МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ
КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ К.И. САТПАЕВА
Институт Металлургии и полиграфии
Кафедра химической технологии неорганических веществ
«Утверждаю»
Директор института
__________ Баимбетов Б.С.
«_____» ___________2011г.
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)
По дисциплине: Химическая технология неорганических веществ, часть II
Специальность: 5В072000 – Химическая технология неорганических веществ
Форма обучения: дневная
Всего 3 кредита
Курс 2
Семестр 4
Лекций 30 часов
Лабораторные занятия 15 часов
Рубежный контроль (количество) 2
СРС 45 часов
СРСП: 15 часов (аудиторных)
30 часов (офисных)
Всего аудиторных занятий 60 часов
Всего внеаудиторных занятий 75 часов
Трудоемкость 135 часов
Экзамен «Т» 4 семестр
АЛМАТЫ 2011
Программа курса составлена д.т.н. доцентом Капраловой Викторией
Игоревной, к.т.н. Кубековой Шолпан Накишбековной, д.т.н. профессором
Алыбаевым Жаксылыком Алипбаевичем на основании Государственного
Классификатора направления подготовки высшего профессионального
образования РК (ГКРК 08-2004) для специальности 5В072000 – химическая
технология неорганических веществ.
Программа курса составлена на основании Экспериментального
рабочего учебного плана специальности 5В072000 – химическая технология
неорганических веществ КазНТУ им.К.И.Сатпаева от 02.07.2010.
Рассмотрена на заседании кафедры
неорганических веществ»
«___» ________20___г. Протокол № ____.
«Химическая
Зав.кафедрой
д.т.н.,профессор
технология
Ж.А.Алыбаев
Одобрена методическим Советом Института металлургии и полиграфии
«____» _________ 20___ г. Протокол №___
Председатель
к.т.н., доцент
К.Ж. Айтенов
Сведения о преподавателях: Капралова Виктория Игоревна – доктор
технических наук, доцент. Окончила Московский химико-технологический
институт им.Д.И.Менделеева. Научно-педагогический стаж – 33 года. Стаж
работы в КазНТУ – 5 лет.
Кубекова Шолпан Накишбековна – кандидат технических наук. Окончила
целевую аспирантуру при Институте химических наук им.А.Б.Бектурова
МОН РК, в 2001 году защитила диссертацию по специальности 05.17.01 –
технология неорганических веществ. Научно-педагогический стаж 14 лет.
Стаж работы в КазНТУ – 8 лет.
Алыбаев Жаксылык Алипбаевич – доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой ХТНВ. Окончил Ленинградский химикотехнологический институт им.Ленсовета. Научно-педагогический стаж – 37
лет. Стаж работы в КазНТУ – 15 лет.
Кафедра: Химическая технология неорганических веществ
Адрес: 480013, г. Алматы, ул. Сатпаева 22, ТТК, 414 б ауд.
Тел.: ________________.
Е-mail: vkapralova@mail.ru
2
1. Цели и задачи дисциплины.
1.1. Целью обучения дисциплины «Химическая технология
неорганических веществ. Часть II: производство неорганических кислот»
является изучение процессов получения технических газов и продуктов на их
основе (серной, соляной, азотной кислот, аммиака), получения
экстракционной и термической фосфорной, а также борной кислот,
технологических свойств минеральных кислот, областей их применения и
принципиальных технологических схем производства продуктов основного
неорганического синтеза.
Будущие специалисты-технологи должны знать такие процессы
технологии основного неорганического синтеза как конверсия природного
газа, синтез аммиака, окисление диоксида серы до триоксида;
абсорбционный метод очистки синтез-газа от диоксида углерода, абсорбция
триоксида серы серной кислотой, абсорбция хлористого водорода и
пентаоксида фосфора водой; с экстракционными методами получения
фосфорной и борной кислот. В курсе также рассмотрены классическая
технология серной кислоты на основе флотационного колчедана и
современные способы по методу ДК-ДА и «мокрого» катализа. Рассмотрены
технологические схемы получения важнейших минеральных кислот,
аппаратура и оборудование для их производства.
