленности.

Цель: изучить источники энергии для осуществления химико -технологических процессов; понятие топлива и его классификацию; принципы развития топливной энергетики в России;

- развивать умение логически излагать свои мысли, сравнивать, анализировать и делать выводы по изученной теме .

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Предъявление нового материала.

Лекция- беседа

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Химическая промышленность — самая энергоемкая отрасль на­родного хозяйства. В таблице 1 показано, какое количество энер­гии необходимо затратить на получение тонны продукта (алюми­ния, стали, цемента, нефти, бумаги).

Таблица1. Необходимые количества энергии для производства

1 т продукта. (в среднем в мире)

Способ получения продукта	Энергопотребление на 1 т, в ГДж и т условного топлива
	алюминия	стали	цемента	нефти	бумаги
Действующая технология	211,0 7,2	28,49 0,97	9,50 0,32	4,75 0,16	42,20 1,4
Реально возможная техно­логия	179,36 6,1	17,94 0,6	4,00 0,14	3,69 0,126	26,38 0,9
Теоретически рассчитанная технология	26,37 0,9	6,33 0,21	0,74 0,025	0,42 0,014	0,21 0,007
1 ГДж соответствует 109 Дж; 1 т условного топлива — 29,3 МДж/кг.

В России химическая промышленность выпускает 7% всей про­мышленной продукции, а потребляет 20% энергии. За рубежом это соотношение еще более контрастно.

Основным источником энергии для осуществления химико-тех­нологического процесса является электрическая энергия и внутрен­няя энергия (получаемая при сгорания топлива).

Электрическая энергия используется:

1) для различных электро­химических процессов (электролиз растворов и расплавов солей);

2) для электротермических процессов (плавление, возгонка, полу­чение элементного фосфора и т. д.);

3) в электромагнитных процес­сах (разделение продуктов);

4) в электростатических процессах (электрокрекинг углеводородов) .

Внутренняя энергия используется для разнообразных физиче­ских процессов (нагревание, плавление, сушка и т. д.) и для нагре­вания реагентов при химических превращениях.

Топливо — это материал, служащий источником энергии. На­звание топлива, как правило, отражает его природу или назначе­ние (например, горючие вещества, ядерное топливо, ракетное топливо и т. д.). В горючих веществах основной составной частью является углерод. Эти вещества находят широкое применение для получения энергии или служат сырьем в химической промышленности. По происхождению топливо делится на природное (нефть, уголь, природ­ный газ и пр.) и искусственное (кокс, моторные топлива и пр.), а по агрегатному состоянию — на твердое, жидкое и газообразное. Мировые запасы энергии различных источников приведены в табли­це 2, а виды топлива — в таблице 3.

Таблица2. Мировые запасы энергии различных источников

Источники энергии

Запасы энергии, млрд. кВт-ч

480х10³

5,8х10⁶

30х10⁶

700х10³

80х10³

223х10³

200х10³

150х10⁶

150х10³

70х10⁶

23х10³

Практически безграничны

Торф

Угли бурые

Угли каменные

Сланцы горючие

Газ природный

Нефть

Древесина (годовой прирост)

Энергия Солнца

Энергия ветра

Энергия приливов и отливов

Энергия рек

Энергия ядерного горючего

Таблица 3. Виды топлива

Название топлива	Содержание углерода, %	Теплота сгорания, кДж/кг
Антрацит	95	34000
Каменный уголь	75—90	35000
Бурый уголь	65—70	28000
Торф сухой	55—60	23000
Нефть	80—87	44000
Природный газ	До 95% метана	50000

В настоящее время основным источником получения внутрен­ней энергии служит нефть. В топливно-энергетических балансах промышленно развитых стран доля нефти составляет 47%, газа — 17%, угля — 30%. Остальные 6% приходятся на все прочие источ­ники энергии, включая гидроэлектростанции, атомные электро­станции, геотермальные, ветровые, солнечные и другие установки. Тенденция увеличения расхода природного газа и нефти объясняет­ся большей их экономичностью (относительная простота добычи, транспорта, хранения и использования). Однако природные ресурсы нефти и газа ограничены и невосполнимы

Очевидно, что и сегодня, и через 25 лет нефть сохранит свою лидирующую позицию. Вместе с тем ее вклад в энергоресурсы заметно сократится, и будет компенсироваться возросшим вкладом угля, газа, ядерного горючего, энергии Солнца и других видов во­зобновляемой энергии, включая биоэнергетику.

Основным принципом топливной энергетики нашей страны является максимальное и комплексное энерготехнологическое использова­ние топливных ресурсов.

Из соображений экономии вытекает не­обходимость:

1) максимального использования теплоты;

2) вторич­ного использования теплоты;

3) регенерации и рекуперации теплоты;

4) уменьшения потерь теплоты в окружающую среду;

5) макси­мального использования местных топливных ресурсов и производ­ственных отходов.

Теплота, выделяющаяся при химических превращениях в реак­торе, используется для нагревания исходных продуктов . Горя­чие газы, проходя по трубам, отдают теплоту воде, находящейся в межтрубном пространстве, а образующийся пар применяется далее.

Бережное расходование энергетических ресурсов — хозяйствен­ная политика нашей страны. Это — увеличение к.п.д. технологических процессов, снижение металлоемкости оборудования, снижение удель­ных расходов энергоресурсов, повышение эффективности процес­сов производства и передачи электроэнергии.

В будущем восполнение топливных ресурсов связывают с ра­циональной переработкой угля, который будут сжижать (запасы угля превышают 95% от запасов природных топлив).

Неисчерпаемые возможности таит ядерная энергетика. Расчеты показали, что при правильном использовании урана можно не бо­яться его истощения в ближайшие тысячелетия. В перспективе получение энергии управляемым термоядерным синтезом ядер дейтерия и трития.

В промышленности твердое топливо сжигают в печах непрерыв­ного действия. Принцип непрерывности осуществляется при помо­щи подвижной колосниковой решетки (рис. 17) , на которую непрерывно подается твердое топливо. Жидкое топливо вводится в топку через форсунку при помощи водяного пара или сжатого воздуха. Еще лучше смешивается с воздухом и полнее сгорает газообразное топ­ливо. Для сжигания газообразного топлива используются особые керамические печи, в которых горючий газ и требуемое количество воздуха подаются в мельчайшие каналы, где происходит сгорание.

трубы с водой

колосники

Газообразное топливо имеет ряд преимуществ перед твердым топливом: 1) экономически более выгодна добыча и транспорти­ровка;

2) упрощается устройство топок и облегчается труд челове­ка при подаче топлива в печь;

3) упрощается управление процессом горения и облегчается соблюдение гигиены труда;

4) достигается более полное и рациональное сжигание топлива;

5) почти полностью устраняется засорение окружающей среды.

