РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ. Теоретические основы технологии неорганических веществ

1 Министерство образования и науки Российской Федерации Муромский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (МИ (филиал) ВлГУ) Кафедра ТБ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Теоретические основы технологии неорганических веществ Направление подготовки ( ) Химическая технология Профиль подготовки Химическая технология неорганических веществ Квалификация (степень)выпускника бакалавр Форма обучения очная Семестр Трудоемкость, час. /зач. ед. Лекции, час. Практич. занятия, час. Лаборат. работы, час. СРС, час. Форма промежуточного контроля (экзамен, зачет, зачет с оценкой) / Диф.Зач / Экз(36) Итого 288 / Муром 2014 г.

2 1. Цель освоения дисциплины Целями освоения дисциплины (модуля) Теоретические основы технологии неорганических веществ являются: - формирование способности понимать физико-химическую сущность процессов и использовать основные законы термодинамики и кинетики в комплексной производственно-технологической деятельности; - формирование способности выполнять расчеты физико-химических параметров химических процессов на основе эксергетического и термодинамического методов анализа, расчеты скорости протекания процессов как научной базы оценки совершенства химикотехнологических процессов и энергетических схем химических производств; - формирование навыков самостоятельного проведения теоретических и экспериментальных физико-химических исследований. 2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО (Цикл Б3 (Б3.В.ОД.1)) Базовые дисциплины: "Общая и неорганическая химия"; "Физическая химия"; "Дополнительные главы неорганической химии". Базирующиеся дисциплины: "Оборудование и основы проектирования химических технологических процессов"; "Основы технологии тонкого неорганического синтеза"; "Оборудование производств неорганических веществ"; выполнение ВКР. 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) ПК-1 способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; ПК-2 использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы; ПК-3 использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире. В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования: 1) Знать: Б3.Зн.5 - принципы физического моделирования химико-технологических процессов; (ПК-1; ПК-3; ПК-11; ПК-23) - типовые процессы химической технологии, соответствующие аппараты и методы их расчета. (ПК-1; ПК-3; ПК-11; ПК-23). 2) Уметь: Б3.Ум.5 - рассчитывать параметры и выбирать аппаратуру для конкретного химико-технологического процесса; (ПК-1; ПК-3; ПК-11; ПК-23). 3) Владеть: Б3.Вл.6 - методами определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования; (ПК-1; ПК-3; ПК-11; ПК-23).

3 4. Структура и содержание дисциплины (модуля) Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов Форма обучения: очная Уровень базового образования: среднее (полное) общее. Срок обучения 4г. п\п Раздел (тема) дисциплины Семестр Структура дисциплины Неделя семестра Лекции Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) Семинары Практические занятия Лабораторные работы Контрольные работы СРС КП / КР Объем учебной работы с применением инт. методов (в час. / %) Форма текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации (по семестрам) Характеристика химикотехнологических систем Термодинамический анализ Кинетика химических процессов Каталитические и термохимические процессы Сорбционные и абсорбционные процессы Концентрация веществ и её изменение /50 10/50 10/50 4/50 6/50 Текущий Текущий Текущий Текущий Текущий Текущий Всего за семестр /40 Диф.Зач 7 Кристализация и Текущий 8/25 гранулирование Всего за семестр /25 Экз(36) Итого / Содержание дисциплины Перечень лекций Семестр 5 Лекция 1. (пассивная форма) Характеристика химико-технологических систем технологии неорганических веществ. Лекция 2. (пассивная форма)