1.2. Задачами изучения дисциплины являются:
- ознакомление с номенклатурой и основными технологическими
свойствами важнейших минеральных кислот;
- изучение общих принципов и технологий получения важнейших
минеральных кислот;
- изучение технологических схем основных процессов получения
минеральных кислот, основных аппаратов и оборудования для их
производства.
Результатами
изучения
дисциплины
«Химическая технология
неорганических веществ. Часть II: производство неорганических кислот»
являются:
- знание номенклатуры и технологических свойств важнейших
минеральных кислот;
- знание общих принципов и технологий получения наиболее
распространенных продуктов неорганического синтеза – минеральных
кислот;
- представление об основных методах аналитического определения
исходного сырья и продуктов основного неорганического синтеза;
умение
проведения
экспериментального
исследования
технологических процессов, обработки экспериментальных данных и
использования
их
результатов
для
обоснования
оптимальных
технологических параметров.
3
Изучение
дисциплины
«Химическая технология неорганических
веществ. Часть II: производство неорганических кислот»
проводится в
аудиторном и внеаудиторном виде.
Самостоятельная и индивидуальная работа планируется с целью более
качественного усвоения материала по технологии получения неорганических
кислот.
1.3 Пререквизиты: «Химическая технология неорганических веществ.
Часть I – Введение в сипециальность», «Общая химическая технология».
1.4 Постреквизиты: «Химическая технология неорганических веществ.
Часть III – производство неорганических оснований и солей», «Процессы и
аппараты технологии неорганических веществ».
2. Система оценки знаний
Контроль знаний студентов осуществляется по традиционной системе.
Виды контроля: текущий контроль, рубежный контроль, итоговый контроль
(Таблица 1). Текущий контроль: лабораторные работы, рефераты,
самостоятельная работа.
Таблица 1
Распределение рейтинговых систем по видам контроля
№
вариантов
1.
Вид итогового
контроля
Тестирование
Виды контроля
Проценты
Итоговый контроль
Рубежный контроль
Текущий контроль
100
100
100
Количество текущих контролей определяется содержанием дисциплины
и ее объемом. Сроки сдачи результатов текущего контроля определяются
календарным графиком учебного процесса по дисциплине «Химическая
технология неорганических веществ. Часть II: производство неорганических
кислот» (Таблица 2).
Таблица 2
Календарный график сдачи всех видов контроля
по дисциплине «Химическая технология неорганических веществ. Часть
II: производство неорганических кислот»
Недели
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
Виды
Л Р Л Р СР Л РК1 Л СР Л
Р
Л СР Л РК2
контроля
Недельное
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
количество
контроля
Виды контроля: Л –лабораторные занятия; Р – реферат; СР – семестровая работа; РК –
рубежный контроль
Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (Таблица 3).
4
Таблица 3
Оценка знаний студентов
Оценка
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Неудовлетворительно
Буквенный
эквивалент
А
АВ+
В
ВС+
С
СD+
D
F
В процентах %
В баллах
95-100
90-94
85-89
80-84
75-79
70-74
65-69
60-64
55-59
50-54
0-49
4
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
3. Содержание дисциплины
Тематический план курса приведен в таблице 4.
Таблица 4
Распределение часов по видам занятий
№
Наименование темы
1
1
2
Технологические
свойства
серной
кислоты,
области
ее
применения,
масштабы производства и товарные марки
Сырье для производства серной кислоты.
Общая
принципиальная
схема
сернокислотного производства
2.
Количество академических часов
лекции Лабора- СРСП СРС
торные
занятия
3
5
6
7
2
1
3
3
2
2
3
3
3
Производство сернистого газа. Обжиг
серного
колчедана.