По этим причинам газо­образное топливо находит себе все более широкое применение в промышленности, а также в качестве бытового топлива и в авто­транспорте.

Природное газообразное топливо — природный газ содержит около 95% метана. Его добывают из газовых или нефтяных место­рождений. Искусственное газообразное топливо получают перера­боткой угля. Это генераторные (воздушный, смешанный, водяной) и коксовый газы. Газообразное топливо является не только удобным видом топлива, но и ценнейшим сырьем в производстве основного органического синтеза (например, ацетилена, метанола, формальдегида и др.). .

Единственное жидкое природное топливо — нефть является слож­ной смесью циклопарафинов (нафтенов), предельных и ароматиче­ских углеводородов. Нефть как топливо непосредственно не приме­няется, а перерабатывается в товарные нефтепродукты методами фракционированной перегонки, термического и каталитического кре­кинга, каталитического риформинга и т. д.

Важнейшими группами нефтепродуктов являются топлива и сма­зочные масла. Нефтяные топлива разделяются на моторные, при­меняемые в двигателях, и котельные — для сжигания в топках паровых котлов и в промышленных печах.

Первые из них подраз­деляются в свою очередь на карбюраторные, дизельные и топлива для реактивных авиационных двигателей. Карбюраторным топли­вом для двигателей внутреннего сгорания с карбюраторами явля­ется бензин, важнейшей характеристикой которого является его стойкость к детонации. Детонация — это чрезмерно быстрое сгора­ние топливной смеси в цилиндре карбюраторного двигателя, нару­шающее нормальную работу двигателя. Наиболее склонны к дето­нации предельные углеводороды нормального строения, тогда как предельные углеводороды с сильно разветвленной цепью детониру­ют слабо. Способность бензина к детонации оценивается октановым числом. В качестве стандарта принимается к-гептан и 2,2,4-триметилпентан (изооктан), октановые числа которых считают равными 0 и 100 соответственно. Если октановое число равно 80, то это значит, что данный вид топлива детонирует в смеси с воздухом как смесь, состоящая из 80% изооктана и 20% гептана (табл. 4).

Таблица 4. Октановые числа бензина

Способ получения бензина	Октановое число
Прямая перегонка Термический крекинг Каталитический крекинг Каталитический риформинг	66—80 60—75 80 85—90

Сорта автомобильных бензинов обозначают буквой А и цифрой, указывающей его октановое число, например: бензин А-72, А-91, А-95. Сорта авиационного бензина обозначают буквой Б, например: Б-95, Б-100.

Промышленной переработкой каменных углей, называемой кок­сованием, занимаются коксохимические предприятия. Основными продуктами являются кокс, каменноугольная смола и коксовый газ. Дальнейшей переработкой каменноугольной смолы получают ценнейшие органические продукты: бензол, толуол, нафталин и др.

На первом этапе реализации Энергетической программы России первостепенное значение придается форсированному развитию га­зовой промышленности, имеющей достаточно надежную сырьевую базу, прежде всего в районах Западной Сибири.

Прирост производства электроэнергии будет происходить в ос­новном за счет ядерного горючего, гидроэнергии и использования углей в восточных районах страны (Канско-Ачинский территориаль­но-производственный комплекс). При этом предполагается, что атом­ная энергетика будет развиваться опережающими темпами, а ис­пользование традиционных топливно-энергетических ресурсов будет улучшено за счет сокращения потребления нефтепродуктов в качест­ве топлива.

Одним из основных направлений социально-экономического раз­вития является увеличение масштабов использования возобновляемых источников энергии, включая энер­гию Солнца, ветра, воды, теплоту глубинных слоев Земли, особенно в отдаленных районах с дефицитом органических топливно-энер­гетических ресурсов.

3. Взаимоконтроль

Составить тест по изученной теме

Примерный графический тест (да нет )

1.Химическая промышленность — самая энергоемкая отрасль на­родного хозяйства.(да)

2.Основным источником энергии для осуществления химико-тех­нологического процесса является электрическая энергия и внутрен­няя энергия. (да)

3.Внутренняя энергия используется для разнообразных электрохимических процессов. (нет)

4. Топливо — это материал, служащий источником энергии. (да)

5.В горючих веществах основной составной частью является фосфор. (нет)

6. Основным принципом топливной энергетики нашей страны является максимальное и комплексное энерготехнологическое использова­ние топливных ресурсов. (да)

7. Теплота, выделяющаяся при химических превращениях в реак­торе, используется для нагревания исходных продуктов. (да)

8. Природное газообразное топливо — природный газ содержит около 95% бутана. (нет)

9. Единственное жидкое природное топливо — нефть. (да)

10. Промышленной переработкой каменных углей, называемой кок­сованием. (да)

11. Одним из основных направлений социально-экономического раз­вития является увеличение масштабов использования возобновляемых источников энергии. (да)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

4.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях

Урок 4.

Тема: Материалы в химической промышленности.

Цель: - изучить выбор конструкционных материалов, классификацию материалов по состав; что такое порошковая металлургия, авиационная и космическая промышленность;

- развивать умение логически излагать свои мысли, сравнивать, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Предъявление нового материала.

Лекция-беседа

Чтобы осуществить любой химико-технологический процесс, не­обходимо располагать соответствующей аппаратурой. Но тогда воз­никает вопрос: из каких материалов следует делать эту аппаратуру, чтобы она была способна противостоять разнообразным агрессив­ным воздействиям, в том числе химическим, механическим, терми­ческим, электрическим, а в ряде случаев также радиационным и биологическим?

Выбор конструкционных материалов осложняется, когда пере­численные воздействия сопутствуют друг другу. Кроме того, в пос­леднее время требования к материалам, используемым в химиче­ской технологии, повысились по двум причинам. Во-первых, зна­чительно шире стали применять экстремальные воздействия, такие, как сверхвысокие и сверхнизкие температуры и давления, ударные и взрывные волны, ионизирующие излучения, биологические фер­менты. Во-вторых, переход к аппаратам большой единичной мощ­ности по производству основных химических продуктов создает исключительно сложные проблемы в изготовлении, транспортиров­ке, монтаже и эксплуатации подобных установок. Например, на современном химическом предприятии можно видеть контакт­ные аппараты для производства серной кислоты диаметром 5 м, содержащие до 5000 различных труб, реакторы синтеза аммиака и ректификационные колонны высотой более 60 м.

