Химическая технология

Хими́ческая технология — наука о наиболее экономичных и экологически  обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов   в предметы потребления и средства производства. Процессы химической технологии включают химическую переработку  сырья, основанную на сложных по своей природе химических и физико-химических явлениях. 

Неорганическая химическая технология включает переработку минерального сырья (кроме металлических руд), получение кислот, щелочей, минеральных удобрений. Органическая химическая технология — переработку нефти, угля, природного газа и других горючих ископаемых, получение синтетических полимеров, красителей, лекарственных средств и других веществ.

История

История химической технологии неотделима от истории развития химической промышленности. Вначале химическая технология, возникшая с появлением  первых химических промыслов, была чисто описательным разделом прикладной химии. 

Возникновение в Европе мануфактур и промыслов по получению основных  химических продуктов следует отнести к XV в, когда стали появляться мелкие специализированные производства кислот, щелочей и солей, различных фармацевтических препаратов и некоторых органических веществ. В России собственно химическими производствами, получившими развитие в конце XVI — начале XVII в., было изготовление красок, селитры, порохов, а также получение  соды и серной кислоты. Во второй половине XVIII в началось выделение технологии в специальную  отрасль знаний, закладывались основы химической технологии как науки и  учебной дисциплины. Впервые в этом понимании термин «технология» был употреблен в 1772 г. профессором Гёттингенского университета И. Бекманом, который издал и первые комплексные труды, освещающие технику многих химических производств и явившиеся одновременно первым учебником по химической технологии. В 1795 г. в Германии появился двухтомный курс И. Ф. Гмелина «Руководство по технической химии» изданный в 1803 г. в русском переводе  В. М. Севергина под названием «Химические основания ремесел и заводов».

Химическая технология в конце XVIII в. стала обязательной учебной дисциплиной в университетах, в высших технических учебных заведениях стран  Европы, в училищах коммерческого и технического профиля в России. В 1803 г. в Российской Академии наук была учреждена кафедра химической  технологии. С 1804 г. в Санкт-Петербурге стал издаваться «Технологический  журнал, или собрание сочинений, относящихся до технологии». В эти же годы  начинается и преподавание химической технологии в высших учебных заведениях России. Профессор Московского университета И. А Двигубский, издавший в 1807—  1808 гг. первый русский учебник по химической технологии «Начальные основания технологии, или краткое показание работ на заводах и фабриках производимых», пишет в предисловии к этой книге: «В наше время во всех почти  хорошо учрежденных училищах преподают технологию, или науку о ремеслах,  заводах и фабриках, чтобы посвятившие себя наукам, обозрев вместе и весь  круг технологии, могли теоретическими своими знаниями способствовать распространению и усовершенствованию ремесел, заводов и фабрик, необходимых  к умножению общественного достояния». В 1828 г. профессором Ф. А. Денисовым был издан учебник «Пространное руководство к общей технологии, или к познанию всех работ, средств, орудий и машин, употребляемых в разных технических искусствах». Этот учебник явился  прообразом современных курсов общей химической технологии, а также процессов и аппаратов химической технологии. В нём сделана попытка не просто  описать существующие химические производства, но и выделить типовые процессы технологии. Крупный вклад в развитие химической технологии как самостоятельной научной дисциплины внёс профессор П. А. Ильенков, издавший в 1851 г. «Курс химической технологии» — своего рода энциклопедию всех существовавших к тому  времени крупных химических производств. Появление в XIX в. в странах Западной Европы и в России большого числа  учебников, руководств и научных исследований по химической технологии способствовало быстрому росту химического производства и вместе с тем развитию  научных основ химической технологии. Можно назвать лишь некоторые крупные события в истории развития химической промышленности:

В 1748 г. в Бирмингеме (Англия) был построен первый небольшой завод  по производству серной кислоты в свинцовых камерах (начало камерного способа).

В 1805—1810 гг. камерное производство серной кислоты получило широкое развитие в Англии и во Франции.

В 1804 г. начал работать первый сернокислотный завод в России, в 1820 г. — в Германии.

В 1787—1789 гг. Н. Леблан разработал первый промышленный способ  получения соды. В связи с большим спросом на соду со стороны стекольного  производства, производства едкого натра и других отраслей промышленности  способ Леблана получил очень широкое распространение (первый большой содовый завод по способу Леблана построен в Англии в 1823 г.).

В 1861 г. был разработан аммиачный метод получения соды (метод Сольве).  