Технологическое
оборудование процесса обжига
2
2
3
3
4
Производство
серной
кислоты
одностадийным контактным способом
2
2
3
3
5
Производство серной кислоты методом
ДК-ДА. Нитрозный способ производства
Н2SO4
Получение серной кислоты по короткой
схеме. Производство серной кислоты
методом «мокрого» катализа
2
2
3
3
2
2
3
3
Технологические
свойства
соляной
кислоты. Сырье и способы производства
соляной кислоты
Сырье
и
способы
производства
экстракционной фосфорной кислоты
2
2
3
3
3
3
6
7
8
5
2
9
10
11
12
13
14
15
Производство термической фосфорной
кислоты
Сырьевые источники азота и способы
фиксации атмосферного азота
Конверсия углеводородных газов и
получение водорода
Технологические схемы синтеза аммиака
Теоретические
основы
производства
азотной кислоты. Технологические схемы
производства азотной кислоты
Производство концентрированной азотной
кислоты
Технологические
свойства,
области
применения, сырьевые источники и
способы производства борной кислоты
Всего (часов)
2
3
3
2
3
3
2
3
3
3
3
3
3
2
3
3
2
3
3
45
45
2
2
30
2
15
Наименование тем лекционных занятий и их содержание
№
1
1
Наименование темы
2
Технологические
свойства
серной кислоты, области ее
применения,
масштабы
производства
и
товарные
марки
2.
Сырье
для
производства
серной
кислоты.
Общая
принципиальная
схема
сернокислотного производства
3
Производство сернистого газа.
Обжиг серного колчедана.
Технологическое
оборудование процесса обжига
4
Производство серной кислоты
одностадийным контактным
способом
5
Производство серной кислоты
методом ДК-ДА. Нитрозный
способ производства Н2SO4
Содержание
Часы
3
4
Общие сведения о развитии производства.
2
Технологические
свойства
серной
кислоты. Моногидрат, олеум. области
применения. Башенная и контактная
кислота, марки и качество товарной
кислоты
Природное
серосодержащее
сырье,
2
продукты комплексной переработки руд
цветных металлов, продукты переработки
нефти и газа, прочие виды сырья. Общая
принципиальная схема сернокислотного
производства
Получение
сернистого
газа
путем
2
окислительного
обжига
железного
колчедана. выход огарка в зависимости от
вида сырья. Факторы, влияющие на
процесс
горения
колчедана.
Технологическое оборудование процесса.
Грубая и тонкая очистка обжигового газа.
Процесс
контактирования.
Факторы,
2
влияющие на процесс контактирования.
Контактные массы. Механизм процесса
окисления сернистого ангидрида на
ванадиевом катализаторе. Технологическое оборудование, контактный узел.
Физико-химические основы
процесса
абсорбции
серного
ангидрида.
Технологическое оборудование процесса.
Технологическая схема процесса ДК-ДА.
2
Преимущества метода по сравнению с
одинарным контактированием. Физикохимические основы нитрозного способа
6
6
Получение серной кислоты по
короткой схеме. Производство
серной
кислоты
методом
«мокрого» катализа
7
Технологические
свойства
соляной кислоты. Сырье и
способы производства соляной
кислоты
8
Сырье
и
способы
производства экстракционной
фосфорной кислоты
9
Производство
термической
фосфорной кислоты
10
Сырьевые источники азота и
способы
фиксации
атмосферного азота
11
Конверсия
углеводородных
газов и получение водорода
12
Технологические
синтеза аммиака
схемы
производства
серной
кислоты.
Технологическая схема и технологическое
оборудование.
Особенности технологического процесса
получения серной кислоты из серы
Технологическая схема процесса и
технологическое
оборудование.
Производство
серной
кислоты
из
сероводорода. Технологическая схема
производства по методу «мокрого»
катализа.
Свойства хлористого водорода и соляной
кислоты. Сульфатный метод получения
хлористого водорода. Прямой синтез из
элементов.