Конструкционные материалы классифицируют по различным признакам, например по составу, структуре, свойствам и областям применения. При классификации материалов по составу можно условно выделить три большие группы — металлические, неметал­лические и композиционные материалы.

Металлические материалы обладают сочетанием механических свойств, таких, как прочность, вязкость, пластичность, упругость и твердость, с технологическими — возможностью использования при­емов ковки, сварки, обработки режущими инструментами. Они яв­ляются незаменимыми не только для построения химических реак­торов самой разнообразной формы и размеров, но и в различных областях промышленности. Так, за последние 20 лет мировое про­изводство железа увеличилось примерно в 2,7 раза, меди — в 2,3, алюминия — в 4,7, никеля — в 4, цинка — в 2, титана — в 17 раз.

Чистые металлы сравнительно редко выступают в роли мате­риалов. К их числу относятся алюминий (изготовление емкостей, теплообменников, мешалок), медь (днища и трубопроводы тепло-обменных химических аппаратов для жидких криогенных веществ), молибден (нагреватели и высокотемпературные печи), никель (ем­кости и колонны для работы в химически агрессивных средах), платиновые металлы (химическая посуда, аноды, катализаторы) и некоторые другие.

Значительно чаще применяют металлические сплавы на основе железа (сталь и чугун), алюминия, магния, меди (бронза и латунь), никеля, ниобия, титана, тантала, циркония и других металлов.

Среди металлических материалов исключительное положение занимают сплавы на основе железа. Сплавы железа с содержанием углерода до 2% принято называть сталью, а свыше 2% — чугуном. Используемые в настоящее время в промышленности стали обычно делят на углеродистые и легированные. Создание новых и интен­сификация существующих промышленных процессов заставляет все больше использовать легированные стали, которые обладают повы­шенной коррозионной стойкостью. Массовая доля средне- и высоко­легированных сталей в настоящее время составляет почти 20% от общего количества производимых промышленностью черных ме­таллов. Для легирования используют такие металлы, как никель,хром, молибден, вольфрам, ванадий, кобальт, марганец, медь, ти­тан, алюминий.

Для улучшения качества металлических материалов исключи­тельно важное значение приобрела порошковая металлургия, вклю­чающая процессы производства металлических порошков и спечен­ных из них изделий.

В современной порошковой металлургии можно выделить два основных направления:

1) создание материалов и изделий с такими характеристиками (состав, структура, свойства, которые в настоящее время невозможно достичь известными мето­дами плавки;

2) изготовление традиционных материалов и изделий при более выгодных технико-экономических показателях производ­ства. Обработкой металлических порошков удается достичь важных для практических целей свойств материалов. Например, вольфрам, получаемый в инертной атмосфере в вольтовой дуге, хрупок. Прес­сованием порошка вольфрама и последующим спеканием изделий в атмосфере водорода изготавливают прочные металлические брус­ки, которые можно ковать, катать из них листы и штамповать.

Неметаллические материалы принято разделять на две группы — органические и неорганические.

Среди неметаллических органических материалов можно выде­лить природные и синтетические.

К важнейшим синтетическим полимерным материалам относят пластмассы, эластомеры, химические волокна и полимерные покры­тия. В отличие от металлических материалов они имеют высокую устойчивость в агрессивных средах, низкую плотность, высокую стойкость к истиранию, хорошие диэлектрические и теплоизоляцион­ные свойства. Из них несложно изготовить детали и аппараты слож­ной конструкции. Недостатком многих полимерных материалов яв­ляется их склонность к старению и невысокая термическая стабиль­ность (до 250 °С). Наиболее известны материалы на основе фенолформальдегидных смол , поливинилхлорида, полиэтиленов и фторопластов.

Среди других полимерных материалов следует отметить каучуки и различные материалы на их основе, такие, как бутил-каучук, силиконовые и фторкаучуки и т. д.

Неметаллические органические материалы составляют лишь небольшую долю используемых в современной технике и промыш­ленности материалов. Их номенклатура насчитывает десятки тысяч названий и быстро увеличивается. Состав и технологические усло­вия получения многих из них запатентованы и представляют боль­шую ценность.

Группа неметаллических неорганических материалов включает керамику, фарфор, стекло, силикатные цементы и бетоны, графит и

многое другое. Их можно также разделить на две группы — природ­ные и искусственные. К первым относятся различные горные поро­ды — незаменимый конструкционный материал для изготовления крупногабаритных сооружений.

Искусственные материалы неорганического происхождения весь­ма разнообразны и широко используются благодаря кислотостойкости в виде самостоятельных конструкционных материалов или для футеровки различных аппаратов. Наиболее распространены различ­ные виды искусственных силикатных материалов, получаемых плав­лением: стекло (с. 189), кварц, ситаллы, эмали, цементы (с. 189).

Особое место среди неметаллических неорганических материалов занимает керамика. Керамическими материалами называют любые поликристаллические материалы, получаемые спеканием неметал­лических порошков природного или искусственного происхождения. Перспективность керамики как материала будущего обусловлена его многофункциональностью, доступностью сырья, относительно низкими энергетическими затратами при получении, большой без­опасностью и экологическими преимуществами керамического произ­водства.

Композиционные материалы (композиты) состоят из пластичной основы (матрицы) и наполнителя — включений специальных ком­понентов. Они очень многообразны. Условно можно выделить кера­мика-металлические материалы (керметы), наполненные органиче­ские полимеры (норпласты), газонаполненные материалы (пены).

В качестве основы (матрицы) используются металлы и сплавы, полимеры, керамика. Они обеспечивают связь между составляющи­ми компонентами, прочность и пластичность под действием нагрузок. Значительно разнообразнее применяемые наполнители, особенно для композитов на основе пластмасс, от которых зависит прочность и жесткость композитов. Из наполнителей следует выделить метал­лические и углеродные волокна, дисперсные тугоплавкие металлы с размером частиц от 0,01 до 0,06 мкм, нитевидные кристаллы кар­бида и нитрида кремния.

Композиты с полимерными матрицами получают более широкое распространение, чем на основе металлов или керамики.

Пока еще основными потребителями композитов являются авиа­ционная и космическая промышленность. Их использование не только позволяет получать высокоэкономичные и надежные конст­рукции, но и дает возможность реализовать перспективные аэро­динамические схемы, например истребитель с крылом обратной стреловидности. По многим главным физико-химическим свойствам — прочности, ударной вязкости, усталостной прочности и др.— ком­позиты выигрывают у традиционных материалов в 5 раз, а иногда и более.

