microbik.ru
1
Программа по специальности «Химик-технолог»

для обучения по дистанционной технологии.
1. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Общая химическая технология

1.       Химическое производство (ХП).

Объекты исследования химической технологии; технологический процесс; химико-технологический процесс (ХТП); механические и гидромеханические процессы; теплообменные процессы; массообменные процессы; химические процессы; энергетические процессы; информационно-управляющие процессы; технологический режим; параметры технологического режима.

2.              Структура, состав и компоненты химического производства.

Общая структура химического производства (ХП); принципиальная схема ХТП, подготовка сырья, переработка сырья, выделение продуктов; санитарная очистка и утилизация отходов; энергетическая система; вспомогательная подготовка и водоподготовка; система управления; требования к химическому производству; постоянные и переменные компоненты ХП; состав ХП.

3.              Показатели ХП и ХТП.

Технические показатели; производительность; расходный коэффициент; выход продукта; конверсия; селективность; интенсивность процесса; удельные капитальные затраты; качество продукции; экономические показатели; себестоимость продукции; производительность труда; эксплуатационные показатели; надежность; безопасность функционирования; чувствительность; управляемость и регулируемость; социальные показатели; безвредность обслуживания ; степень автоматизации и механизации; экологическая безопасность.

4.              Сырьевые ресурсы ХП.

Сырье; сырьевые ресурсы; источники сырья; виды сырья; минеральное сырье; рудное, нерудное, горючее сырье; растительное и животное сырье; невозобновимое сырье; полупродукты; вторичное сырье.

5.              Энергетические ресурсы ХП.

Энергоемкость ХП; основные виды энергии, используемые в ХП; тепловая, электрическая, механическая, световая, энергия других видов излучения, внутренняя энергии; источники энергии; первичные и вторичные источники энергии.

6.              Классификация химических процессов (ХП) и химических реакций (ХР).

Признаки классификации; физико-химические признаки; физические признаки; гомофазные и гетерофазные процессы и реакции; гомогенные и гетерогенные процессы и реакции; многокомпонентные реакции; каталитические и некаталитические процессы; экзо - и эндотермические процессы и реакции; термические и изотермические процессы; простые, сложные, параллельные, последовательные процессы и реакции.

7.              Оборудование химических процессов (ХП) и виды химических реакторов.

Оборудование ХТП, технологические аппараты, механические устройства; строительно-монтажные конструкции. Химический реактор, виды химических реакторов; структурные элементы химических реакторов; схемы химических реакторов.

8.              Математическое моделирование, как метод исследования химических процессов (ХП) и реакторов.

Моделирование; модель, составляющие модели; физическое и математическое моделирование; классификация моделей; схема математического моделирования ХП и реакторов; Иерархическая структура математической модели процесса в химическом реакторе.

9.              Химико-технологическая система (ХТС). Структура и описание ХТС.

Система; Химико-технологическая система; системный анализ ХТС, состав и структура ХТС, функциональные и масштабные подсистемы; элементы и связи ХТС; классификация  элементов и связей ХТС; структура связей ХТС; модели ХТС; состояние ХТС; расчет ХТС; материальный баланс ХТС; тепловой баланс ХТС; расчет состояния ХТС.

10.          Анализ ХТС.

Задачи анализа ХТС; свойства ХТС как системы; режимы работы аппаратов; оптимальные режимы; неоднозначность и устойчивость режимов; эффективность использования материальных ресурсов; энергетическая и эксергетическая эффективность ХТС; эффективность организации процесса в ХТС.

11.          Синтез ХТС.

Задачи и методы синтеза ХТС; цели научного и инженерного процессов; этапы разработки промышленного процесса; концепция полного использования сырьевых ресурсов; комбинированные и сбалансированные ХТП; концепция полного использования энергетических ресурсов; концепция минимизации отходов; концепция эффективного использования оборудования; совмещенные процессы; перестраиваемые ХТС.

12.          Важнейшие химические промышленные производства.

