Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Балаковский инженерно-технологический институт —
филиал НИЯУ МИФИ
Методические указания к выполнению курсовой работы
по дисциплине «Общая химическая технология»
для студентов направления подготовки «Химическая технология»
всех форм обучения
Одобрено
редакционно-издательским советом
Балаковского инженерно-технологического
института
Балаково 2020
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа способствует закреплению и углублению знаний по дисциплинам: «Общая и неорганическая химия», «Органическая химия», «Физическая химия».
Цель курсовой работы — закрепить и расширить знания по различным технологическим производствам, составлению материального баланса химических производств.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Химическая технология представляет собой одну из важных отраслей современной техники. Содержанием ее является разработка и совершенствование различных методов обогащения и переработки сырья в товарные продукты.
Химическая технология охватывает преимущественно те производственные процессы, в основе которых лежат химические и физические превращения.
При проектировании какого-либо химического производства необходимо знать производственный рецепт, т.е. соотношение реагирующих веществ определенного качества, режим проведения процесса в каждой его стадии и выход продукции по стадиям и в целом по производству при определенной конструкции аппаратов, скорости процесса и т.д. Все это устанавливается в ходе предварительных исследований в лабораториях и на опытных установках. На основании данных исследований составляются материальные и энергетические балансы (чаще всего тепловые), а затем производится расчет размеров и количества аппаратов с учетом заданной мощности завода. Под мощностью завода подразумевается его максимально возможная проектная (обычно годовая) производительность.
В основу материального баланса положен закон сохранения массы. При этом общее количество поступающих в производство материалов должно быть равно общему количеству получаемой продукции. Если такого равенства нет, то имеют место потери в производстве.
Материальный баланс может быть представлен уравнением, левую часть которого составляет масса всех видов сырья и материалов, поступивших на переработку (∑mприх), а правую — масса получаемых продуктов, включающих также массу производственных потерь (∑m'расх) (1):
∑mприх=∑ m'расх (1)
Материальный баланс составляют по уравнению основной суммарной реакции с учетом параллельных и побочных реакций. Теоретический материальный баланс рассчитывают на основе стехиометрического уравнения реакции. Статьи прихода и расхода выражаются в виде уравнения (2):
m1 + m2 =m3 + m4 +m5 + m6, (2)
где m1 – масса полезного компонента сырья; m2 - масса примесей в сырье; m3 – масса целевого продукта; m4 – масса побочных продуктов; m5 - масса отходов производства; m6 – масса производственных потерь, обусловленная неполными химическими превращениями, механическими потерями при транспортировке и хранении сырья и готового продукта.
При составлении материального баланса массы веществ учитываются отдельно для твердой, жидкой и газовой фаз. Поэтому материальный баланс можно выразить в виде уравнения (3):
mт + mг + mж = m'т + m'г + m'ж , (3)
где mт, mг, mж – массы твердых, газообразных и жидких веществ, поступающих в производство; m'т, m'г, m'ж – массы твердых, газообразных и жидких полученных продуктов.
Данные материального баланса позволяют проводить анализ влияния изменения технологических параметров на технико-экономические показатели процесса. После проведения расчетов составляют таблицу материального баланса (табл. 1).
Таблица 1
Материальный баланс
|
Приход |
Расход | ||||
|
Вещество |
Количество |
Вещество |
Количество | ||
|
кг |
% |
кг |
% | ||
|
Вещество 1 Вещество 2 |
m1 m2 |
|
Целевой продукт Побочный продукт Отходы
|
m3 m4 m5
|
|
|
|
|
|
Производственные потери
|
m6 |
|
|
Итого |
|
100 |
Итого |
|
100 |
В качестве примера в табл. 2 приведен упрощенный материальный баланс и в табл. 3 — тепловой баланс коксования угля (на 1 т. рабочей шихты). При этом принимается, что в результате коксования получаются кокс и химические продукты коксования — смола, водный конденсат и газ.