Потребности общества в новых материалах непрерывно растут, что обусловлено следующими причинами:

1) развитие новых научно-технических направлений (робототех­ники, информатики, гибких химических производств), требующих принципиально новых материалов со специфическими функциями;

2) повышение стоимости традиционного сырья (в том числе для производства энергии);

3) значительное усиление требований к охране окружающей сре­ды, что привело к удорожанию традиционного химического пере­дела и замене его в ряде случаев новыми технологическими про­цессами;

4) развитие технологических процессов с использованием экст­ремальных воздействий (плазмы, сверхвысоких и сверхнизких дав­лений и температур, облучений и др.).

Таким образом, новые материалы должны удовлетворять разно­образные потребности общества, а их технология обязана быть эко­номичной в условиях растущего дефицита сырья и стоимости энергии.

3. Взаимоконтроль

Фронтальный опрос по изученной теме в форме беседы

4.Итоги занятия Д/з записи в тетрадях, подготовить презентации, схемы, таблицы к уроку 5

Урок 5.

Тема: Производство металлов: чугуна, стали, алюминия в промышлен-ности.

Цель: - изучить виды сырья, вспомогательных материалов, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение, утилизация побочных продуктов при производстве металлов;

- развивать умение логически излагать свои мысли, сравнивать, анализировать и делать выводы по изученной теме.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2..Предъявление нового материала.

1. Современная химическая промышленность выпускает десятки тысяч продуктов. Все многообразие химико-технологических процес­сов можно свести к пяти основным группам: механическим, гидро­динамическим, тепловым, диффузионным (массообменным) и хими­ческим.

Механические — это процессы дробления, измельчения, агломерации, транспортирования твердых материалов, гранулиро­вания и т. п.

Гидродинамические — это процессы перемещения жидкостей и газов по трубопроводам, перемешивания, псевдоожи­жения, очистка газов от пыли и тумана и др.

Тепловые — это процессы нагревания, охлаждения, конденсации, выпаривания и т. д.

Диф­фузионные (массообменные) — это процессы сорбции, ректификации, растворения, кристаллизации, сушки и т. д.

Наиболее важна и многообразна группа химических процессов, связанных с изменением химического состава и свойств веществ.

К ним относятся:

• процессы горения — сжигание топлива, серы, пи­рита и других веществ;

• пирогенные процессы — коксование углей, крекинг нефти, сухая перегонка дерева;

• электрохимические про­цессы — электролиз растворов и расплавов солей, электроосаждение металлов;

• электротермические процессы — получение карбида каль­ция, электровозгонка фосфора, плавка стали;

• процессы восстанов­ления — получение железа и других металлов из руд и химических соединений;

• термическая диссоциация — получение извести и гли­нозема;

• обжиг, спекание — высокотемпературный синтез силикатов, получение цемента и керамики;

• синтез неорганических соедине­ний — получение кислот, щелочей, металлических сплавов и других неорганических веществ;

• гидрирование — синтез аммиака, метано­ла, гидрогенизация жиров;

• основной органический синтез веществ на основе оксида углерода (II), олефинов, ацетилена и других орга­нических соединений;

• полимеризация и поликонденсация — получе­ние высокомолекулярных органических соединений и на их основе синтетических каучуков, резин, пластмасс и т. д.

Каждое химическое производство состоит из трех взаимосвязан­ных стадий:

1) подготовка сырья и подвод реагирующих компонентов в зону реакции;

2) химическое превращение;

3) отвод продуктов и непрореагировавших веществ из зоны ре­акции, выделение целевого продукта.

2. Практическая часть

Домашняя групповая работа учащихся с дополнительной литературой.

Учащиеся в группах дома составляют опорный конспект по производству чугуна, стали, алюминия в промышленности, используя дополнительную литературу.

Доводят до сведения своих товарищей в виде презентаций, схем, таблиц.

План работы:

• сырье,

• вспомогательные материалы,

• основной химический процесс,

• побочные процессы,

• особенности технологического процесса,

• основной продукт,

• свойства,

• применение,

• утилизация побочных продуктов при производстве металлов.

3.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях, подготовить презентации, схемы, таблицы к уроку 6.

Урок 6.

Тема: Производство неорганических соединений: аммиака, азотной кислоты, стекла в промышленности.

Цель: -изучить виды сырья, вспомогательных материалов, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение;

- развивать умение логически излагать свои мысли, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся;

- формировать навыки работы с дополнительной литературой, компьютером.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач.

2.Предъявление нового материала.

Практическая часть

Групповая работа учащихся с дополнительной литературой.

Учащиеся составляют опорный конспект по производству аммиака, азотной кислоты, стекла в промышленности, используя дополнительную литературу, таблицы.

Доводят до сведения своих товарищей в виде презентаций, схем, таблиц.

План работы:

• сырье,

• вспомогательные материалы,

• основной химический процесс,

• побочные процессы,

• особенности технологического процесса,

• основной продукт,

• свойства,

• применение.

3.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях, подготовить презентации, схемы, таблицы к уроку 7.

Урок 7.

Тема: Производство органических соединений: ацетилена, уксусной кислоты, метилового и этилового спирта, целлюлозы в промышленности.

Цель: - изучить виды сырья, вспомогательных материалов, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение;

-развивать умение логически излагать свои мысли, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся;

- формировать навыки работы с дополнительной литературой, компьютером.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Предъявление нового материала.

Практическая часть

Групповая работа учащихся с дополнительной литературой.

Учащиеся составляют опорный конспект по производству ацетилена, уксусной кислоты, метилового спирта, целлюлозы в промышленности, используя дополнительную литературу, таблицы.

Доводят до сведения своих товарищей в виде презентаций, схем, таблиц.

План работы:

• сырье,

• вспомогательные материалы,

• основной химический процесс,

• побочные процессы,

• особенности технологического процесса,

• основной продукт,

• свойства,

• применение.

3.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях, подготовить презентации, схемы, таблицы к уроку 8.

Урок 8.

Тема: Производство высокомолекулярных соединений: полиэтилена, пластмасс, синтетического каучука и резины, химических волокон в промышленности.

Цель: - изучить виды сырья, вспомогательных материалов, основной химический процесс, побочные процессы, особенности технологического процесса, основной продукт, свойства, применение;

- развивать умение логически излагать свои мысли, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся;

- формировать навыки работы с дополнительной литературой, компьютером.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Предъявление нового материала.

Практическая часть

Групповая работа учащихся с дополнительной литературой.

Учащиеся разбиваются на 5 групп и составляют опорный конспект по производству полиэтилена, пластмасс, синтетического каучука и резины, химических волокон в промышленности, используя дополнительную литературу, таблицы.

Доводят до сведения своих товарищей в виде презентаций, схем, таблиц.