Классификация химической технологии; химическая технология неорганических веществ и материалов; основной неорганический синтез; тонкий неорганический синтез; ядерно-химическая технология; металлургия; технология силикатов; технология удобрений; химическая технология органических соединений; основной органический синтез; нефтехимический синтез; переработка нефти и газа; тонкий органический синтез; биотехнология; высокомолекулярная технология; технология переработки растительного и животного сырья; производство серной кислоты; производство бензина и керосина; производство урана.
Процессы и аппараты химической технологии

1.         Механические процессы

Перемещение твердых материалов. Ленточные транспортеры, цепные транспортеры, скребковые транспортеры, винтовые транспортеры, элеваторы, пневмотранспортные установки, гидротранспортные установки.

Измельчение твердых материалов. Дробление и размол. Степень измельчения. Ситовый анализ. Щековые дробилки, конусные дробилки, валковые дробилки, молотковые дробилки, дезинтеграторы, дисмембраторы, барабанные мельницы, маятниковые мельницы, вибрационные мельницы, струйно-вибрационные мельницы.

Классификация сыпучих веществ. Способы разделения твердых частиц. Грохоты. Виды конструкций грохотов. Спиральные классификаторы. Гидроциклоны.Смешивание сыпучих веществ. Шнековый смеситель. Дозирование сыпучих материалов. Бункеры. Питатели. Виды конструкций питателей.

2.       Гидромеханические процессы

Гидравлика. Физические свойства жидкости. Плотность и вязкость. Динамическая и кинематическая вязкость. Гидростатика. Гидростатическое давление. Закон Паскаля. Основное уравнение гидростатики. Приборы для измерения давления. Кинематика и динамика жидкости. Параметры, характеризующие движение жидкости. Расход. Уравнение расхода. Уравнение неразрывности. Режимы течения жидкости. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса. Уравнение Бернулли. Пьезометрические и скоростные напоры. Потерянный напор. Движение жидкостей по трубам. Источники энергии потока жидкости. Монтежю. Насос. Потери напора по длине потока. Потери напора на местных сопротивлениях. Полные потери напора в трубопроводах. Потребный напор. Устройства для измерения расхода.  Гидравлический удар.

3.       Перемещение жидкостей, сжатие и разрежение газов

Насосы. Центробежные насосы. Устройство и принцип работы. Характеристика насоса. Поршневые насосы. Роторные насосы. Насосы других типов. Классификация компрессорных машин. Вентиляторы и газодувки. Центробежные и осевые вентиляторы. Роторные газодувки. Осевые, поршневые и ротационные компрессоры. Водо-кольцевые вакуум-насосы.

4.         Разделение неоднородных газовых и жидких систем

Очистка газа от пыли. Степень очистки. Пылеосадительные камеры. Жалюзийные пылеуловители. Циклоны. Рукавные фильтры. Скрубберы. Пенные пылеуловители. Мокрые циклоны. Электрофильтры. Коагуляция. Коагулянты. Флокуляция. Флокулянты. Фильтры. Классификация фильтров. Нутч- и друк-фильтры. Фильтр-прессы. Центрифуги. Гидроциклоны.

5.              Энергетические ресурсы ХП

Энергоемкость ХП; основные виды энергии, используемые в ХП; тепловая, электрическая, механическая, световая, энергия других видов излучения, внутренняя энергии; источники энергии; первичные и вторичные источники энергии.

6.              Перемешивание в жидкой среде. Псевдоожижение зернистого материала.

Эффективность, интенсивность и мощность перемешивания. Мешалки. типы мешалок.  Смесители. Псевдоожижение твердого материала.

7.              Тепловые процессы

Основы теплопереноса. Механизмы переноса теплоты. Способы передачи теплоты. Теплопроводность. Конвекция. Теплопередача излучением. Уравнение теплового баланса. Тепловой поток. Теплоемкость. Передача теплоты теплопроводностью. Основной закон теплопроводности. Коэффициент теплопроводности. Передача теплоты конвекцией. Основное уравнение конвекции. Коэффициент теплоотдачи. Определение коэффициента теплоотдачи. Числа Рейнольдса, Нуссельта, Пекле, Прандтля. Использование их для определения коэффициента теплоотдачи. Передача теплоты излучением. Закон Стефана-Больцмана. Основное уравнение передачи теплоты излучением. Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием. Процесс теплопередачи. Основное уравнение теплопередачи. Движущая сила тепловых процессов.