Во второй половине XIX в. широко развиваются исследования в области  катализа, позволившие осуществить в промышленном масштабе многие химические процессы. Так, в 70-х годах XIX в. был разработан контактный метод получения серной кислоты, а в 1886 г. организовано её промышленное производство по этому методу. Внедрение гетерогенного катализа в органический синтез знаменовало начало нового периода в истории органической химии. В первые десятилетия XX в. широкое развитие получили синтезы на основе углеводородов и оксида углерода.  Работы в области гетерогенного катализа дали возможность осуществить С. В. Лебедеву промышленный синтез каучука.  

Большое значение для решения актуальных задач химической технологии имели теоретические и экспериментальные исследования в области химической термодинамики. Большинство из них имело четкую технологическую направленность. Среди этих работ необходимо отметить труды Ле Шателье, Нернста и  Габера, посвященные синтезу аммиака из азота и водорода. Создание в 1912 г . промышленной установки синтеза аммиака под давлением знаменовало собой революцию в развитии химической промышленности, положило начало промышленным химическим процессам с применением высокого давления. В середине XIX столетия после широкого развития работ Ю. Либиха в области агрохимии появилась новая отрасль химической промышленности — производство минеральных удобрений, без разумного применения которых в наше  время невозможно было бы решать задачи обеспечения населения Земли продовольствием. Технологическим приложением теоретических работ в области цепных реакций в 30—50-е годы XX в. (Н. Н. Семенов и др.) явилась детальная разработка  процессов синтеза полиэтилена высокого давления, полистирола, поливинилхлорида и др. Производство пластических масс, синтетических смол и искусственных волокон открыло новую эру в получении материалов с заданными свойствами.   

В создание отечественной химической промышленности и развитие технологических наук внесли вклад многие русские и советские ученые и инженеры . Трудно переоценить роль ряда крупнейших ученых дореволюционной России  прежде всего М. В. Ломоносова (1711—1765) и Д. И. Менделеева (1834—1907), а также Н. Н. Зинина (1812—1880), А. М. Бутлерова (1828—1886), А. К. Крупского (1845—1911), В. В. Марковникова (1838—1904), И. И. Андреева (1880 —1919) и многих других. В конце 1917 г. был организован химический отдел при ВСНХ (Высшем Совете Народного Хозяйства), руководителем которого был назначен талантливый инженер-химик Л. Я. Карпов (1879—1920). В 1920—1932 гг. в СССР было построено несколько крупных предприятий по производству аммиака, азотных, калийных и фосфорных удобрении,  химических волокон и т.д. В 1920 г. был создан Московский технологический институт (МТИ)  им. Д. И Менделеева, состоявший из химического и механического отделений.  Механическое отделение готовило механиков для химической промышленности  и, что особенно важно, для заводов химического машиностроения. В 1930 г. в  СССР была проведена реорганизация высшего технического образования, в результате которой в Москве и Ленинграде образовались на базе химических и  технологических факультетов ряда высших учебных заведений единые химикотехнологические институты. В 1931 г. они были расформированы. При этом на  базе Единого Московского химико-технологического института возникли МХТИ  им. Д. И. Менделеева, Московский институт химического машиностроения  (МИХМ), Московский институт тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова (МИТХТ), Военная химическая академия и химический факультет  Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Существенный вклад в развитие химической технологии, создание химической промышленности и химического машиностроения, подготовку кадров для этих отраслей внесли видные ученые такие, как И А. Каблуков, Н. Д. Зелинский. Н. Н. Ворожцов, С. И. Вольфкович, И. А. Тищенко, Н. Ф. Юшкевич, А. Г. Касаткин, А. Н. Плановский, П. М. Лукьянов, Н. М. Жаворонков,  Г. К. Боресков, М. М. Дубинин, Н. М. Эмануэль, В. А. Легасов, В В. Кафаров,  П. Г. Романков и многие другие. 

Основные процессы

Все процессы химической технологии разделяют в зависимости от общих кинетических закономерностей протекания процесса на пять основных групп:

• гидромеханические;
• тепловые;
• массообменные (или диффузионные) процессы;
• химические процессы;
• механические процессы.

По организационно-технической структуре процессы делятся на периодические и непрерывные.

Химические процессы подразделяется на технологию неорганических веществ (производство кислот, щелочей, соды, силикатных материалов, минеральных удобрений, солей и т. д.) и технологию органических веществ (синтетический каучук, пластмассы, красители, спирты, органические кислоты и др.)

Тенденции развития химической технологии

Основные направления развития процессов химической технологии:

- повышение одновременно эффективности и экологичности производства;

- развитие биохимической и ферментативной технологий;

- связанное с предыдущим пунктом развитие технологий с неньютоновскими жидкостями и жесткими ограничениями на температурные режимы;

- широкое применение методов математического моделирования при проектировании химических производств.