План работы:

• сырье,

• вспомогательные материалы,

• основной химический процесс,

• побочные процессы,

• особенности технологического процесса,

• основной продукт,

• свойства,

• применение.

3.Итоги занятия

Д/з записи в тетрадях, начать работу над проектом (по желанию учащихся)

Уроки 9-13.

Тема: Основные химические производства Брянской области.

Цель:- изучить на практике особенности технологических процессов производства стали, цемента, силикатного кирпича, стекла, шерстяных и лавсановых тканей;

- развивать умение логически излагать свои мысли, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Предъявление нового материала.

Организация экскурсий для учащихся на предприятия Брянской области.

3. Итоги занятий

Д/з Учащиеся оформляют дневник по химической технологии по теме: «Основные химические производства Брянской области». (см. Приложение №1)

Приложение №1.

Дятьковский хрустальный завод

Основан в 1790г Мальцевым.

Состав простого стекла: песок, поташ, сода, сульфаты, мышьк, мел, натриевая селитра, азотнокислый барий.

Состав хрусталя: песок, сода, сурик свинцовый, мышьяк, поташ, калиевая селитра, борная кислота, окись цинка.

Красители: окись кобальта, селена, хрома. Кадмий сернистый и т.д.

Варка стекла:

Это процесс расплавления шихты до однородной смеси.

При варке стекла происходят сложные физико – химические процессы.

При нагревании шихты MgCO₃+Na₂CO₃=MgNa ₂(CO₃)₂ (t=250⁰C)

CaCO₃+ Na₂CO₃= CaNa ₂(CO₃)₂ (t=400⁰C)

Они вступают в реакцию: MgNa ₂(CO₃)₂+2SiO₂= MgSiO₃+ Na₂SiO₃+2CO₂

CaNa ₂(CO₃)₂+2SiO₂= CaSiO₃+ Na₂SiO₃+2CO₂

При температуре 750 -900⁰С возникает жидкая фаза и поэтому реакция образования силикатов ускоряется. Небольшая добавка к шихте плавикового шпата СaF₂ ускоряет процесс варки стекла.

При дальнейшем нагревании стекломассы до 1500⁰С вязкость ее уменьшается, вследствие диффузии выравнивания состава (гомогенизация) и удаление пузырьков газа (осветление).

Варят стекло в ванных печах непрерывного действия. Печи регенеративные, шихту засыпают периодически в зону варки (температура 1400⁰С). Стекломасса самотеком идет в зону осветления. Для увеличения вязкости попадает в зону с температурой 1200⁰С, оттуда ее забирают для выработки изделий.

Выдувание изделий производится ручным способом, затем обрабатываются края изделия, наносится гравировка (алмазная грань), может применяться роспись

Бежицкий камвольный комбинат

Построен в 1953г., в 1979г стал объединением, сейчас АО «Брянсктекстиль». Выпускает шерстяные, полушерстяные, лавсановые ткани.

Имеет несколько цехов:

1. Сырьевой или подготовительный

Сырье – белая овечья шерсть вылеживается 1 неделю в тюках, затем идет на тряпально – рыхлительную машину, где происходит разрыхление и замасливание эмульсией, чтобы снять статистическое напряжение.

Затем сырье идет на тряпальные машины, содержащие вертикальные и горизонтальные решетки (разрыхлители). Затем – на чесальную машину, где шерсть расчесывают и формируют в ленту и клубок. Первый рабочий орган чесальной машины покрыт пальчатой фурнитурой, а второй – игольчатой.

Чесальная машина – сырье загружают в самовес, расчесанная шерсть идет на съемный гребень, с помощью вьюнка наматывается в бабины.

На комбинате производят ватин из отходов производства.

Гребнечесальная машина – вычесывает из ленты короткие волокна, а длинные – формируются в таз.

Ленточные машины –происходит чесание, смешивание шерсти и полушерсти.

1. Окрашивание волокна

Красят три вида волокон – шерсть, полушерсть и лавсан.Волокно находится в Бабине. Для шерсти и полушерсти характерны химические процессы крашения, для лавсана – механические.

Для окрашивания шерсти используют следующие виды красителей: кислотные, хромовые и активные.

Шерсть загружают в аппараты для окрашивания. В аппарате имеется бак, в который заранее загружают краситель( температура составляет 40⁰С, каждый краситель имеет свою среду и особые вещества – выравниватели, замедлители). Затее производят перекачивание красителя в камеру окрашивания.

При окрашивании лавсана используют температуру 130⁰С, р=300 атм.

Окрашенную шерсть помещают в гладильно –сушильную машину, затем – в промывательный бак. Сушат, чешут с замасливанием и потом формируют в ленту.

3. Ровничный цех

Функция ровничных машин: вытягивание лент в горизонтальные.

4. Прядильный цех

В этом цеху нити делают ровными. Ленточный аппарат перекручивает нить из початков на бабину, а с бабин на катушку и далее поставляют на тканевый цех.

5.Тканевый цех

583 станка. Путем переплетения основной нити (вдоль) и уточной нити (поперек) получают ткань.

6.Товарно – браковочный цех

Имеется три поточные машины, всю полученную ткань сшивают, проверяют на брак. Если на ткани есть пятно, то ее направляют на замывочный стол.

1. Цех отделочного производства

Грубой ткани придают товарный вид. Для этого промывают в растворе сода + мыло + щелочь + вода при температуре 100⁰С, потом ткань сушат. Ткань поступает на мерительные машины, где ее отмеряют, пришивают этикетку с названием, артикулом.

Бежицкий сталелитейный завод

Построен в 1935г. Первая плавка стали – в 1936г. В 1946г. Завод восстановили после войны и расширили производство. Имеются цеха крупного и среднего литья.

Вспомогательные цеха

• Автотранспортный

• Модельный

• Железнодорожный

На заводе производят низкопородистую и легированную сталь (содержание С до 0,3%).

Сталь получают 2 способами:

1. В мартеновских печах.

2. В электропечах.

Сырье: металлолом со всей территории России, ферросплавы ( марганец, хром, стронций).

Мартеновский способ

Имеет 2 печи в рабочем состоянии.

Печь – чаша, выложенная огнеупорным кирпичом, отапливается мазутом, который распыляется при помощи форсунок под р=5 атм.Температура в печи 1600-1700⁰С. Размеры печи: длина равна 10м, ширина равна 3,5 м.

Печь может вместить 60т.