8.              Нагревание, охлаждение и конденсация

Топливно-энергетическая база ХП. Теплоносители. Классификация способов нагревания. Нагревание водяным паром, горячей водой, топочными газами, высокотемпературными теплоносителями, электрическим током. Высокочастотное нагревание. Охлаждающие агенты. Способы охлаждения. Конденсация. Искусственное охлаждение. Способы получения искусственного холода. Хладоагенты. Умеренное и глубокое охлаждение. Холодильные машины и установки.

 

9.              Теплообменная аппаратура

Теплообменники. Классификация теплообменников. Кожухотрубчатые теплообменники. Змеевиковые теплообменники. Спиральные теплообменники. Теплообменники типа труба в трубе. Теплообменники с оребренными трубами. Аппараты воздушного охлаждения. Смесительные теплообменники. Конструктивный расчет поверхностного теплообмена.

10.      Выпаривание

Основные понятия. Способы выпаривания. Простое выпаривание. Материальный баланс простого выпаривания. Уравнение теплового баланса. Многократное выпаривание. Выпарные установки. Конструкции выпарных аппаратов. Выпарные аппараты с естественной циркуляцией. Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией. Пленочные выпарные аппараты.

11.      Массообменные процессы.

Основы массопередачи. Равновесие между фазами. Коэффициент распределения. Материальный баланс массообменного процесса. Рабочая линия. Уравнение рабочей линии. Кинетика массообменных процессов. Основное уравнение массопередачи.  Движущая сила массообменных процессов. Молекулярная и конвективная диффузия. Процесс массообмена между фазами. Уравнение массоотдачи. Массообменные аппараты. Основы расчета массообменных аппаратов. Насадочные колонны. Барботажные колонны.

12.      Абсорбция, адсорбция, ректификация, экстракция

Абсорбция. Физическая и химическая абсорбция. Уравнение абсорбции. Материальный баланс абсорбера. Расход абсорбента. Схемы абсорбционных установок. Прямоточная и противоточная схемы. Адсорбция. Адсорбент и адсорбат. Десорбция. Адсорбционная активность и селективность адсорбента. Ионообменная адсорбция. Конструкции адсорбентов. Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента. Адсорберы с псевдоожиженным слоем. Перегонка. Основные понятия. Законы Коновалова. Фракционирование. Схема установки для простой перегонки. Ректификация. Ректификационная установка. Ректификационная колонна. Материальный баланс ректификационной колонны. Флегма. Флегмовое число. Теоретическая тарелка. Виды ректификации. Азеотропная, экстрактивная и вакуумная ректификации. Экстракция. Экстрагент, экстракт, рафинад. Требования к экстрагенту. Схемы процесса экстракции. Конструкции экстракционных аппаратов. Экстракторы.

13.          Сушка

Основные сведения. Формы связи влаги с материалом. Основные параметры влажного газа. Конвективная сушка. Материальный и тепловой конвективной сушки. Сушилки. Конструкции сушилок. Туннельные, ленточные, петлевые, барабанные сушилки. Сушилки с кипящим слоем. Распылительные сушилки. Сушилки с инфракрасным обогревом. Сушка токами высокой частоты. Сублимационная сушка.
Техническая термодинамика и теплотехника

Изучаемые вопросы по теме

1.              Законы термодинамики.

Термодинамическая система. Основные термодинамические параметры состояния. Термодинамический процесс. Уравнение состояния. Внутренняя энергия. Теплота и работа. Первый закон термодинамики. Энтропия. Равновесность и обратимость процессов. Условия работы тепловых машин. Циклы Карно. Второй закон термодинамики. Математическая формулировка второго закона термодинамики. Физический смысл энтропии. Статистический смысл второго закона термодинамики.  Характеристические функции и термодинамические потенциалы. Тепловая теорема Нернста. Третье начало термодинамики. Формулировка Планка.

2.              Водяной пар и его свойства. Термодинамика газового потока.