Литература

• Химическая энциклопедия. НИ «Большая российская энциклопедия», М., 1998
• Кузнецов В.И., Зайцева З.А. Химия и химическая технология. Эволюция взаимосвязей. М.: Наука, 1984. - 295с.
• Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технология. - М.: Высшая школа, 1990. - 520с.
• Основы химической технологии. Под ред. И. П. Мухленова. - М.: Высшая школа, 1991. - 463с.
• Позин М. Е., Зинюк Р. Ю. Физико-химические основы неорганической технологии. - Спб: Химия, 1993.
• Рахмилевич 3.3.,Радзин И. М., Фарамазов С. А. Справочник механика химических и нефтехимических производств, М.: Химия, 1985. - 592с.
• Справочник азотчика. под редакцией Мельникова Е.Я. 2-е изд., М.: Химия, 1987. - 464с.
• Справочник инженера-химика. Пер. с англ., 6-е изд., под ред. Р. Перри, кн. 1-4, M., 1991.
• Справочник нефтепереработчика. Под ред. Г.А. Ластовкина, Е.Д. Радченко и М.Г. Рудина. Л.: Химия, 1986. - 648с.
• Справочник нефтехимика. Т. 1 — 2, Л., 1978.

См. также

• Технология
• Процессы и аппараты химических технологий

Ссылки

• [alhimteh.ru/ Книги по химической технологии органических и неорганических веществ.]
• [chemistry.nglib.ru/catalog.jsp?rubric=3 Книги по химической технологии, нефтехимии и нефтепереработке.]

Отрывок, характеризующий Химическая технология

– Что? – в середине изложения Денисова проговорил Кутузов. – Уже готовы?
– Готов, ваша светлость, – сказал генерал. Кутузов покачал головой, как бы говоря: «Как это все успеть одному человеку», и продолжал слушать Денисова.
– Даю честное благородное слово гусского офицег'а, – говорил Денисов, – что я г'азог'ву сообщения Наполеона.
– Тебе Кирилл Андреевич Денисов, обер интендант, как приходится? – перебил его Кутузов.
– Дядя г'одной, ваша светлость.
– О! приятели были, – весело сказал Кутузов. – Хорошо, хорошо, голубчик, оставайся тут при штабе, завтра поговорим. – Кивнув головой Денисову, он отвернулся и протянул руку к бумагам, которые принес ему Коновницын.
– Не угодно ли вашей светлости пожаловать в комнаты, – недовольным голосом сказал дежурный генерал, – необходимо рассмотреть планы и подписать некоторые бумаги. – Вышедший из двери адъютант доложил, что в квартире все было готово. Но Кутузову, видимо, хотелось войти в комнаты уже свободным. Он поморщился…
– Нет, вели подать, голубчик, сюда столик, я тут посмотрю, – сказал он. – Ты не уходи, – прибавил он, обращаясь к князю Андрею. Князь Андрей остался на крыльце, слушая дежурного генерала.
Во время доклада за входной дверью князь Андрей слышал женское шептанье и хрустение женского шелкового платья. Несколько раз, взглянув по тому направлению, он замечал за дверью, в розовом платье и лиловом шелковом платке на голове, полную, румяную и красивую женщину с блюдом, которая, очевидно, ожидала входа влавввквмандующего. Адъютант Кутузова шепотом объяснил князю Андрею, что это была хозяйка дома, попадья, которая намеревалась подать хлеб соль его светлости. Муж ее встретил светлейшего с крестом в церкви, она дома… «Очень хорошенькая», – прибавил адъютант с улыбкой. Кутузов оглянулся на эти слова. Кутузов слушал доклад дежурного генерала (главным предметом которого была критика позиции при Цареве Займище) так же, как он слушал Денисова, так же, как он слушал семь лет тому назад прения Аустерлицкого военного совета. Он, очевидно, слушал только оттого, что у него были уши, которые, несмотря на то, что в одном из них был морской канат, не могли не слышать; но очевидно было, что ничто из того, что мог сказать ему дежурный генерал, не могло не только удивить или заинтересовать его, но что он знал вперед все, что ему скажут, и слушал все это только потому, что надо прослушать, как надо прослушать поющийся молебен. Все, что говорил Денисов, было дельно и умно. То, что говорил дежурный генерал, было еще дельнее и умнее, но очевидно было, что Кутузов презирал и знание и ум и знал что то другое, что должно было решить дело, – что то другое, независимое от ума и знания. Князь Андрей внимательно следил за выражением лица главнокомандующего, и единственное выражение, которое он мог заметить в нем, было выражение скуки, любопытства к тому, что такое означал женский шепот за дверью, и желание соблюсти приличие. Очевидно было, что Кутузов презирал ум, и знание, и даже патриотическое чувство, которое выказывал Денисов, но презирал не умом, не чувством, не знанием (потому что он и не старался выказывать их), а он презирал их чем то другим. Он презирал их своей старостью, своею опытностью жизни. Одно распоряжение, которое от себя в этот доклад сделал Кутузов, откосилось до мародерства русских войск. Дежурный редерал в конце доклада представил светлейшему к подписи бумагу о взысканий с армейских начальников по прошению помещика за скошенный зеленый овес.
Кутузов зачмокал губами и закачал головой, выслушав это дело.
– В печку… в огонь! И раз навсегда тебе говорю, голубчик, – сказал он, – все эти дела в огонь. Пуская косят хлеба и жгут дрова на здоровье. Я этого не приказываю и не позволяю, но и взыскивать не могу. Без этого нельзя. Дрова рубят – щепки летят. – Он взглянул еще раз на бумагу. – О, аккуратность немецкая! – проговорил он, качая головой.