Технологический процесс: в шихту загружают металлолом + добавки, которые помещают в печь, плавка составляет 7-8 часов при повышенной температуре. Вредные элементы фосфор и сера переходят в шлак, всплывают на поверхности и помещают в специальные емкости, стоящие около печи. Плавку разливают на два ковша по 30т, которые заранее нагревают природным газом. Шихта должна быть хорошо прокалена, так как может произойти взрыв.

Благодаря выделению пузырьков СО, металл как бы кипит.

Электропечи

Имеется 7 электропечей. Печь – чаша, выложенная огнеупорным кирпичом, а свод – из хромо – магнезитного кирпича. Загрузка сырья осуществляется сверху. Имеется три электрода диаметром 20 см, а между ними и шихтой возникает электродная дуга (температура составляет более 4000⁰С) Это позволяет более чисто удалить фосфор и серу и выплавлять тугоплавкие ферросплавы за короткий срок (3 ч.) Емкость печи составляет 3 т. Из этой стали изготавливают более мелкие детали.

Литейный цех

Сталь разливают в формы, которые изготавливают в формовочном цехе

Технологический процесс: формовка – заливка – выбивка – разделки – термообработка – обрезка – формализация ( 930^0С выдержки) – охлаждают на воздухе – закалка – обрезка металла об металл.

При заливке делают пробные бруски, по ним определяют химический состав, механические свойства стали.

Перспективы развития

1. Разрабатываются схемы измельчения гранул шлака, которые продаются для строительства дорог.

2. Разрабатываются схемы полного удаления металла из шлака.

3. Более широкая автоматизация производства и механизация труда сталеваров.

Мальцовский портландцемент

Цементный завод построен в 1899г. Завод выпускает 3 млн. т. цемента в год.Цемент покупают многие города России.

Сырье: мел и глина. Сырье добывают в карьерах, ме6л на глубине 13м, т.к. на глубине 7м. –пустая порода.

Цементный завод имеет следующие цеха:

• Сырьевой цех,

• Цех обжига,

• Цех помола,

• Цех погружения и упаковки.

С начало добывают мел экскаватором, потом он поступает в сырьевой цех на переработку. В 1 отделе получают глиняный шлак, во 2 отделе – глиняно – меловой шлак, в 3 отделе – тонко мелят смесь.

Вначале были построены вращающиеся и шахтные печи.

Применяют мокрый способ производства. Сырье имеет большую влажность.

Технология производства цемента

Глина – экскаватор – дунканы – грузовой цех – приемное устройство – транспортер – мельница (сюда добавляют воду) – глиняный шлам – гидротранспортер –

глиняно-меловой шлам (сюда уже добавляют мел) – бассейн (механическое и воздушное перемешивание) – бассейн готового шлама с крановыми мешалками – вращающаяся печь на обжиг.

Вращающаяся печь

1. В подготовительной зоне происходит удаление воды на 40%.

2. В зоне дегидратации происходит удаление воды из криталлогидратов.

3. В зоне кальцинирования происходит разложение карбоната кальция.

4. Зона экзотермической реакции.

5. Зона смешения (получается 4-х компонентный клинкер).

   • Аллит 3 CaO x SiO₂ (основной)

   • Белит 2CaO x SiO₂ (основной)

   • 3-х кальцинированный алюминат 3 CaO x Al₂O₃

   • 4-х кальцинированный алюмоферрит 4 CaO x Al₂O₃х Fe₂O₃

Используется 200кг топлива за смену, температура 1500⁰С.

6. Зона охлаждения до температуры 1000⁰С

7. Холодильник

8. Транспортер

9. На склад

10. В цементную мельницу

При помощи клинкера обязательно добавляют гипс для замедления сроков схватывания. Количество добавок (гранул, доменного шлака ) зависит от вида цемента.

Виды цемента:

• Портландцемент

• Цемент для производства шифера

• Цемент стойкий во влажной среде

Вращающиеся печи работают по принципу противотока. Используются электрофильтры, пыльные камеры, циклоны, рукавные фильтры.

Силикатный завод

Основное сырье и его запасы:

• песок,

• известь,

• вода.

Добыча его производится в пойме о. Орлик.

Технологическая схема процесса:

1. Добыча песка.

2. Отстаивание песка.

3. Просеивание и поступление на хранение в бункеры.

4. Совместный помол песка и извести в мельницах.

5. Дозировка.

6. первичное перемешивание в мешалках.

7. Вторичное перемешивание и увлажнение.

8. Доувлажнение.

9. Гашение и прессование.

Стадии производства:

1. Песок после его добычи отстаивают два месяца.

2. Шагающим экскаватором загружают в бункера и он поступает на пескосвал.

3. На пескосвале имеется решетка для удаления крупных примесей (песок поступает на сито, где происходит просеивание песка).

4. Песок и известь по бетонной галерее поступает в 3 бункера.

5. Совместный помол песка и извести происходит в 2-х камерных мельницах. Данная смесь идет в 3-й вяжущий бункер.

6. Поступают в мешалки, где происходит премешивание по сухому способу.

7. Поступают в мешалки второго перемешивания, где происходит увлажнение смеси известковым молочком.

8. Поступают в силоса и на доувлажнение.

9. Прессование.

Устройство и принцип работы 2-х камерных мельниц:

В камерах находятся шары диаметром 130мм. Смесь проходит через мельницы 20 минут.

Основные технолого – экономические показатели

Производительность завода -13т в час.

Вес кирпича - 5,2 кг.

Завод выпускает полнотелый утолщенный рядовой кирпич.

Уроки 14-15.

Тема: Решение экспериментальных задач с производственным содержанием.

Цель: формировать навыки решения задач по химии с производственным содержанием на распознавание веществ: сырья, продуктов производств; очистку сырья и продуктов химических производств и определение примесей в них; получение веществ в промышленности и управление химическими реакциями.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Решение задач

Примерные экспериментальные задачи с производственным содержанием

-- Один из промышленных способов получения хлорида меди (II) заключается в проведении реакции между хлоридом бария и медным купоросом. Покажите на опыте, можно ли заменить хлорид бария более дешевой поваренной солью. Объясните.

-- Покажите на опыте, можно ли хранить на воздухе штукатурный раствор. Объясните наблюдаемые явления.

-- Сода является важнейшим химическим продуктом. В промышленности ее получают аммиачным способом. Получите соду аммиачным способом. Какие вещества, получающиеся в результате этих реакций как побочные продукты, можно использовать в качестве исходных для получения соды по этому же способу.

-- В двух ящиках находятся удобрения: в одном – каинит, в другом – хлорид калия. Определить эти вещества.

-- Определить, содержит ли известняк примесь песка.