Основные понятия и определения. Термодинамическая фазовая рТ-диаграмма. Уравнение Клаузиус-Клайперона. pV-диаграмма водяного пара. Ts- диаграмма водяного пара. is- диаграмма водяного пара. Основные параметры водяного пара. Процессы изменения водяного пара. Влажность воздуха. Теплоемкость и энтальпия влажного воздуха. Уравнение газового потока. Работа газового потока. Основные закономерности соплового и диффузорного течения газа. Истечение идеального газа из сопловых сужений. Истечение газа из комбинированного сопла Лаваля. Расчет истечения реальных газов. Адиабатическое дросселирование. Дроссельный эффект. Газовые смеси.

3.       Циклы двигателей, установок и машин.

Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Классификация ДВС. Циклы ДВС с подводом тепла при постоянных объеме, давлении и при смешанном подводе теплоты. Циклы газотурбинных  (ГТУ) и реактивных установок. Циклы ГТУ  с подводом тепла при постоянных объеме, давлении. Методы повышения термического кпд ГТУ. Циклы реактивных двигателей. Жидкостные и воздушные реактивные двигатели. Пульсирующие и компрессорные воздушно-реактивные двигатели. Циклы паро-силовых установок. Цикл Ренкина. Термический кпд цикла Ренкина. Регенеративный цикл паросиловых установок. Циклы парогазовых установок. Циклы атомных станций. Цикл воздушной холодильной установки. Цикл паровой компрессорной установки. Цикл холодильной установки абсорбционного типа. Цикл пароэжекторной холодильной установки. Тепловой насос. Вихрева труба. Термотрансформаторы.
2. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УРАНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Выщелачивание уранового сырья

 1.              Кислотное выщелачивание

Урановое сырье. Соединения урана.  Методы обогащения уранового сырья. Физические и химические методы обогащении. Кислотное выщелачивание урановых руд. Химия кислотного выщелачивания. Кислотное выщелачивание под давлением. Аппаратурное оформление кислотного выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике кислотного выщелачивания.

2.              Карбонатное выщелачивание.

Карбонатное выщелачивание. Химия карбонатного выщелачивания. Карбонатное выщелачивание под давлением. Аппаратурное оформление карбонатного выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике карбонатного выщелачивания.

3.              Подземное выщелачивание.

Подземное выщелачивание. Условия применения метода подземного выщелачивания. Скважинные системы подземного выщелачивания урана из руд с естественной проницаемостью. Аппаратурное оформление подземного выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике подземного выщелачивания.

4.              Кучное выщелачивание.

Кучное выщелачивание. Условия применения кучного выщелачивания. Режим кучного выщелачивания. Аппаратурное оформление кучного выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике кучного выщелачивания.

5.              Бактериальное выщелачивание.

Бактериальное выщелачивание. Физико-химические основы бактериального выщелачивания. Условия бактериального выщелачивания. Аппаратурное оформление выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике бактериального выщелачивания.
Переработка урановых растворов осадительными методами

1.              Переработка сернокислых растворов урана

Обработка урановых щелоков основными реагентами. Полнота осаждения. Мешающие ионы. Влияние концентрации урана в растворе на метод осаждения. Осаждение аммиаком.  Осаждение известью. Осаждение содой. Осаждение оксидом магния. Осаждение в виде фосфатов. Осаждение полиуранатов из очищенных растворов урана.

2.              Осадительная технология карбонатных урановорудных растворов.

Влияние рН на осаждение урана из карбонатных растворов. Осаждение щелочью. Восстановление шестивалентного урана. Оптимальные условия осаждения. Осаждение урана водородом под давлением.
Сорбционные методы переработки урановых растворов

1.              Физико-химические основы ионообменной сорбции и десорбции

Статика ионного обмена. Кинетика ионного обмена. Динамика ионного обмена. Общие закономерности динамики сорбции и десорбции. Равновесие и диффузия в динамике сорбции. Исследование сорбции из потока раствора во взвешенном слое сорбента. Процессы ионного обмена в псевдоожиженном слое.

2.              Сорбционное извлечение урана из сернокислых растворов.

Классификация ионитов. Требования к ионитам. Требования к ионитам, применяемым в технологии извлечения урана подземным выщелачиванием. Основные закономерности сорбционного процесса. Аппаратурно-технологические схемы сорбционных и десорбционных процессов.

