Прикладная химия что это
Карьера и зарплаты выпускников специальности «Фундаментальная и прикладная химия» (04.05.01, специалитет) в России
средняя цена обучения (год)
Зарплаты выпускников после окончания специальности Фундаментальная и прикладная химия в вузах России
Средняя зарплата выпускников специальности в России: 26312 рублей/месяц.
Кем работать
Профессия выпускника зависит от того, выберет ли он для себя прикладное или научное направление деятельности после получения диплома.
Те, кто решат посвятить себя науке, смогут работать в НИИ и лабораториях. Кроме исследования веществ и изучения химических реакций специалисты могут заниматься преподавательской деятельностью в вузах, ССУЗах, общеобразовательных школах и учреждениях дополнительного образования.
Прикладные специальности, на которые могут претендовать выпускники:
Отрасли, в которых требуются химики, самые различные. Наиболее вероятно трудоустройство в компании, занимающиеся производством медикаментов, косметических препаратов, удобрений, бытовой химии, полимерных изделий и т.п. Но химические лаборатории есть и на пищевых предприятиях, и в нефтеперерабатывающей промышленности, и в металлургии. Поэтому проблем с трудоустройством у выпускников обычно не возникает.
Перспективы
Знания химии нужны во многих отраслях промышленности, поэтому выпускники имеют возможность выбирать направление по душе. Нередко будущая профессия связана со специализаций вуза и выбранным во время учебы направлением. Бывает, что студентов приглашают на работу организации, в которых они проходили практику.
В зависимости от размеров компании и штатного расписания возможен карьерный рост от рядового специалиста (лаборант, помощник технолога и т.п.) до старшего технолога, заведующего лабораторией, начальника отдела и других руководящих должностей. Можно сделать карьеру в науке или посвятить себя преподаванию.
Зарплатные перспективы зависят от отрасли. Хорошие оклады в нефтеперерабатывающей сфере, фармацевтической промышленности, косметологии, парфюмерии.
Карьера по специальности Фундаментальная и прикладная химия — вузы России
Очень важно понимать, что ваша карьера во многом зависит от вас. Итоговый результат зависит от того, как вы сможете применить свои знания. Если вы хотите посмотреть карьеры по другим специальностям, то перейдите в каталог специальностей России или посмотрите полный список профилей, а также загляните в каталог профессий.
Чем отличается химия от прикладной химии?
Вынесенная в заголовок постановка вопроса как правило подразумевает в качестве антитезы химии прикладной химию фундаментальную (то есть «более теоретическую» как науку).
Определения
Под химией вообще принято понимать одну из наиболее важных и де-факто обширных областей естественного научного знания: науку о веществах, их составе и строении, их свойствах, зависящих от состава и строения, их превращениях, ведущих к изменению состава (химических реакциях), а также о законах/закономерностях, которым эти превращения подчиняются.
Весьма показательно данное в толковом словаре начала прошлого века определение: «химия прикладная (иначе — техническая) служит повседневным пособием искусствам и ремёслам, изучая свойства, химсостав и способы изготовления употребляемых в промышленном производстве и искусствах разнообразных веществ».
Немного истории
Часто даже в разнообразных учебниках можно встретить утверждение, что предтечей химии в современном понимании является алхимия — что по сути своей неверно. Химия прикладная в своём «нативном состоянии» существовала даже тогда, когда понятия об алхимии не существовало вовсе.
Проиллюстрировать это можно на примере древнейшего (известного как минимум за три «с большим хвостиком» тысячи лет до Новой Эры) способа получения меди из малахита: мы уже никогда не узнаем доподлинно, как звали того любопытного и наблюдательного нашего предка, что развёл костёр возле выхода малахитовой жилы на поверхность. Желал ли он просто перекусить и согреться на ночь, или же просто захотел при более ярком свете рассмотреть «странные зелёные камушки» нам неведомо — но утром он оказался настолько наблюдателен, что заметил крошечные вкрапления выделившейся из кусочков малахита чистой меди среди золы и углей. Предок оказался сметлив настолько, что намеренно повторил эксперимент в большем объёме — и затем уже его потомки сотни лет получали этим способом металлическую медь из «зелёных камушков» (медь из серных руд научились получать много-много позже).
В этом контексте вышеупомянутую алхимию следует рассматривать как продиктованную примитивным анимизмом (а затем и антропоморфизмом — ведь поныне существуют вполне понятные с точки зрения обывателя фразы вроде «царь металлов золото», «благородные металлы» и так далее) механистическую попытку включить в круг своих повседневных понятий и затем предсказать «как же эти превращения веществ устроены и как работают» не имея ни малейших представлений об истинной внутренней сути происходящих процессов.
Резюме
На сравнении прикладной химии и «химии вообще» (как фундаментальной науки) хорошо видно регулярно встречающееся философское противопоставление «частное-общее«: в отличие от фундаментальной, прикладная химия занимается частными вопросами, связанными с повседневным (в том числе — производственным) применением химического знания в абсолютно любых сферах непосредственной человеческой деятельности. Фундаментальная же химия во всех своих ипостасях (химии аналитической/квантовой/коллоидной/физической/органической-неорганическую и многих-многих других) предоставляет химии прикладной соответствующий инструментарий/знания.