– Ну, теперь все, – сказал Кутузов, подписывая последнюю бумагу, и, тяжело поднявшись и расправляя складки своей белой пухлой шеи, с повеселевшим лицом направился к двери.
Попадья, с бросившеюся кровью в лицо, схватилась за блюдо, которое, несмотря на то, что она так долго приготовлялась, она все таки не успела подать вовремя. И с низким поклоном она поднесла его Кутузову.
Глаза Кутузова прищурились; он улыбнулся, взял рукой ее за подбородок и сказал:
– И красавица какая! Спасибо, голубушка!
Он достал из кармана шаровар несколько золотых и положил ей на блюдо.
– Ну что, как живешь? – сказал Кутузов, направляясь к отведенной для него комнате. Попадья, улыбаясь ямочками на румяном лице, прошла за ним в горницу. Адъютант вышел к князю Андрею на крыльцо и приглашал его завтракать; через полчаса князя Андрея позвали опять к Кутузову. Кутузов лежал на кресле в том же расстегнутом сюртуке. Он держал в руке французскую книгу и при входе князя Андрея, заложив ее ножом, свернул. Это был «Les chevaliers du Cygne», сочинение madame de Genlis [«Рыцари Лебедя», мадам де Жанлис], как увидал князь Андрей по обертке.
– Ну садись, садись тут, поговорим, – сказал Кутузов. – Грустно, очень грустно. Но помни, дружок, что я тебе отец, другой отец… – Князь Андрей рассказал Кутузову все, что он знал о кончине своего отца, и о том, что он видел в Лысых Горах, проезжая через них.
– До чего… до чего довели! – проговорил вдруг Кутузов взволнованным голосом, очевидно, ясно представив себе, из рассказа князя Андрея, положение, в котором находилась Россия. – Дай срок, дай срок, – прибавил он с злобным выражением лица и, очевидно, не желая продолжать этого волновавшего его разговора, сказал: – Я тебя вызвал, чтоб оставить при себе.
– Благодарю вашу светлость, – отвечал князь Андрей, – но я боюсь, что не гожусь больше для штабов, – сказал он с улыбкой, которую Кутузов заметил. Кутузов вопросительно посмотрел на него. – А главное, – прибавил князь Андрей, – я привык к полку, полюбил офицеров, и люди меня, кажется, полюбили. Мне бы жалко было оставить полк. Ежели я отказываюсь от чести быть при вас, то поверьте…
Умное, доброе и вместе с тем тонко насмешливое выражение светилось на пухлом лице Кутузова. Он перебил Болконского:
– Жалею, ты бы мне нужен был; но ты прав, ты прав. Нам не сюда люди нужны. Советчиков всегда много, а людей нет. Не такие бы полки были, если бы все советчики служили там в полках, как ты. Я тебя с Аустерлица помню… Помню, помню, с знаменем помню, – сказал Кутузов, и радостная краска бросилась в лицо князя Андрея при этом воспоминании. Кутузов притянул его за руку, подставляя ему щеку, и опять князь Андрей на глазах старика увидал слезы. Хотя князь Андрей и знал, что Кутузов был слаб на слезы и что он теперь особенно ласкает его и жалеет вследствие желания выказать сочувствие к его потере, но князю Андрею и радостно и лестно было это воспоминание об Аустерлице.
– Иди с богом своей дорогой. Я знаю, твоя дорога – это дорога чести. – Он помолчал. – Я жалел о тебе в Букареште: мне послать надо было. – И, переменив разговор, Кутузов начал говорить о турецкой войне и заключенном мире. – Да, немало упрекали меня, – сказал Кутузов, – и за войну и за мир… а все пришло вовремя. Tout vient a point a celui qui sait attendre. [Все приходит вовремя для того, кто умеет ждать.] A и там советчиков не меньше было, чем здесь… – продолжал он, возвращаясь к советчикам, которые, видимо, занимали его. – Ох, советчики, советчики! – сказал он. Если бы всех слушать, мы бы там, в Турции, и мира не заключили, да и войны бы не кончили. Всё поскорее, а скорое на долгое выходит. Если бы Каменский не умер, он бы пропал. Он с тридцатью тысячами штурмовал крепости. Взять крепость не трудно, трудно кампанию выиграть. А для этого не нужно штурмовать и атаковать, а нужно терпение и время. Каменский на Рущук солдат послал, а я их одних (терпение и время) посылал и взял больше крепостей, чем Каменский, и лошадиное мясо турок есть заставил. – Он покачал головой. – И французы тоже будут! Верь моему слову, – воодушевляясь, проговорил Кутузов, ударяя себя в грудь, – будут у меня лошадиное мясо есть! – И опять глаза его залоснились слезами.