3.Итоги занятий Д/з

-- решить задачу в тетради

В ряде химических производств в качестве побочного продукта образуется сероводород, который используется для получения серной кислоты. Напишите уравнения реакций получения серной кислоты из сероводорода и составьте задачу на нахождения выхода серной кислоты от теоретически возможного из сероводорода.

-- подготовить сообщения по темам

• Сущность и направления охраны окружающей среды.

• Создание малоотходных и безотходных производств.

• Способы обезвреживания газообразных отходов.

• Способы обезвреживания сточных вод

Урок 16.

Тема: Охрана окружающей среды.

Цель: - изучить понятие безотходной технологии, создание малоотходных и безотходных производств, способы обезвреживания газообразных отходов, сточных вод;

- развивать умение логически излагать свои мысли, анализировать и делать выводы по изученной теме, творческие способности у учащихся;

- формировать навыки работы с дополнительной литературой.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач.

2.Предъявление нового материала

Научно-техническая революция и связанный с нею интенсивный рост химического производства вызвали различные негативные изме­нения в окружающей среде: отравление и загрязнение пресных вод, загрязнение Мирового океана, загрязнение земной атмосферы, нару­шение земного покрова Земли, опустошение недр, уничтожение плодо­родного слоя Земли, называемого почвой, истребление животных и птиц вплоть до полного исчезновения многих биологических видов.

Охрана природы в России является важной государственной зада­чей, возведенной в закон. По мере роста населения земного шара, расширения промышленности все более возрастает загрязнение окружающей среды. Рост промышленного производства неизбежно ведет к увеличению количества его отходов, которые, к сожалению, просто выбрасываются в окружающую среду, загрязняя водоемы, почву, воздух. Ухудшение качества атмосферного воздуха безусловно связано и с возрастанием потребления нефти и угля. Вода, почва и воздух сейчас настолько загрязнены, что дальнейшее бездействие может обернуться настоящей катастрофой для всего человечества. Поэтому зашита окружающей среды в настоящее время —- одна из актуальных, всеобщих проблем. Решение ее тесным образом связано со следующими главными задачами. Во-первых, с разработкой и внедрением новых, совершенных технологий. Во-вторых, с созданием программ комплексного использования сырьевых ресурсов, включая и безотходные производства. В-третьих, с грамотным и своевременным решением вопроса утилизации вредных отходов и обезвреживания ядовитых веществ, включая радиоактивные отходы.

Комплексное решение этих проблем позволит предотвратить уменьшение содержания кислорода в атмосфере, разрешение озоносферы Земли, загрязнение воздуха, воды и почвы, ухудшение климата нашей планеты.

3.Сообщения учащихся по темам:

• Сущность и направления охраны окружающей среды.

• Создание малоотходных и безотходных производств.

• Способы обезвреживания газообразных отходов.

• Способы обезвреживания сточных вод. (см. Приложение №2)

4.Итоги занятия

Д/з подготовиться к заключительному заняти

Приложение №2.

Сообщение по теме:

«Сущность и направления охраны окружающей среды.»

Сложившееся мнение, что основной вред окружающей среде нано­сят химические производства, статистика отвергает. Например, еже­годно в атмосферу выбрасывается 100 млн. т оксида серы (IV). Более половины этого количества приходится на долю теплоэлектростанций, четвертая часть — на долю цветной металлургии и лишь несколько процентов — на долю черной металлургии и основной химической промышленности. То же самое можно сказать о выбросах оксидов азота и оксида углерода (IV), твердых пылеобразных выбросах и канцерогенных твердых микроэлементах. Химическая промышлен­ность наряду с нефтехимией в действительности ответственна за появление в атмосфере аммиака, сероводорода, хлоридов и фтори­дов, формальдегида, нафталина, стирола, толуола, метанола, азот­ной, фосфорной, уксусной и синильной кислот.

Разумеется, говоря о вреде химической промышленности для окружающей среды, следует иметь в виду не только функционирую­щее химическое производство, но и целевые химические продукты. Например, синтетические полимеры в отличие от природных не разла­гаются ферментами, и в этом смысле они биологически неуничтожае­мы. То же самое можно сказать о любых синтетических материалах, которые после употребления сжигают, тем самым увеличивая загряз­нение воздуха. Учитывая, что доля полимеров быстро растет в ас­сортименте химической промышленности, проблема их утилизации после использования в виде конкретных изделий становится все более актуальной.

Как же используются отходы химической промышленности? В нас­тоящее время из 780 видов отходов, образующихся в химической промышленности, полностью или частично применяются только 250, а стоимость сырья, теряемого в виде неиспользуемых отходов, оцени­вается астрономической цифрой — 100 млрд. руб. в год.

Действительный и потенциальный вред, наносимый окружающей среде и человеку быстро развивающимися производствами, которые используют химический передел, вызвал серьезные опасения.

Основные мероприятия по охране окружающей среды:

1) комплексное использование сырья и разра­ботку безотходной технологии;

2) создание систем оборотного и повтор­ного использования воды, включая внедрение на промышленных пред­приятиях бессточных систем водоиспользования;

3) конструирование высокоэффективных очистных сооружений.

Сообщение по теме:

«Создание малоотходных и безотходных производств.»

Под безотходной технологией понимается такой способ производст­ва, при котором рационально используются все компоненты сырья и энергии в цикле:

			Потребление					г
Сырьевые ресурсы		Производство			Отходы		Вторичные ресурсы

Малоотходная технология является промежуточной при организа­ции безотходного производства.

Под малоотходным производством понимают такое производство (или совокупность производств), в результате функционирования которого вредное воздействие на ок­ружающую среду не превышает санитарного уровня.

Рассмотрим направления создания малоотходных и безотходных производств на примере крупнотоннажного производства аммиака.

При синтезе аммиака бывают следующие выбросы:

1. Жидкие стоки, состоящие из конденсата, продуктов продувки системы охлаждения и промывки растворов.

2. Газовые выбросы, содержащие аммиак, углекислый газ и др.

3. Невосполнимые потери энергии в системах воздушного и водя­ного охлаждения, которые сами по' себе не оказывают заметного влияния на окружающую среду, но увеличивают тепловые потери.

В замкнутых системах производства аммиака промышленные выб­росы уменьшаются. Ранее на стадии синтеза аммиака для предотвра­щения накопления инертных газов прибегали к продувке и частич­ному сбросу в атмосферу циркуляционного газа. В настоящее время этот газ после отделения аммиака используют как сырье или топливо на стадиях производства водородсодержащего газа.

Наиболее благоприятные возможности для организации малоот­ходных и безотходных химических производств существуют в террито­риально-производственных комплексах.