Прикладная химия: объект исследования, направления, значение, примеры
Содержание:
В прикладная химия Это использование теоретических и практических знаний по химии для получения ответа на поставленный вопрос и, таким образом, решения конкретной проблемы в нашей среде. Между тем чистая химия направлена на расширение знаний в области химии.
Если человек хочет узнать, страдает ли он диабетом или нет, он обращается в специализированную лабораторию, чтобы получить ответ на свой вопрос. Лаборатория использует методологию, основанную на химии, чтобы ответить на ваш вопрос; это пример прикладной химии.
С доисторических времен человек начал использовать зарождающиеся знания в области химии для обработки металлов, таких как медь и железо, в дополнение к созданию сплавов меди и олова для производства бронзы.
Объект исследования прикладной химии
Прикладная химия имеет целью изучение того, как использовать знания чистой химии, чтобы развить способности, позволяющие решать существующие проблемы.
Можно найти еще один пример того, как использование прикладной химии способствовало развитию и решению конкретных проблем человека и его отраслей.
Например, химия полимеров использовала свои химические знания о ее компонентах; Это мономеры. Таким образом, можно было производить пластмассовые материалы, используемые в качестве контейнеров, вкладышей, трубок и т. Д., Тем самым решая многие проблемы современного человека.
Отрасли прикладной химии
В целом рассматриваются пять основных областей химии, которые, в свою очередь, можно разделить на подотрасли. Точно так же различные приложения химии породили специализированные области или отрасли.
— Основные филиалы
Основными разделами химии являются: неорганическая химия, органическая химия, аналитическая химия, физико-химия и биохимия.
Неорганическая химия
Изучите свойства и реакции элементов и соединений, не имеющих в своем составе связей C-H. Соединения обычно состоят из металлов и ионов.
Органическая химия
Он считается химическим составом углерода, элемента, который может соединяться с водородом, кислородом, серой, галогенами (хлор, бром, йод и фтор), а также с другими неметаллами. Также углерод может образовывать длинные цепочки, атомы которых связаны ковалентными связями.
Аналитическая химия
Это раздел химии, изучающий состав материалов с качественной и количественной точки зрения с использованием химических и физических методов.
Физическая химия
Он включает физику для изучения химических реакций, или его также можно рассматривать как синтез химии и физики. Он состоит из трех важных подразделов, таких как: термодинамика или термохимия, электрохимия и химическая кинетика.
Биохимия
Изучите химический состав живых существ, а также реакции, которые в них происходят. Биохимия тесно связана с органической химией, поскольку некоторые из ее областей исследований пересекаются.
Биохимия изучает структуру и функцию биологических макромолекул: белков, липидов, полисахаридов и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Эти макромолекулы выполняют энергетические, структурные и передаточные функции наследственных признаков.
— Специализированные отделения
В дополнение к пяти известным отраслям полученные знания позволили создать специализированные отрасли химии, в том числе следующие:
Промышленная химия
Он участвует в преобразовании сырья в продукты, пригодные для использования человеком.
Экологическая химия
Морская химия
Изучите состав моря, допустив использование его компонентов на благо человека.
Геохимия
Он применяется в таких сферах деятельности, как горная промышленность, добыча нефти, формирование горных пород и нефти и т. Д.
Ядерная химия
Пищевая химия
Среди его целей: анализ известных пищевых продуктов, разработка химикатов, сохраняющих пищу, идентификация и разработка пищевых ароматизаторов и т. Д.
Медицинская химия
Он отвечает за создание лекарств для лечения заболеваний. В некоторых случаях это приводит к модификации некоторых лекарств, что повышает их терапевтическую эффективность.
Полимерная химия
Он участвует в разработке химических процессов, которые позволяют получать полимеры из мономеров.
Фотохимия
Изучите химические реакции, происходящие в присутствии света, например фотосинтез.
Спектроскопия
Он отвечает за взаимодействие между веществом и электромагнитным излучением.
Зеленая химия
Он отвечает за устранение производства веществ, вредных для окружающей среды, особенно для почвы. Он использует набор мер для достижения своей цели, которые обобщены под заголовком «Восстановление».
Важность прикладной химии
Он использует знания, полученные в лабораториях, чтобы впоследствии преобразовать их в инструмент решения проблем и для генерации новых знаний для немедленного использования.
Примеры применения химии
Причины и лечение фенилкетонурии
Удалось показать, что причиной расстройства является дефицит фермента фенилаланингидроксилазы, который превращает фенилаланин в тирозин. Следовательно, фенилаланин накапливается, в моче появляется большое количество аминокислоты, отсюда и название болезни.
После того, как причина расстройства была идентифицирована, было разработано терапевтическое лечение, которое, среди использованных стратегий, заключалось в снижении потребления аминокислоты фенилаланина. Это пример того, как прикладная химия помогла спасению и улучшению условий жизни многих детей.
Определение элементов
Второй пример исходит из аналитической химии: метод кислотно-основного титрования часто используется в учебных и исследовательских лабораториях химии. Однако, изменив метод соответствующим образом, его можно использовать для определения многих химических элементов и соединений.
В других случаях кислотно-основное титрование может использоваться для определения азота, серы, бора и соединений, принадлежащих к органическим функциональным группам. Это иллюстрирует важность прикладной химии.