Получение
из
абгаза.
Производство синтетической соляной
кислоты.
Технологическая
схема
производства
соляной
кислоты
и
хлористого
водорода
методом
адиабатической
абсорбции.
Технологическая
схема
производства
соляной кислоты методом изотермической
абсорбции
Свойства
фосфорных
кислот.
Экстракционная и термическая фосфорная
кислота. Химизм процесса получения
ЭФК. Дигидратный и полугидратный
режимы.
Технологическая
схема
производства
и
технологическое
оборудование.
Теоретические
основы
процесса
электровосстановления
природных
фосфатов.
Технологическая
схема
производства
элементного
фосфора.
Теоретические основы и технологическая
схема производства ТФК. Основное
технологическое оборудование.
Понятие связанного азота. Сырьевые
источники, природные методы связывания.
атмосферного
азота,
промышленные
способы фиксации атмосферного азота
Теоретические
основы
конверсии
углеводородных газов. Конверсия метана с
водяным паром. Катализаторы конверсии
метана. конверсия оксида углерода
водяным паром. Технологические схемы
процессов конверсии метана и оксида
углерода.
Технологические
свойства
аммиака,
области его использования. Сырье для
производства аммиака. Принципиальная и
технологическая
схема
производства.
7
2
2
2
2
2
2
2
13
Теоретические основы производства азотной кислоты.
Технологические
схемы
производства азотной кислоты
14
Производство
концентрированной азотной кислоты
15
Технологические
свойства,
области
применения,
сырьевые
источники
и
способы производства борной
кислоты
Катализаторы процесса синтеза аммиака.
Теоретические основы процесса производства азотной кислоты. Катализаторы
процесса
окисления
аммиака.
технологическая
схема
производства
разбавленной азотной кислоты.
Методы производства концентрированной
азотной
кислоты.
Прямой
синтез.
Концентрирование разбавленной азотной
кислоты с использованием водоотнимающих средств.
Технологические свойства, сырье и
области применения борной кислоты.
Технологические схемы производства из
магниевых
боратов.
Технологическая
схема производства из датолита.
Всего
2
2
2
30
Самостоятельная работа студентов под руководством преподавателя
(СРСП)
№
1
1
2
3
4
5
6
Наименование темы
Содержание
Часы
2
3
1
Сжигание
серы
и
другого Виды и характеристика серосодержащего
3
серосодержащего сырья
сырья. Способы получения самородной
серы.
Технологическая
аппаратура,
используемая в
процессе сжигания
элементной серы
Очистка обжигового газа
Состав обжигового газа, подаваемого на
3
окисление.
Каталитические яды,
содержащиеся
в обжиговом газе.
Технологическая аппаратура очистного
отделения
Катализаторы
процесса Типы катализаторов, используемых при
3
контактного производства серной контактном
производстве
серной
кислоты.
кислоты. Влияние формы катализатора
на
процесс
контактирования.
Каталитические яды.
Техника
безопасности Технологические
свойства
серной
3
сернокислотного производства.
кислоты и олеума. Токсические свойства
серной кислоты. Основные правила
безопасной работы в сернокислотном
производстве
Получение серной кислоты из Получение
серной
кислоты
из
3
отработанной кислоты, гипса и отработанной
кислоты.
Получение
фосфогипса.
серной кислоты из гипса. Получение
серной кислоты из фосфогипса.
Хранение, перевозка, разбавление Конструкционные
материалы
и
3
и смешение серной кислоты и аппаратура для хранения серной кислоты
олеума.
и олеума. Перевозка серной кислоты и
олеума. Смешение и разбавление серной
8
7
8
9
10
11
12
13
14
15
кислоты и олеума.
жидкого Свойства
жидкого
хлороводорода.
Методы
получения
жидкого
хлороводорода. Области использования
жидкого хлороводорода.