Таблица 2
Материальный баланс коксования угля
|
Приход |
кг |
Расход |
кг |
|
Загруженный сухой уголь Влага угля |
920 80
|
Кокс валовый Смола
Сырой бензол Аммиак
Газ сухой Сера газовая Влага общая
|
719,6 32,0
9,0 2,9
130,9 2,9
98,4 |
|
|
|
Потери |
4,3 |
|
Всего |
1000 |
Всего |
1000 |
Таблица 3
Тепловой баланс коксования угля
|
Приход |
кдж |
% |
Расход |
кдж |
% |
|
Тепло горения газа Физическое тепло газа и воздуха Физическое тепло шихты
|
2654400 26376 26292
|
98 1,0 1,0
|
Тепло нагрева кокса Тепло нагрева продуктов коксования Тепло, уносимое продуктами горения |
1066800 877506
|
39,4 32,4
|
|
|
|
|
Потери тепла в окружающую среду |
362922 |
13,3 |
|
Всего |
2707068 |
100 |
Всего |
2707068 |
100 |
ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Расчетно-пояснительная записка содержит разделы:
Введение,
1. Синтез химико-технологической системы,
2. Анализ химико-технологической системы,
Заключение,
Список используемой литературы.
Во введении в краткой и четкой форме должна быть освещены вопросы состояния мировой и отечественной промышленности химических продуктов, проблемы, стоящие перед промышленностью, приведена актуальность выбранной темы и сформулирована цель курсовой работы.
Синтез химико-технологической системы состоит из следующих подразделов:
1.1. Информационный анализ,
1.2. Характеристика исходного сырья и вспомогательных материалов,
1.3. Характеристика готового продукта,
1.4. Химизм процесса,
1.5. Технологическая схема,
1.6. Основные параметры процесса.
Информационный анализ включает в себя изучение существующих способов производства химического продукта и выбор технологического процесса, который с наименьшими затратами позволяет выпускать продукцию высокого качества. При этом приводится подробное обоснование выбранного способа производства химического продукта.
Характеристика исходного сырья отражает основные физико-химические свойства исходных материалов, применяемых для получения химического продукта.
Характеристика готового продукта отражает требования стандартов или технических условий, которые предъявляются к качеству полученной продукции.
Химизм процесса включает в себя схемы химических реакций при которых образуются готовые и/или побочные продукты.
Технологическая схема процесса включает в себя чертеж и описание технологического процесса, который проводится с учетом последовательности основных технологических операций в соответствии с выбранной технологической схемой производства. В описании указывается назначение отдельных стадий технологического процесса с указанием соответствующих позиций по схеме.
Параметры технологического процесса составляют по практическим и литературным данным, результатам научно-исследовательских работ и другим источникам на основании выбранной схемы технологического процесса. Параметры приводятся последовательно по ходу технологического процесса.
Анализ химико-технологической системы включает в себя:
2.1. Расчет материального баланса.
Материальные расчеты проводятся по расчетам удельных норм расхода сырья в соответствии со стехиометрией химических реакций, протекающих в системе, с учетом потерь и возвратных отходов.
В заключении формируются краткие выводы, вытекающие из выполненной курсовой работы. В них характеризуется эффективность технических решений поставленной в курсовой работе задачи.
Список используемой литературы оформляется в порядке упоминания публикаций в тексте (не менее 5 первоисточников). Оформление ссылок представлено в приложении 1.
ОФОРМЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ РАБОТЫ
Графическая часть работы включает в себя чертеж технологической схемы производства и состоит из одного листа. Технологическая схема выполняется в виде рисунка и входит в структуру пояснительной записки в подраздел 1.5. Технологическая схема.
В качестве примечания, под технологической схемой, на этой же странице, приводится расшифровка позиций. Например: Рис.1. Технологическая схема производства формальдегида из метанола: 1 — воздуходувка, 2 — испаритель метанола, и т.д.
Рекомендации по составлению и изображению технологической схемы изложены в [8].
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ
Работу следует начинать с обязательного ознакомления с рекомендуемой литературой и производственными данными. Необходимо глубокое изучение физико-химических основ протекающих процессов, установления величин и параметров, характеризующих работу аппаратов, технологических схем производства. На последнем этапе курсовой работы рассчитывается материальный баланс производства.
ЗАЩИТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Защита курсовой работы осуществляется во время зачетной недели, в виде устного отчета в течение 15 мин.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Титульный лист оформляется по образцу, который необходимо скачать с ИОС сайта БИТИ.
Объем курсовой работы должен составлять не менее 30 страниц текста, набранного на компьютере. Курсовая работа выполняется на листах формата А4 шрифтом Times New Roman №14, междустрочный интервал — полуторный (1,5). Поля: сверху и снизу по 2,0 см, слева — 3,5 см, справа — 1,0 см. Абзацный отступ 1,25 см от левой границы текстового поля. Оформление титульного листа представлено в приложении 2. Выравнивание текста: заголовки глав, параграфов, текст работы - по ширине; названия таблиц — по центру. Номер страницы ставится внизу страницы по центру. При оформлении работы нельзя использовать жирный шрифт, курсив, подчеркивание, выделение цветом.
В тексте расчетно-пояснительной записки должны быть ссылки на литературные источники для всех расчетных формул, физических величин и других данных, взятых из литературы. Ссылки на литературу следует давать в виде заключенного в квадратные скобки порядкового номера источника.
Пояснительная записка выполняется в рамках: на странице с содержанием рамка равна 40 мм, на всех остальных страницах — 15 мм. Заполнение рамки следующее: ХМТН. 00.00.000 ПЗ (вместо первых двух нулей необходимо указать год выполнения работы; вместо вторых двух нулей необходимо указать последние цифры зачетки; остальные нули в пояснительной записки остаются без изменения; ПЗ — пояснительная записка); тема работы; БИТИ НИЯУ МИФИ, гр. ХМТН-3з.
Студенты заочной формы обучения сдают курсовую работу не позднее, чем за 2 недели до начала сессии на кафедру «Физика и естественнонаучные дисциплины».
Курсовые работы, имеющие положительные рецензии, допускаются к защите, а работы с отрицательной рецензией возвращаются студенту на доработку.
ЗАДАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
Задание к курсовой работе выдается преподавателем индивидуально каждому студенту. Курсовую работу предлагается выполнить на тему «Анализ и синтез химико-технологической системы ...».
ЛИТЕРАТУРА
Основная
2. Кутепов А.М. Общая химическая технология: учеб. для вузов / А.М. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. - 3-е изд., перераб. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003.-528 с.
3. Соколов Р.С. Химическая технология: учеб. пособ. для студентов вузов / Р.С. Соколов.-М.: Владос-Пресс, 2003.-Т.1.-368 с.
4. Соколов Р.С. Химическая технология: учеб. пособ. для студентов вузов / Р.С. Соколов.-М.: Владос-Пресс, 2003.-Т.2.-448 с.
Дополнительная
5. Зубова Н.Г. Общая химическая технология: мет. указ. / Н.Г. Зубова, И.Н. Синицына.-Балаково: БИТТУ, 2013.-16 с.
6. Расчеты по технологии неорганических веществ: учеб. / под ред. М.Е. Позина.-Л.: Химия, 1977.-496 с.
7. Расчеты химико-технологических процессов: учеб. / под общ. ред. И.П. Мухленова.-Л.: Химия, 1976.-304 с.
8. Мухленов И.П. Общая химическая технология: учеб. для вузов / И.П. Мухленов, А.Я. Авербух, Е.С. Тумаркина.-М.: Высшая школа, 1984.-Т.1.-256 с.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение............................................................................................................ 2
Основные положения …................................................................................. 2
Оформление расчетно-пояснительной записки............................................ 5
Оформление графической части работы........................................................ 7
Последовательность работы …........................................................................ 7
Защита курсовой работы................................................................................... 7
Общие методические указания на проектирование....................................... 7
Задания к курсовой работе............................................................................... 8
Литература......................................................................................................... 8
Приложение 1................................................................................................... 10
Приложение 1
Оформление ссылок осуществляется следующим образом:
Книги:
Бесков В.С. Общая химическая технология: учеб. для вузов / В.С. Бесков.-М.: ИКЦ "Академкнига", 2005.-452 с.
Кутепов А.М. Общая химическая технология: учеб. для вузов / А.М. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. - 3-е изд., перераб. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003.-528 с.