Разработка пестицидов
Третий пример основан на фитохимии, области, где были созданы пестициды, которые действуют на биологические существа, вызывающие повреждение растений. Пестицидами могут быть: инсектициды, гербициды, фунгициды, акарициды и нематоциды.
Ссылки
25 типов педагогов (и их характеристики)
Предметное искусство: история, характеристики, представители и произведения
За этим обаятельным словом скрывается самая зловещая химия России. Она обслуживала нужды военно-промышленного комплекса СССР. Загадочная аббревиатура ГИПХ была на слуху у всех выпускников химфака Ленинградского университета, к которым принадлежу и я. Суперзакрытое учреждение! Что же скрывалось за этой аббревиатурой?
Первая мировая война показала значение химической промышленности для развития промышленного потенциала и повышения обороноспособности страны. Довоенная Россия не имела химических производств военного назначения. Поэтому в 1916 г. по инициативе Военно-химического комитета при Русском физико-химическом обществе был основан Опытный завод в качестве промежуточного звена между лабораторией и массовым производством химических продуктов. Первоначально имелись в виду нужды военного времени, а затем все определеннее выдвигалась более широкая цель — поднятие экономического состояния России путем рационального использования ее природных ресурсов.
Военно-химический комитет в 1919 г. был преобразован в Российский институт прикладной химии (РИПХ). В 1925 г. РИПХ переименован в Государственный институт прикладной химии (ГИПХ), в 1982 г. на его базе создано научно-производственное объединение «Государственный институт прикладной химии», а в 1992 г. преобразовано в РНЦ «Прикладная химия». В первые годы деятельности усилия института были направлены на обеспечение страны основными химическими продуктами.
В 1920-е годы по разработкам института были созданы производства фосфора, бертолетовой соли, фосфорного ангидрида, фосфорной кислоты, минеральных и органических красителей, чистых реактивов и др. Позднее построены промышленные производства цианистых соединений, обеспечивающих потребности золотодобывающей и других отраслей промышленности. Создана база производства калийных солей и сырья для получения магния. Строительство в Волховстрое первого завода по переработке глинозема стало началом создания алюминиевой промышленности и самолетостроения.
Работы в области электролиза расплавленных солей заложили основы производства металлического магния и натрия. В Ленинграде был построен первый в стране опытный завод по получению магния, а также разработана технология электролитического получения никеля и кобальта — легирующих добавок к спецсталям.
В тридцатые годы были завершены исследования синтеза хлорированных соединений на базе ацетилена, открывшие путь к созданию промышленной технологии искусственного хлорсодержащего каучука «Совпрен» — обувка автомобилей.
В 1936 г. в ГИПХ создан проектный отдел, на который возлагалось проектирование всех производств по технологиям, разрабатываемым институтом. К 1940 г. им были выполнены проекты химических производств для Воскресенского, Березниковского, Соликамского, Чернореченского, Невского, Константиновского заводов.
В период Великой Отечественной войны работы ГИПХ в условиях блокады были направлены на рациональное использование имеющегося в Ленинграде сырья и разработку процессов с учетом необходимости максимальной экономии материальных и энергетических ресурсов.
С 1945 г. в ГИПХе проводятся работы по изысканию, исследованию, созданию и внедрению ракетных топлив. С 1991 г. РНЦ «Прикладная химия» ведет работы по оздоровлению ситуации в районах падения частей ракет-носителей и на стартовых комплексах.
Была выполнена основная работа по созданию ракетного окислителя на основе жидкого фтора, а также других фторсодержащих компонентов. На протяжении 40 лет осуществляется химическое обеспечение всех космических объектов.
В Пермском филиале ГИПХ были усовершенствованы технологии промышленного производства йода, брома и их производных. Расширение производства брома и йода обеспечило создание новых огнегасящих веществ, медицинских препаратов, реактивов и др.
С 1955 г. созданы отечественные люминофоры различного назначения: люминисцентные лампы и кинескопы, самосветящиеся светознаки и светокраски.
С 1957 г. на Опытном заводе ГИПХ налажено производство широкой номенклатуры препаратов, меченных стабильными и радиоактивными изотопами.
Разработки в области фтороводорода, фторорганических соединений привели к созданию оригинальных отечественных технологий и выпуску более 250 новых фторсодержащих продуктов. В частности, озонобезопасные хладоны для холодильной техники, особо чистые газы для новых технологий плазмохимического травления в микроэлектронике, перфторуглеродные газопереносящие среды как компоненты консервантов живых органов и тканей, пенообразователи, огнегасители на основе перфторированных ПАВ для тушения нефтепродуктов на морских и речных судах, самолетах, атомных электростанциях.
Высокими темпами развивались исследования мощных импульсных и непрерывных химических лазеров, интенсивно велись работы по компонентам и рецептурам топлив для газодинамических лазеров, по системам замкнутого контура для электроразрядных СО- и СО2-лазеров.
Для проведения исследований в области переработки и утилизации отходов химических производств в 1963 году в ГИПХ была создана лаборатория. В 1991 году на базе лаборатории образован отдел экологии, а затем научно-исследовательский комплекс экологии и промышленной безопасности. В задачи комплекса входит защита окружающей среды от вредного воздействия промышленных предприятий, обеспечение безопасности химических процессов и химическая безопасность техносферы.