Концентрирование
Методы
концентрирования
ЭФК.
экстракционной
фосфорной Отходы производства ЭФК. Побочные
кислоты.
продукты производства ЭФК
Технологическое оборудование в Башни сжигания фосфора. Башни
производстве
термической гидратации.
фосфорной кислоты.
Получение азота для азото- Основы процесса разделения воздуха
водородной
смеси
путем глубоким
охлаждением.
Циклы
разделения воздуха глубоким глубокого охлаждения. Технологическая
охлаждением.
аппаратура процесса.
Высокотемпературная
Основы некаталитической конверсии
кислородная
конверсия углеводородных газов. Технологические
углеводородных
газов
под схемы некаталитической конверсии.
давлением.
Технологическое оборудование процесса
Технологическая
аппаратура Агрегаты
с
центробежным
синтеза аммиака.
циркулирующим
компрессором.
Агрегаты
высокого
давления
с
инжектором.
Сырье и способы производства Основные
сырьевые
источники
азотной кислоты.
получения азотной кислоты. Конверсия
нитратов. Окисление аммиака.
Концентрирование
азотной Использование водоотнимающих средств
кислоты с помощью 92-94 %-ной для концентрирования разбавленной
серной кислоты.
азотной
кислоты.
Регенерация
отработанной серной кислоты
Получение борных удобрений из Отходы борного производства. Методы
отходов производства борной переработки
отходов
борного
кислоты.
производства. Использование борных
удобрений.
Всего
Получение
хлороводорода.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
45
Самостоятельная работа студентов(СРС)
№
1
1
2
3
Наименование темы
2
Отходы
сероочистки
казахстанских нефтей как сырье
для
производства
серной
кислоты.
Печи для обжига серного
колчедана и сжигания серы.
Содержание
3
Производство серной кислоты. Виды
сырья для производства серной кислоты.
Производство серной кислоты по
короткой схеме.
Печь типа ВХЗ. Печи типа «кипящего»
слоя. Форсуночные и циклонные печи.
Технологическое оборудование Устройство,
принцип
действия
и
процесса
грубой
очистки назначение
циклонов.
Устройство,
обжигового газа.
принцип
действия
и
назначение
электрофильтров.
9
Часы
4
3
3
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Конструкционные материалы,
используемые в производстве
серной кислоты нитрозным
способом.
Охрана окружающей среды в
производстве серной кислоты.
Денитраторы.
Концентраторы.
Поглотительные башни.
3
Технологические
выбросы
в
производстве серной кислоты. Методы
снижения концентрации сернистого газа
в
технологических
выбросах
сернокислотных
производств.
Преимущество метода ДК-ДА перед
однократным контактированием
Методы получения элементной Получение серы из самородных руд.
серы.
Получение газовой серы.
3
Методы регенерации соляной Области применения соляной кислоты
кислоты
из
травильных Технологические
свойства
соляной
растворов.
кислоты Методы регенерации соляной
кислоты.
Производство экстракционной Химический и минералогический состав
фосфорной
кислоты
из фосфоритов
Каратау.
Технология
фосфоритов Каратау.
переработки фосфоритов Каратау на
ЭФК. Отходы производства ЭФК из
фосфоритов Каратау.
Электротермическое
Основы процесса электротермического
восстановление
фосфоритов восстановления фосфоритов Каратау.
Каратау.
Электротермические печи
Природные методы фиксации Абиогенная
фиксация.
Биогенная
атмосферного азота.
фиксация.
3
Получение
азота
для
азотоводородной
смеси
разделением воздуха методом
ректификации.
Области применения аммиака.
3
Фракционное
разделение
воздуха.
Составляющие компоненты воздуха.
Аппаратура для разделения воздуха
методом ректификации.
Использование аммиака в области
производства минеральных удобрений.
Использование аммиака в области
производства
взрывчатых
веществ.
Использование аммиака в пищевой
промышленности.