– Однако до лжно же будет принять сражение? – сказал князь Андрей.
– До лжно будет, если все этого захотят, нечего делать… А ведь, голубчик: нет сильнее тех двух воинов, терпение и время; те всё сделают, да советчики n'entendent pas de cette oreille, voila le mal. [этим ухом не слышат, – вот что плохо.] Одни хотят, другие не хотят. Что ж делать? – спросил он, видимо, ожидая ответа. – Да, что ты велишь делать? – повторил он, и глаза его блестели глубоким, умным выражением. – Я тебе скажу, что делать, – проговорил он, так как князь Андрей все таки не отвечал. – Я тебе скажу, что делать и что я делаю. Dans le doute, mon cher, – он помолчал, – abstiens toi, [В сомнении, мой милый, воздерживайся.] – выговорил он с расстановкой.
– Ну, прощай, дружок; помни, что я всей душой несу с тобой твою потерю и что я тебе не светлейший, не князь и не главнокомандующий, а я тебе отец. Ежели что нужно, прямо ко мне. Прощай, голубчик. – Он опять обнял и поцеловал его. И еще князь Андрей не успел выйти в дверь, как Кутузов успокоительно вздохнул и взялся опять за неконченный роман мадам Жанлис «Les chevaliers du Cygne».
Как и отчего это случилось, князь Андрей не мог бы никак объяснить; но после этого свидания с Кутузовым он вернулся к своему полку успокоенный насчет общего хода дела и насчет того, кому оно вверено было. Чем больше он видел отсутствие всего личного в этом старике, в котором оставались как будто одни привычки страстей и вместо ума (группирующего события и делающего выводы) одна способность спокойного созерцания хода событий, тем более он был спокоен за то, что все будет так, как должно быть. «У него не будет ничего своего. Он ничего не придумает, ничего не предпримет, – думал князь Андрей, – но он все выслушает, все запомнит, все поставит на свое место, ничему полезному не помешает и ничего вредного не позволит. Он понимает, что есть что то сильнее и значительнее его воли, – это неизбежный ход событий, и он умеет видеть их, умеет понимать их значение и, ввиду этого значения, умеет отрекаться от участия в этих событиях, от своей личной волн, направленной на другое. А главное, – думал князь Андрей, – почему веришь ему, – это то, что он русский, несмотря на роман Жанлис и французские поговорки; это то, что голос его задрожал, когда он сказал: „До чего довели!“, и что он захлипал, говоря о том, что он „заставит их есть лошадиное мясо“. На этом же чувстве, которое более или менее смутно испытывали все, и основано было то единомыслие и общее одобрение, которое сопутствовало народному, противному придворным соображениям, избранию Кутузова в главнокомандующие.


После отъезда государя из Москвы московская жизнь потекла прежним, обычным порядком, и течение этой жизни было так обычно, что трудно было вспомнить о бывших днях патриотического восторга и увлечения, и трудно было верить, что действительно Россия в опасности и что члены Английского клуба суть вместе с тем и сыны отечества, готовые для него на всякую жертву. Одно, что напоминало о бывшем во время пребывания государя в Москве общем восторженно патриотическом настроении, было требование пожертвований людьми и деньгами, которые, как скоро они были сделаны, облеклись в законную, официальную форму и казались неизбежны.