Отсюда понятно, что только финансирование государством военно-промышленного химического комплекса привело к прогрессу мирной химии в СССР.
Работает РНЦ «Прикладная химия» (Санкт-Петербург). Есть «Журнал прикладной химии». Можно почитать: Государственный институт прикладной химии (80 лет) // Журнал прикладной химии. 1999. Т. 72. Вып. 12.
Химия : Прикладная химия
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО
Принято на заседании Ученого совета Естественно-географического факультета протокол № ___от «___» _________2004 г.
Декан факультета ________________
Л.В. Кривошеева УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
Программа дисциплины «Прикладная химия»
Курс «Прикладная химия» должен ознакомить студентов с основными областями применения химии в народном хозяйстве и с применением продуктов конкретных химических и биохимических производств.
Целью курса «Прикладная химия» является подготовка высококвалифицирован-ных учителей химии, способных освещать в школьном курсе во-просы химической и биологической технологии на уровне современного состояния науки и промышленности.
Курс «Прикладная химия» включает лекции, лабораторный практикум, производственную практику на предприятиях.
Лекционный курс должен ознакомить студентов с общими положениями и теоретическими основами прикладной химии, а также с особенностями важнейших, наиболее типичных производств, в первую очередь из числа тех, которые включены программы по химии средних общеобразовательных школ.
Поскольку химическое производство включает обычно три стадии: подготовку сырья, химические превращения и выделение целевых продуктов, то к общим вопросам прикладной химии в первую очередь относятся сырьевые и энергетические проблемы: выбор и комплексное использование сырья и энергии для производственных процессов, роль воды в химической промышленности и ее подготовка. Необходимо приводить в лекции, обобщающие сведения по охране природы и очистке промышленных выбросов. При изложении материала должно быть обращено внимание на современное состояние соответствующей отрасли химической технологии, сырьевые источники и перспек-тивы совершенствования производств.
Известно, что современные промышленные предприятия представляют собой сочетание производств различного профиля. На химических заводах и комбинатах осуществляются разнообразные химико-технологические процессы, требующие сложной аппаратуры, протекающие в широком диапазоне режимных условий: при высоких и низких температурах и давлениях, с применением катализаторов и без них, с применением электрического тока, ультразвука, фотохимических, радиационных, биохимических и других процессов. Характерно и важно то, что наряду с развитием химических производств происходит их типизация, т.е. применение аналогичных технологических приемов, способов производства и типов реакторов.
Теперь создаются новые технологические процессы и системы управления ими не эмпирически, а на основании рационального научного подхода. В связи с этим изучение химико-технологи-ческих процессов и производств базируется на теоретических основах химической технологии. Поэтому важной частью лекционного курса «Химическая технология» служит его вторая часть «Теоретические основы химической технологии», в которой излагаются научные основы химической технологии.
Поскольку большинство современных химических произ-водств связано с использованием катализаторов, то в отдельный раздел выделены основы промышленного катализа и типы реакторов для каталитических процессов.
В третьей части лекционного курса «Химическая технология» изучаются основы важнейших, наиболее типичных хими-ческих производств. На конкретных примерах этих производств необходимо выявить основные задачи, решаемые химической технологией, ознакомить студентов с важнейшими химическими производствами и аппаратами, обсуждать современные требования к химическим производствам экономического, структурного и экологического характера.
Особое внимание следует уделить проблемам химической технологии в области создания новых конструкционных материалов с заданными химическими и физическими свойствами. Обсудить возможности и перспективы синтеза таких материалов на основе органических и неорганических полимеров.
Прикладная химия неотделима и от социально-бытовой сферы общества. В лекциях необходимо знакомить студентов с областями применения продуктов химических производств. Это расширит кругозор студентов, даст возможность без труда ориентироваться в связях науки с повседневной жизнью.
Отдельную часть курса следует посвятить проблемам биотехнологии. Детально разобрать основные методы культивирования микроорганизмов, получение микробной биомассы как основного источника продуктов питания, производство биологически активных веществ, ферментов, гормонов, регуляторов роста. Дать понятие направленного синтеза биологически важных продуктов на молекулярном и клеточном уровнях, разобрать основные методы создания трансгенных организмов.
Поскольку новым учебным планом не предусмотрен теоретический практикум по химической технологии, то целесообразно на занятиях лабораторного практикума давать студентам задания для домашней работы: решение задач, составление графиков и диаграмм, изготовление чертежей, принципиальных схем химических производств.
На заводской практике студентам предоставляется возможность наглядно ознакомиться с химическими производствами, в первую очередь из числа тех, которые они изучали в курсе «Прикладная химия». Цель заводской практики: расширение технологического кругозора; получение правильных представлений об устройстве аппаратов, о ходе производственного процесса, о свойствах химического сырья, о внешнем виде готовых продуктов, о принципах организации и экономики производства.
I. Общие вопросы химической технологии
Роль изучения вопросов химической технологии в системе подготовки учителей химии.
2. Сырье, энергия, вода
Понятие о сырье, промежуточном продукте (полупродукте), готовом продукте, отходах производства, комплексном использовании сырья.