Катализаторы
процесса Состав
контактных
масс.
Выбор
окисления аммиака
оптимальных
промышленных
катализаторов
Концентрирование
азотной Свойства
азотной
кислоты.
кислоты с помощью нитрата Характеристика разбавленной азотной
магния
кислоты. Методы концентрирования
разбавленной азотной кислоты
Борное сырье Казахстана
Индерская
соляная
структура.
Химический и минералогический состав
боратов Индера. Технологические схемы
процесса переработки боратов Индера
Всего
10
3
3
3
3
3
3
3
3
45
Таблица 5
График проведения занятий
№
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Дата
2
Время
3
Наименование тем
4
Лекции
Технологические свойства серной кислоты, области ее применения,
масштабы производства и товарные марки
Сырье для производства серной кислоты. Общая принципиальная
схема сернокислотного производства
Производство сернистого газа. Обжиг серного колчедана.
Технологическое оборудование процесса обжига
Производство серной кислоты одностадийным контактным способом
Производство серной кислоты методом ДК-ДА. Нитрозный способ
производства Н2SO4
Получение серной кислоты по короткой схеме. Производство серной
кислоты методом «мокрого» катализа
Технологические свойства соляной кислоты. Сырье и способы
производства соляной кислоты
Сырье и способы производства экстракционной фосфорной кислоты
Производство термической фосфорной кислоты
Сырьевые источники азота и способы фиксации атмосферного азота
Конверсия углеводородных газов и получение водорода
Технологические схемы синтеза аммиака
Теоретические
основы
производства
азотной
кислоты.
Технологические схемы производства азотной кислоты
Производство концентрированной азотной кислоты
Технологические свойства, области применения, сырьевые
источники и способы производства борной кислоты
Лабораторные занятия
Лабораторная работа № 1. Методы определения плотности
жидкостей.
Лабораторная работа № 2. Технологические расчеты в производстве
экстракционной фосфорной кислоты из фосфоритов Каратау
Лабораторная работа № 3. Отработка технологии получения
экстракционной фосфорной кислоты в лабораторных условиях
Лабораторная работа № 4. Анализ показателей качества ЭФК
Лабораторная работа № 5. Технологические расчеты в производстве
борной кислоты из буры
Лабораторная работа № 6. Отработка технологии получения борной
кислоты в лабораторных условиях
Лабораторная работа № 7. Анализ показателей качества борной
кислоты
4. Учебно-методические материалы по дисциплине
материал для обязательного изучения
1. Р.С.Соколов Химическая технология: Учеб.пособие для студентов
высших учебных заведений, т.1/ М.: «ВЛАДОС», 2000, 368 с.
11
2. А.Г.Амелин, Е.В.Яшке Производство серной кислоты М.: Высшая
школа», 1980, 245 с.
3. Мельников Е.Я., Салтанова В.П., Наумова А.М., Блинова Ж.С.
Технология неорганических веществ и минеральных удобрений., М.: Химия,
1983. 432 с.
4. Позин М.Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов,
промышленных солей, окислов и кислот) ч.1., М.: Химия, 1974. 966 с.
материал для дополнительного ознакомления
1. Расчеты по технологии неорганических веществ. Под ред. М.Е.
Позина. М.: Высшая школа, 1979.
2. Винник М.М. и др. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и
комплексных удобрений, кормовых фосфатов. – М., 1975. – 218 с.
3. Аналитическая химия. Химические методы анализа/Под ред. д.х.н.,
проф. Петрухина О.М. – М.: Химия, 1993. – 400 с.
4. Коростелев П.П. Фотометрический и комплексонометрический
анализ в металлургии. – М.: Металлургия, 1986. – 272 с.
12
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
1.Цель и задачи дисциплины.............................................................................3
2.Система оценки знаний...................................................................................4
3.Содержание дисциплины................................................................................5
4. Учебно-методические материалы по дисциплине.......................................11
13