Как уже отмечалось ранее, отходы химических производств, явля­ющиеся источником загрязнения окружающей среды, значительно ус­тупают в этом смысле энергетике, черной и цветной металлургии, горнодобывающей промышленности и транспорту.

Поэтому перед химией стоит проблема изыскать эффективные методы обезврежи­вания и использования не только отходов собственно химической промышленности, но и многих промышленных и бытовых отходов. И эта актуальная задача уже решается для всех сфер окружающей среды, включая атмосферу, природные воды и почву.

Характеристикой качества газообразных отходов и промышленных сточных вод является предельно допустимая концентрация (ПДК), оп­ределяющая содержание загрязняющих примесей в миллиграммах на 1 м³ воздуха или на 1 л воды, которое не вызывает заболе­ваний или отклонений в состоянии здоровья работающих на хими­ческих предприятиях или живущих в близлежащей местности.

ПДК различают по длительности воздействия на окружающих:

• восьми­часовое воздействие на работающих в течение всего рабочего стажа — ПДК рабочей зоны (ПДК ),

• среднесуточное и максимально разовое воздействия на окружающих (ПДК и ПДК ) и др.

Капитальные затраты на очистные сооружения в зависимости от природы и концентрации загрязнений составляют от 2 до 60% всех затрат на сооружение объекта.

Методы обезвреживания газовых выб­росов и сточных вод чрезвычайно многообразны, и их выбор опре­деляется степенью загрязненности.

Сообщение по теме:

«Способы обезвреживания газообразных отходов.»

Обезвреживаемый продукт	Предельно допустимая концентрация (ПДК), мг/м9			Способ очистки	Степень очистки, %
	ПДКр.з	ПДКм.р.	ПДКс.с.
Азота (IV) оксид	9	0,035	0,085	Абсорбция 75 — 90%-ной серной кис­лотой в пенных аппаратах. Каталитическое окисление Адсорбция на угле	80 95 99
Азотная кислота	2	0,4	0,15	Центрифугирование	90
Апатит	6	--	--	Абсорбция в пенных аппаратах	98,5
Ацетон	200	0,35	0,35	Каталитическое окис- ление на медно-хромо- вом катализаторе	80—100
Бензол	5	1,5	0,1	Каталитическое окисление	85—100
Метиловый спирт	5	1	0,5	Каталитическое окисление	100
Серная кислота	1	0,3	0,1	Центрифугирование	95
Сероводород	10	0,008	0,008	Абсорбция раствором моноэтаноламина	99,5
Серы (IV) оксид	10	5	0,05	Адсорбция гидроксида- ми щелочных металлов	80
Углерода (IV) оксид	9000	—	—	Абсорбция водой в скрубберах	99
Углерода (II) ок­сид	20	5	3	Абсорбция медно-аммиачным ацетон-карбонатным раствором Отмывка жидким азотом (вымораживание)	99,9 99,9
Сажа	3,5	0,15	0,05	Фильтрование через бу- мажный фильтр	96
Фенол	0,3	0,01	0,003	Каталитическое окисление	100
Формальдегид	0,5	0,035	0,012	Абсорбция 30%-ным раствором уротропина	70
Цемент	6	0,3	0,1	Улавливание в инерционном пылеуловителе	90

Сообщение по теме:

«Способы обезвреживания сточных вод.»

Обезвреживаемый продукт	Предельно допусти- мая концентра- ция (ПДК), мг/л	Способ очистки	Степень очистки, %
Ароматические органи- ческие соединения	—	Адсорбция на угольных фильтрах
Ацетон	0,1	Биохимическое окисление
Грубодисперсные примеси	10—15	Отстаивание	70
Железа (III) гидроксид	10	Фильтрование через слой вспомогательных материалов	99
Железа (II) соли	0,5	Хлорирование	99
Марганца (II) соли	1	Хлорирование	99,9
Масла	0,3	Отстаивание	65—95
Минеральные соли (NаС1, К2SО4 и др.)	1000	Сорбция на анионитах	99,9
Нефть	0?1	Фильтрование через песок Улавливание в нефтеловушках Биохимическое окисление	50—90 99,9 53
Сероводород		Отдувка воздухом из воды	80
Фенол	0,001	Экстракция Озонирование Биохимическое окисление
Формальдегид	0,5	Экстракция Озонирование Биохимическое окисление	100

Урок 17.

Тема: Заключительное занятие.

Цель: подвести итоги, обобщить знания учащихся по данному элективному курсу в виде защиты проектов, мини-сочинений «Чем мне был полезен и интересен данный курс», выполнения теста по содержанию курса, оформить дневники по химическим технологиям Брянской области.

Ход урока:

1. Начало занятия. Сообщения задач

2.Обобщение и систематизация знаний учащихся

1.Оформление дневника по химической технологии

2.

• Написание мини-сочинения по теме: «Чем мне был полезен и интересен данный курс»

• Защита реферата.

• Защита проектов.

План работы над проектом:

1. Определение темы.

2. Подбор материала по теме.

3. Обработка материала, оформление работы.

4. Отчет о работе в форме презентации.

Темы проектов:

• Использование отходов производства.

• Использование веществ на основании их свойств в сельском хозяйстве, промышленности.

• Природоохранная деятельность предприятий (на местном материале).

• Составление экспериментальных задач на материале экскурсий на химические предприятия.

Список литературы для учителя:

1. Краузер Б., Фримантл М.Химия. Лабораторный практикум. – М.: Химия, 1995.

2. Фримантл М. Химия в действии. Ч.1,2.– М.: Мир, 1991.

3. Третьяков Ю.Д. Химия и современность. – М.: Просвещение, 1985.

4. Третьяков Ю.Д. Химия. Справочные материалы. – М.: Просвещение, 1988.

5. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии.– М.: Просвещение, 1995.

6. Пиментел Д., Кунрод Дж Возможности химии сегодня и завтра. – М.: Мир, 1992.

7. Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии. 8-11 кл. –

М.: Блик плюс, 2000.

8. Брокгауз Ф. А., Ефрон И. А. Энциклопедический

словарь.— С.-П., 2001.

Список литературы для учащихся:

1. Люцис К.Малая энциклопедия по химии..- М.,2001

2. Гржимек Б. Экологические очерки о природе и человеке.- М.:

Прогресс, 1988.

3. Третьяков Ю.Д.. Химия. Справочные материалы.–

М.: Просвещение, 1988.

4. Габриелян О.С. Химия. 9 кл.– М.: Дрофа, 2005.

5. Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Карцова А.А. Химия. 10 кл.–

М.: Просвещение , 2003.

6. Ахметов С.Н. Неорганическая химия. 9 кл.– М. ,

Просвещение, 2000.