Виды и классификация сырья: растительное, минеральное, животное, твердое, жидкое, газообразное, природное и искусственное. Запасы сырья. Подготовка сырья к переработке. Обогащение твердых материалов: методы измельчения, сортировки и обогащения твердого сырья. Флотация, флотационные машины. Концентрированно жидкого сырья. Регенерация отходов производства. Комбинирование производства на основе комплексного использования сырья. Замена пищевого и растительного сырья минеральным. Безотходная технология.
Виды и источники энергии, применяемой в химических производствах. Экономия и пути рационального использования энергии и теплоты реакций.
Вода и ее использование в химической промышленности. Характеристика природных вод и примесей, содержащихся в них. Временная и постоянная жесткость воды, ее солесодержание, окисляемость. Требования, предъявляемые к качеству питьевой и промышленной воды. Очистка питьевой воды на водопроводных станциях. Подготовка воды к использованию в химической промышленности: отстаивание, фильтрация, коагуляция, смягчение химическими и физико-химическими способами, обессоливание, деаэрация. Устройство ионитных фильтров. Необходимость сокращения расхода воды в промышленности. Оборотная вода, ее охлаждение. Очистка сточных вод для повторного использо-вания. Применение воды в радиационно-химических процессах. Замкнутые системы.
3. Экологические проблемы химической технологии. Охрана природы и очистка промышленных выбросов
II. Теоретические основы химической технологии
1. Основные закономерности химической технологии. Реакторы
Понятие о химико-технологическом процессе. Классификация химико-технологических процессов по фазовому состоянию реагентов и продуктов реакции, по характеру химических реакций, по методам обработки и параметрам технологического режима и другим признакам.
Равновесие в химико-технологическом процессе и оценка возможностей его смещения. Применение принципа Ле Шателье и правила фаз для определения параметров технологического режима.
Гомогенные процессы. Влияние температуры на скорость реакций. Теоретический и практический выход продукта. Влияние концентраций реагирующих веществ на скорость химико-технологического процесса и выход целевого продукта в гомогенных и гетерогенных процессах.
Влияние гидродинамической обстановки на скорость процесса. Деление процессов и реакторов по степени перемешивания реагирующих смесей. Типы реакторов и уравнения скоростей процесса. Идеальное вытеснение. Полное смешивание. Реальные процессы и реакторы. Адиабатические, изотермические, политермические процессы и соответствующие им реакторы.
Диффузия в химико-технологических процессах. Закономер-ности массообмена в гетерогенных процессах: газ—жидкость (Г—Ж), жидкость—твердое (Ж—Т), газ—твердое (Г—Т), многофазные процессы.
2. Каталитические процессы и контактные аппараты
Значение катализа в химической промышленности. Типы важнейших каталитических процессов. Гомогенный катализ. Закономерности гетерогенного катализа. Избирательный катализ. Влияние факторов технологического режима на выход продукта каталитического процесса. Свойства твердых катализаторов. Промышленные контактные массы и требования, предъявляемые к ним. Контактные аппараты.
III. Важнейшие химические производства
1. Производство серной кислоты
Сорта, свойства и области применения серной кислоты. Значение серной кислоты. Сырье сернокислой промышленности и его комплексное использование. Получение оксида серы (IV).
Обжиг колчедана как гетерогенный, некаталитический, высокотемпературный процесс в системе Т—Г. Типы печей. Печь кипящего слоя.
Контактный способ производства серной кислоты. Очистка и осушка обжигового газа. Окисление оксида серы (IV) как пример простого обратимого гетерогенно-каталитического процесса. Теоретические основы окисления оксида серы (IV). Промышленные катализаторы. Контактные аппараты со стационарными и кипящими слоями катализатора. Хемосорбция оксида серы (VI) в моногидратном абсорбере: оптимальные условия процесса. Устройство абсорбционной аппаратуры. Принципиальная схема производства серной кислоты контактным способом. Тенденции в развитии производства серной кислоты. Установка с двухстадийным контактированием и абсорбцией. Циклические системы.
2. Синтез аммиака. Производство азотной кислоты
Соединения азота и их значение в народном хозяйстве. Методы фиксации атмосферного азота. Синтез оксида азота (II), методы его осуществления и перспективы. Получение азота и кислорода из воздуха глубоким охлаждением и ректификацией жидкого воздуха. Ректификационная колонна.
Методы получения водорода и азотоводородной смеси для синтеза аммиака. Производство водорода и азотоводородной смеси из природного газа. Типовые методы очистки газов, применяемые в производстве синтетического аммиака.
Теория каталитического окисления аммиака в оксид азота (II). Избирательный катализ как основной прием осуществления этого процесса. Оптимальные условия каталитического окисления аммиака. Промышленные катализаторы. Устройство контактного аппарата поверхностного контакта (с сетками из сплавов платины).
Переработка нитрозных газов в разбавленную и концентрированную азотную кислоту. Условия совместного проведения гомогенного окисления оксида азота (II) и гетерогенного процесса абсорбции оксидов азота. Схема производства разбавленной азотной кислоты как пример технологической схемы с открытой цепью. Прямой синтез концентрированной азотной кислоты. Свойства и применение азотной кислоты. Пути развития и совершенствования синтеза аммиака и производства азотной кислоты.
3. Производство минеральных удобрений.
Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственной продукции. Классификация минеральных удобрений. Физико-химические основы типовых гетерогенных некаталитических процессов в производстве минеральных солей и удобрений.