4 Термодинамический анализ обратимых и необратимых процессов. Лекция 3. (пассивная форма) Термодинамика газожидкостных превращений в неорганической технологии. Лекция 4. (пассивная форма) Термодинамика растворов. Термодинамика равновесия в системы пар-раствор. Лекция 5. (пассивная форма) Термодинамика твердофазных взаимодействий. Термодинамическая оценка твердофазных взаимодействий. Лекция 6. (пассивная форма) Гетерогенные фазовые превращения в многокомпонентных системах. Равновесия гетерогенных систем. Лекция 7. (пассивная форма) Кинетика химических реакций и скорость протекания процессов. Лекция 8. (пассивная форма) Кинетика сложных химических процессов: обратимых, последовательных, параллельных. Лекция 9. (пассивная форма) Стадии протекания, лимитирующая стадия. Влияние технологических параметров на скорость реакций. Лекция 10. (пассивная форма) Кинетика гетерогенных реакций. Диффузионное торможение. Лекция 11. (пассивная форма) Связь кинетических и термодинамических аспектов ХТС. Лекция 12. (пассивная форма) Каталитические реакции. Активность и селективность катализаторов. Лекция 13. (пассивная форма) Термохимические процессы. Виды обжига твердого сырья. Лекция 14. (пассивная форма) Сорбционные процессы разделения газовых смесей. Классификация сорбционных методов разделения газов. Лекция 15. (пассивная форма) Основные процессы абсорбции и адсорбции. Влияние технологических параметров на сорбционный процесс. Лекция 16. (пассивная форма) Жидкие абсорбенты и твердые адсорбенты, используемые в ТНВ и способы их регенерации. Лекция 17. (пассивная форма) Разделение жидких однородных смесей. Характеристика и классификация бинарных систем. Лекция 18. (пассивная форма) Ректификация, ее использование при производстве неорганических веществ. Низкотемпературная ректификация. Лекция 19. (пассивная форма) Экстракция. Фазовое равновесие в системах жидкость-жидкость. Законы распределения реагентов и продуктов. Лекция 20. (пассивная форма) Селективность экстракции. Достоинства процесса по отношению к другим методам разделения жидких смесей. Лекция 21. (пассивная форма) Растворение твердых веществ. Виды процессов растворения. Лекция 22. (пассивная форма) Скорость растворения и пути ее увеличения. Лекция 23. (пассивная форма) Выщелачивание. Примеры процессов растворения в ТНВ.

5 Лекция 24. (пассивная форма) Выпаривание водных растворов кислот и солей. Термодинамический анализ процесса выпаривания. Семестр 6 Лекция 25. (пассивная форма) Физико-химические явления при выпаривании. Примеры выпаривания растворов и суспензий. Лекция 26. (пассивная форма) Кристаллизация. Стадии процесса кристаллизации. Кинетика процесса. Лекция 27. (пассивная форма) Промышленные методы кристаллизации и пути интенсификации процесса. Лекция 28. (пассивная форма) Гранулирование как метод улучшения физических свойств порошкообразных материалов. Лекция 29. (пассивная форма) Промышленные методы гранулирования. Лекция 30. (пассивная форма) Сушка порошков и гранул. Гигроскопические свойства кристаллических веществ: гигроскопическая точка. Лекция 31. (пассивная форма) Гигроскопичность и слеживаемость неорганических солей и удобрений. Причины и способы устранения. Лекция 32. (пассивная форма) Механизм и кинетика сушки. Способы сушки Перечень практических занятий Методические указания к практическим работам по дисциплине приведены в учебнометодическом комплексе. Семестр 5 Практическое занятие 1. (интерактивная форма) Расчеты по технологии связанного азота. Ч1. Практическое занятие 2. (интерактивная форма) Расчеты по технологии связанного азота. Ч2. Практическое занятие 3. (интерактивная форма) Расчеты по технологии серной кислоты. Ч1. Практическое занятие 4. (интерактивная форма) Расчеты по технологии серной кислоты. Ч2. Практическое занятие 5. (интерактивная форма) Расчеты по технологии минеральных удобрений. Ч1. Практическое занятие 6. (интерактивная форма) Расчеты по технологии минеральных удобрений. Ч2. Практическое занятие 7. (интерактивная форма) Расчеты по технологии солей. Ч1. Практическое занятие 8. (интерактивная форма) Расчеты по технологии солей. Ч2. Практическое занятие 9. (интерактивная форма) Расчеты по технологии кальцинированной соды. Ч1. Практическое занятие 10. (интерактивная форма) Расчеты по технологии кальцинированной соды. Ч2. Практическое занятие 11. (интерактивная форма) Расчеты по технологии каустической соды. Ч1. Практическое занятие 12. (интерактивная форма) Расчеты по технологии каустической соды. Ч2.