3.              Сорбционное извлечение урана из пульп.

Основные закономерности. Требования к смоле и пульпе. Аппаратурно-технологические схемы сорбционных и десорбционных процессов.

4.              Сорбционное извлечение урана из карбонатных растворов.

Основные закономерности. Требования к смоле и пульпе. Аппаратурно-технологические схемы сорбционных и десорбционных процессов.

5.              Десорбция урана с насыщенных смол.

Основные способы десорбции. Элюэкс-процесс. Нитратный способ. Твердофазная десорбция. Жидко-фазная десорбция. Способ конверсии. ЭД- и ИД-процессы.
Экстракционные методы переработки урановых растворов

1.              Физико-химические основы процесса экстракции урана

Термодинамика экстракции. Распределение экстрагируемого вещества между двумя несмешивающимися растворителями. Равновесное распределение экстрагируемого вещества. Методы расчета равновесия. Зависимость экстракционной способности от строения экстрагента. Влияние разбавителей на экстракцию. Методы исследования состава экстрагирующих веществ. Диаграммы разделения и распределения. Кинетика экстракции. Массопередача в системе жидкость-жидкость. Экспериментальные методы изучения кинетики экстракции. Методы расчета эффективности противоточных колонн.

2.              Общие закономерности ионообменной экстракции урана

Классификация экстрагентов и механизм экстракции соединений урана. Требования к экстрагентам. Разбавители. Коэффициенты распределения при экстракции урана. Реэкстракция урана из органических растворов. Экстракционные свойства алкилфосфорных кислот. Экстракция урана триоктилфосфиноксидом. Экстракция урана аминами. Аппаратурное оформление экстракционных процессов.
Аффинаж в технологии урана

1.          Понятия о ядерной чистоте соединений урана. Кондиции на ядерно-чистые соединения урана.

Качество урановых концентратов перед аффинажем. Кондиции на ядерно-чистые соединения урана. Коэффициент опасности. Аффинаж. Требования к аффинажу.

2.          Методы аффинажа в технологии урана

Осадительный аффинаж урана. Пероксидная очистка. Оксалатная перечистка. Карбонатная очистка. Экстракционный аффинаж. Применение эктрагентов для аффинажа. Аффинаж закиси-окиси из желтого кека. Аффинаж закиси-окиси из товарного десорбата. Описание технологического процесса. Требования к готовой продукции. Характеристика отходов производства.
Производство окислов урана

1.       Окислы урана

Значение окислов урана в его технологии. Система уран-кислород.  Диаграмма состояния системы уран-кислород. Гомологический ряд оксидов урана.  Химические и физические свойства оксидов урана.

2.       Методы получения оксидов урана

Получение окислов из уранил-нитрата. Получение окислов из диурената аммония. Получение окислов из перокисида урана. Получение оксидов из аммонийуранилтрикарбоната. Восстановление высших оксидов урана до двуокиси урана. Аппаратурное оформление процесса восстановления до двуокиси урана. Требования к качеству двуокиси урана.
Технология фтористых соединений урана

Изучаемые вопросы по теме

1.              Тетрафторид урана

Фториды урана. Тетрафторид урана. Промышленное производство тетрафторида урана. Методы восстановления урана в водных растворах. Методы осаждения тетрафторида урана из водных растворов. Получение тетрафторида урана из двуокиси урана сухими  способами. Сравнение сухих и мокрых способов получения тетрафторида урана.

2.              Гексафторид фтора

Гексафторид фтора. Химические и физические свойства. Получение гексафторида фтора. Фторирование соединений урана. Технология фторирования соединений урана. Аппаратурное оформление процесса производства гексафторида урана. Выделение гексафторида урана. Требования к продукции – гексафториду урана. Переработка гексафторида урана.
Металлургия урана

 

1.              Производство металлического урана

Химические и физические свойства металлический урана. Методы получения металлического урана. Термодинамические основы металлотермии урана. Производство урана из оксидов. Производство урана из тетрафторида урана.

2.              Переработка металлического урана

Рафинировочная плавка. Изготовление твэлвов. Переработка отходов металлургического производства урана