Фосфорные удобрения и их классификация. Фосфатное сырье. Гетерогенные процессы и реакции в производстве простого и двойного суперфосфата. Суперфосфатная камера непрерывного действия. Нейтрализация и гранулирование простого суперфосфата. Фосфорная кислота. Экстракционный и электротермический методы получения фосфорной кислоты, их сравнение. Фосфорнокислотное разложение фосфатного сырья. Концентрированные фосфорные удобрения. Двойной суперфосфат.
Азотнокислотное разложение фосфатного сырья с получением сложных удобрений, их свойства и применение. Хемосорбционные процессы, сопровождаемые быстрой необратимой реакцией в производстве аммиачной селитры. Использование теплоты нейтрализации в реакторе (нейтрализаторе) и схемах производства аммиачной селитры. Устройство нейтрализатора. Недостатки аммиачной селитры как удобрения.
Калийные удобрения, их применение. Физико-химические основы разделения смеси природных солей на примере получения хлорида калия из сильвинита.
Понятие о микро- и бактериальных удобрениях и перспективы их применения. Кормовые продукты для животных.
Производства минеральных удобрений и ядохимикатов.
Применение электрической энергии для осуществления хи-мико-технологических процессов. Электрохимические и электротермические производства.
Классификация металлов. Значение металлов в народном хозяйстве. Сырье черной и цветной металлургии. Комплексное использование сульфидного сырья и комбинирование металлургических заводов с сернокислотными. Основные способы получения металлов: пиро- и гидрометаллургия.
Черные металлы. Сплавы на основе железа, их классификация и свойства. Диаграмма состояния железо-углерод и ее практическое использование.
Производство чугуна. Сырье в доменном производстве. Химические реакции в доменной печи, их равновесие и кинетика. Устройство доменной печи. Регенераторы и их роль. Оптимальные условия доменного процесса: состав шихты и дутье, температура, давление. Пути интенсификации доменного процесса: применение кислорода, природного газа, агломерация сырья, совершенствование конструкции доменной печи (укрупнение ее размеров, комплексная механизация, автоматизация контроля и управления). Прямое восстановление руд. Применение доменных шлаков и газа.
Производство стали. Теоретические основы мартеновского процесса. Устройство мартеновской печи. Интенсификация мартеновского процесса: кислорода, сжатого воздуха, природного газа. Кислородно-конверторный метод выплавки стали, его преимущества и перспективы. Выплавка стали и ферросплавов в электрических печах.
Алюминий. Свойства алюминия и его сплавов, их значение в народном хозяйстве. Руды алюминия. Получение глинозема из бокситов мокрым щелочным методом и методом спекания. Сравнение методов. Производство глинозема, соды, цемента и редких металлов из нефелина как пример полного комплексного использования сырья. Производство алюминия из глинозема электролизом расплава. Теоретические основы процесса. Устройство электролизера с обожженными и самообжигающимися анодами.
6. Производство силикатных материалов
Классификация и характеристика продуктов силикатной промышленности. Новые силикатные материалы. Их свойства и значение в народном хозяйстве. Сырье для производства силикатных материалов. Общие приемы его подготовки. Физико-химические основы типовых процессов технологии силикатов. Практическое применение диаграмм состояния в силикатных системах. Типовые процессы технологии силикатов в производстве керамических изделий, портландцемента, стекла и ситаллов. Типы применяемых высокотемпературных реакторов; шахтные печи, туннельная печь, барабанная вращающаяся печь и ванная печь. Технологическая схема производства портландцемента. Стекла, их классификация, зависимость свойств от состава, способа формования стеклоизделий; вытягивание, литье, прокат; выдувание, прессование. Производство автомобильного стекла методом отлива.
7. Химическая переработка топлива
Топливо как сырье химической промышленности. Виды топлива, их характеристика. Происхождение различных видов топлива.
Переработка твердого топлива. Комплексное использование компонентов твердого топлива при его высокотемпературной декструктивной переработке. Продукты переработки твердого топлива, их значение в народном хозяйстве. Полукоксование угля и сланцев; теоретические основы процесса. Печи полукоксования.
Коксование каменных углей; физико-химические основы этого высокотемпературного многофазного процесса. Устройство коксовой батареи. Периодическая работа коксовой камеры и непрерывная работа коксовой батареи. Механизация и автоматизация процесса коксования. Коксовый газ, его разделение и использование. Процессы конденсации, хемосорбции и абсорбции при переработке коксового газа. Выделение и очистка ароматических углеводородов.
Переработка нефти и природного газа. Способы добычи нефти и природного газа. Состав нефтей; проблема их комплексного использования. Продукты переработки нефти, их состав и свойства, применение в народном хозяйстве.
Физические процессы разделения жидких и газовых смесей при прямой гонке нефти. Трубчатые печи и ректификационные, колонны, установки атмосферно-вакуумной перегонки. Продукты прямой гонки нефти. Пути увеличения выхода наиболее ценных нефтепродуктов (бензин) и улучшение их качества. Высокотем-пературные методы деструктивной переработки нефти и дистиллятов. Выбор оптимальных условий термического крекинга в зависимости от назначения и состава исходного сырья, химические реакции, продукты крекинга. Каталитический крекинг. Катализаторы. Физико-химические основы многостадийных и многофазовых химических процессов каталитического крекинга. Выбор оптимального режима. Принцип использования движущегося катализатора при каталитическом крекинге. Схема установки каталитического крекинга с совмещенным реактором и регенератором. Производство высокооктанового бензина и аро-матических углеводородов методом каталитического риформинга. Применяемые катализаторы. Химические реакции. Методы очистки нефтепродуктов. Нефтехимические комбинаты.