6 Практическое занятие 13. (интерактивная форма) Определение концентрации серной кислоты по содержанию оксида серы (VI) свободного и общего в моногидрате и олеуме. Ч1. Практическое занятие 14. (интерактивная форма) Определение концентрации серной кислоты по содержанию оксида серы (VI) свободного и общего в моногидрате и олеуме. Ч2. Практическое занятие 15. (интерактивная форма) Решение задач на смешение и разбавление кислот различной концентрации. Ч1. Практическое занятие 16. (интерактивная форма) Решение задач на смешение и разбавление кислот различной концентрации. Ч2. Семестр 6 Практическое занятие 17. (пассивная форма) Определения выхода серной кислоты, получаемой из различного сырья. Ч1. Практическое занятие 18. (интерактивная форма) Определения выхода серной кислоты, получаемой из различного сырья. Ч2. Практическое занятие 19. (пассивная форма) Расчет расходных коэффициентов и коэффициента использования сырья. Ч1. Практическое занятие 20. (интерактивная форма) Расчет расходных коэффициентов и коэффициента использования сырья Ч2. Практическое занятие 21. (пассивная форма) Определение расходных коэффициентов в производстве аммиачной селитры и карбамида. Ч1. Практическое занятие 22. (интерактивная форма) Определение расходных коэффициентов в производстве аммиачной селитры и карбамида. Ч2. Практическое занятие 23. (пассивная форма) Расчет материального и теплового балансов процесса нейтрализации азотной кислоты аммиаком в производстве аммиачной селитры. Ч1. Практическое занятие 24. (интерактивная форма) Расчет материального и теплового балансов процесса нейтрализации азотной кислоты аммиаком в производстве аммиачной селитры. Ч2. Практическое занятие 25. (пассивная форма) Расчет материального баланса процесса экстракции фосфорной кислоты; теплового баланса экстрактора. Ч1. Практическое занятие 26. (интерактивная форма) Расчет материального баланса процесса экстракции фосфорной кислоты; теплового баланса экстрактора. Ч2. Практическое занятие 27. (пассивная форма) Определение расходных коэффициентов технологических процессов. Ч1. Практическое занятие 28. (интерактивная форма) Определение расходных коэффициентов технологических процессов. Ч2. Практическое занятие 29. (пассивная форма) Расчет материального баланса процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком в производстве аммофоса; теплового баланса нейтрализатора. Ч1. Практическое занятие 30. (интерактивная форма) Расчет материального баланса процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком в производстве аммофоса; теплового баланса нейтрализатора. Ч2. Практическое занятие 31. (пассивная форма) Расчет материального и теплового балансов процесса обжига колчедана. Ч1. Практическое занятие 32. (интерактивная форма) Расчет материального и теплового балансов процесса обжига колчедана. Ч2. Не планируется Перечень лабораторных работ

7 Перечень вопросов для СРС 1. Значение производств неорганических веществ в народном хозяйстве. 2. Важнейшие продукты: аммиак, водород и другие технологические газы, кислоты, щелочи, минеральные удобрения, соли. 3. Отечественное и мировое производство неорганических веществ. 4. Особенности сырья и схема взаимодействия материальных потоков в ТНВ. 5. Основные показатели химико-технологических систем степень превращения, выход продукта, интенсивность превращения, селективность, энергетические затраты. Производственный материальный и тепловой балансы. 6. Второй закон термодинамики. Основы переработки производственных отходов. 7. Процесс парообразования при постоянном давлении. 8. Термодинамический анализ обратимых и необратимых процессов. 9. Термодинамика газожидкостных превращений в неорганической технологии. 10. Термодинамика твердофазных взаимодействий. 11. Термодинамическая оценка твердофазных взаимодействий. 12. Гетерогенные фазовые превращения в многокомпонентных системах. 13. Кинетика химических реакций и скорость протекания процессов. 14. Кинетика гетерогенных реакций. 15. Каталитически активная фаза. 17. Активность и селективность катализаторов. 18. Катализаторы конверсии ПГ. 19. Конверсия моноксида углерода. 20. Катализ в синтезе аммиака. 21. Платиновые катализаторы. 22. Очистка газов от оксидов азота. 23. Катализаторы окисления диоксида серы. 24. Обжиг. Виды обжига твердого сырья. Факторы, влияющие на скорость обжига. 25. Классификация сорбционных методов разделения газов. Основные процессы абсорбции и адсорбции. 26. Влияние технологических параметров на сорбционный процесс. 27. Жидкие абсорбенты и твердые адсорбенты, используемые в ТНВ и способы их регенерации. 28. Характеристика и классификация бинарных систем. 29. Простая перегонка, виды перегонки, применение в ТНВ. 30. Ректификация, ее использование при производстве неорганических веществ. 31. Низкотемпературная ректификация. 32. Экстракция. Фазовое равновесие в системах жидкость-жидкость. 33. Законы распределения реагентов и продуктов. 34. Селективность экстракции. 35. Достоинства процесса по отношению к другим методам разделения жидких смесей. 36. Растворение твердых веществ. 37. Виды процессов растворения. 38. Скорость растворения и пути ее увеличения. 39. Выщелачивание. 40. Примеры процессов растворения в ТНВ. 41. Выпаривание водных растворов кислот и солей. 42. Термодинамический анализ процесса выпаривания. 43. Физико-химические явления при выпаривании. 44. Примеры выпаривания растворов и суспензий. 45. Кристаллизация. 46. Стадии процесса кристаллизации: образование зародышей, рост кристаллов. 47. Кинетика процесса кристаллизации.