Классификация газообразных топлив. Природный газ и его применение. Состав попутных нефтяных газов и газов нефтепереработки. Использование природного и нефтяных газов в качестве топлива и химического сырья.
8. Промышленный органический синтез
Сырье органического синтеза. Виды продуктов основного органического синтеза, их характеристика, свойства, значение в народном хозяйстве. Типовые химико-технологические процессы, применяемые в органическом синтезе: гидрирование, окисление, дегидрирование, гидратация, гидролиз, алкирование, нитрование, хлорирование и др. Роль каталитических процессов в органическом синтезе.
Синтез метанола. Физико-химические основы, оптимальные условия процесса. Катализаторы. Принцип построения технологической схемы. Устройство реактора. Аналогия с сущностью и аппаратурным оформлением синтеза аммиака. Свойства и применение метанола.
Синтез этилового спирта прямой гидратацией этилена. Теоретические основы, параметры технологического режима, технологическая схема. Преимущества этого одностадийного каталитического процесса, осуществляемого по циклической схеме, перед другими методами получения этанола. Применение этилового спирта.
Производства бутадиена и изопрена каталитическим дегидрированием бутана и изопентана. Производство стирола из этилбензола.
Производство уксусной кислоты из ацетилена. Стадии производства, их физико-химические основы. Характеристика методов получения ацетилена. Производство ацетилена термоокислительным пиролизом метана. Гидратация ацетилена с получением ацетальдегида. Устройство реактора гидратации. Получение уксусной кислоты каталитическим окислением ацетальдегида. Технологическая схема: устройство реактора окисления. Другие методы производства ацетальдегида.
Производство формальдегида в органической технологии. Производство формальдегида из метанола и из метана природного газа путем селективного катализа. Катализаторы. Применение формальдегида в органической технологии.
9. Химия и новые материалы. Высокомолекулярные соединения
Значение высокомолекулярных соединений (ВМС) в народном хозяйстве. Общие свойства и классификация высокомолекулярных соединений. Природные, искусственные и синтетические ВМС. Общие закономерности синтеза ВМС. Основные методы получения синтетических ВМС. Физико-химические основы процессов полимеризации и поликонденсации.
Классификация, основные свойства и области применения пластических масс. Их преимущества перед другими конструкционными материалами. Сырье для производства пластических масс. Поликонденсационные ВМС и пластмассы на их основе. Синтез фенолформальдегидных ВМС как пример гомогенного каталитического процесса в жидкой фазе. Схема установки непрерывного способа получения новолачных смол. Реактор. Пластмассы на основе конденсационных смол и различных наполнителей.
Полимеризационные ВМС и пластмассы на их основе. Их свойства и применение. Синтез полиэтилена при высоком и низком давлении. Реактор высокого давления. Катализаторы синтеза полиэтилена низкого давления. Полипропилен, поливинил-хлорид, его переработка в винипласт и пластикат. Фторопласты, их преимущества в качестве конструкционных материалов. Полистирол, органическое стекло.
Производство целлюлозы и бумаги. Комплексное использование древесины. Искусственные волокна на основе целлюлозы. Производство вискозного волокна. Стадии процесса, технологическая схема. Получение ацетатных волокон.
Синтетические волокна, их классификация, основные свойства и применение. Переработка полимерных материалов в волокна. Типовые методы формования химических волокон. Производство лавсана и полиамидного волокна капрон. Стадии про-цесса.
Виды и основные свойства синтетических каучуков. Производство бутадиен-стирольного каучука эмульсионной сополимеризацией. Теория процесса, технологическая схема, аппаратурное оформление. Полиизопреновый каучук. Его свойства. Стереорегулярные каучуки.
Виды резиновых изделий, их значение в народном хозяйстве. Переработка каучуков на резину и резиновые изделия. Последовательность операций, их режим. Физико-химические основы процесса вулканизации. Аппаратура. Пути дальнейшего совершенствования процессов в технологии ВМС.
IV. Химия и биорегуляция.
1. Химия и создание продуктов питания
2. Проблема направленного синтеза практически важных продуктов.
Генная инженерия. Уровни и этапы генетической инженерии. Источники ДНК для клонирования. Методы расщепления и воссоединения ДНК. Получение генов. Введение гена в вектор. Перенос генов в клетки организма-реципиента. Идентификация клеток-реципиентов. Экспрессия чужеродных генов в микроорганизмах. Локализованный и сайт-специфичный мутагенез. Генетическая инженерия и конструирование новых организмов-продуцентов. Полученные трансгенных животных и растений. Клонирование многоклеточных организмов.
Клеточная инженерияВозможности клеточной инженерии. Этапы получения гибридных клеток. Гибридомная технология. Получение и применение моноклональных антител. Выведение новых и улучшение существующих сортов растений и штаммов микроорганизмов. Клеточные ассоциации.
Фитобиотехнология. Вегетативное размножение растений методом культур тканей. Топотентность растительных клеток. Использование методов генной инженерии в фитобиотехнологии.
Зообиотехнология. Способы выращивания клеток животных. Трансгенные животные. Получение интерферонов и иммуномодуляторов.
Экологическая биотехнология. Общие показатели загрязненности сточ-ных вод. Аэробные процессы биохимической очистки сточных вод. Очистка сточных вод с использованием биофильтров. Анаэробные процессы перера-ботки отходов. Деградация ксенобиотиков.
Примерная тематика лабораторных работ
Флотационное обогащение твердого сырья. Подготовка и анализ воды. Определение влажности, дисперсности и плотности твердых материалов. Определение вязкости и плотности жидкостей. Технический анализ нефтепродуктов. Газовый и хроматографический анализ смесей. Сушка зернистых твердых материалов в кипящем слое. Ректификация бинарных и многокомпонентных жидкостных смесей. Абсорбция газов при пенном режиме. Обжиг сульфидных руд в стационарном и кипящем слоях. Каталитическое окисление оксида серы (IV) в стационарном и кипящем слоях катализатора. Каталитическое окисление аммиака. Синтез соляной кислоты из хлора и водорода. Получение фосфорных удобрений кислотным разложением природных фосфатов. Получение хлорида калия из сильвинита. Анализ минеральных удобрений. Приготовление легкоплавких стекол. Определение химической стойкости силикатных материалов. Получение строительного гипса и его испытание. Получение металлов из их оксидов. Электролитические методы получения никелевого и хромового покрытий на металлах. Электролиз раствора хлорида натрия в ванне с фильтрующей диафрагмой. Электролиз расплава хлорида свинца.
Определение коррозионной стойкости металлов. Исследова-ние скорости окисления металлов при высоких температурах. Пассивация и оксидирование металлов. Фосфатирование металлов. Защита металлов от коррозии нанесением покрытий (эмалирование, лакировка и др.).
Полукоксование н коксование твердого топлива. Пиролиз и крекинг нефтепродуктов. Парофазное окисление парафина, Получение уксусной кислоты. Получение формальдегида. Дегидрирование этилбензола до стирола. Полимеризация стирола. Полимеризация метилметакрилата. Получение фенолформальдегидных (новолаки и резоли) и глифталевых ВМС. Поликонденсация дихлорэтана и тетрасульфида натрия. Изготовление пластмасс и испытание их стойкости. Качественный анализ и физические методы испытания полимеров (определение температуры размягчения, температуры плавления и т. д.).
1. Соколов Р.С. Химическая технология. М., Владос, 2000.
2. Белоцветов А.В., Бесков С.Д., Ключников Н.Г. Химическая технология. М., Просвещение, 1976.
3. Ключников Н. Г. Практические занятия по химической технологии. М., Просвещение, 1972.
4. Мухленов И.П., Тамбовцева В.Д., Горштейн А.Е. Основы химической технологии. М., Высшая школа, 1975.
5. Мухленов И.П., Кузнецов Д.А., Авербух А.Я. и др. Общая химическая технология, 3-е изд. М., Высшая школа, 1977.
7. Биотехнология: принципы и применение. Под ред. И. Хиггинса, Д.Беста и Х.Смита. М.: ВО Агропромиздат, 1989.
9. Авербух А.Я., Мухленов И.П., Тумаркий Е.С. и др. Прак-тикум по общей химической технологии. М., Высшая школа, 1973.
10. Амелин А.Г. Технология серной кислоты. М., Химия, 1971.
11. Атрощенко В.И., Каргин С.П. Технология азотной кислоты М., Химия, 1970.
12. Воскобойников В.Р. и др. Общая металлургия. М., Металлургия
13. Годовская К.И., Рябина Л.В., Новик Г.Ю. и др. Технический анализ. М., Высшая школа, 1972
14. Лебедев П.Г. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М., Химия, 1976.
15. Литвин О.Б. Основы технологии синтеза каучуков. М., Химия, 1972.
16. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластмассы на их основе. М., Химия, 1977.
17. Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л., Химия, 1974.
18. Туболкин А.Ф., Тумаркина Е.С., Мухленов И.П. и др. Расчеты химико-технологи-ческих процессов. Л., Химия, 1976.
19. ников В.Р. и др. Общая металлургия. М., Металлургия
20. Годовская К.И., Рябина Л.В., Новик Г.Ю. и др. Технический анализ. М., Высшая школа, 1972
21. Лебедев П.Г. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М., Химия, 1976.
22. Литвин О.Б. Основы технологии синтеза каучуков. М., Химия, 1972.
23. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластмассы на их основе. М., Химия, 1977.
24. Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л., Химия, 1974.
25. Туболкин А.Ф., Тумаркина Е.С., Мухленов И.П. и др. Расчеты химико-технологи-ческих процессов. Л., Химия, 1976.
Протокол № _______ от «_____» __________ 2004 года
Зав. кафедрой химии и биохимии
д.б.н., профессор _________________________________ М.Т. Генгин
Одобрено методическим советом Естественно-географического факультета
Протокол №_______ от «_____» ___________ 2004 года
Председатель Методического совета
к.т.н., доцент ______________________ О.В. Зорькина
1. Канд. хим. наук, доцент Кузнецова А.В. ________________________