8 48. Промышленные методы кристаллизации и пути интенсификации процесса. 49. Гранулирование как метод улучшения физических свойств порошкообразных материалов. 50. Промышленные методы гранулирования Перечень тем ных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР Не планируется Примерный перечень тем курсовых проектов (работ) Не планируется. 5. Образовательные технологии В процессе обучения сочетаются аудиторные и электронные форм преподавания, что приводит к системе смешанного обучения: т.е. обеспечивает возможность сочетания в учебном процессе лучших черт аудиторной и электронной форм обучения. Причем интерактивность, позволяет развивать активно-деятельностные формы обучения. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах - 36% 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов Перечень компетенций ПК-1 способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; ПК-2 использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы; ПК-3 использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире Описание показателей и критериев оценивания компетенций Рейтинг- успеваемости студентов 5 семестр Количество баллов семестрового рейтинга Вид занятий и Количество учебных поручений часов Компетенции за выполнение учебных заданий по результатам прохождения рубежных ных мероприятий за посещаемость, прилежание, персональную активность (бонусы) Лекции 48 ПК-1, ПК- 2, ПК Лабораторные работы Практические 32 ПК-1, ПК

9 занятия 2, ПК-3 Семинары Курсовое проектирование Рефераты Графические работы ТР, РГР, РПР Доклады, презентации, эссе Рубежные РРК ные РРК мероприятия РРК Всего Самостоятельная работа 64 Форма итогового контроля Всего семестр Количество баллов семестрового рейтинга Вид занятий и Количество учебных поручений часов Компетенции за выполнение учебных заданий по результатам прохождения рубежных ных мероприятий за посещаемость, прилежание, персональную активность (бонусы) Лекции 16 Лабораторные работы Практические занятия Семинары Курсовое проектирование Рефераты Графические работы ТР, РГР, РПР Доклады, презентации, эссе Рубежные ные мероприятия 32 ПК-1, ПК- 2, ПК-3 ПК-1, ПК- 2, ПК РРК РРК РРК 3 Всего Самостоятельная работа 60 Форма итогового контроля Экз(36) Всего 144

10 6.3. Типовые ные задания Теоретические вопросы, выносимые на рубежный : 1. Значение производств неорганических веществ в народном хозяйстве. Важнейшие продукты: аммиак, водород и другие технологические газы, кислоты, щелочи, минеральные удобрения, соли. Их назначение, отечественное и мировое производство. Особенности сырья и схема взаимодействия материальных потоков в ТНВ. 2. Основные показатели химико-технологических систем степень превращения, выход продукта, интенсивность превращения, селективность, энергетические затраты. Производственный материальный и тепловой балансы. 3. Второй закон термодинамики. Основы переработки производственных отходов. 4. Процесс парообразования при постоянном давлении. 5. Термодинамический анализ обратимых и необратимых процессов 6. Термодинамика газожидкостных превращений в неорганической технологии. 7. Термодинамика твердофазных взаимодействий. Термодинамическая оценка твердофазных взаимодействий. 8. Гетерогенные фазовые превращения в многокомпонентных системах 9. Кинетика химических реакций и скорость протекания процессов. 10. Кинетика гетерогенных реакций. 11. Каталитически активная фаза. 12. Активность и селективность катализаторов. 13. Катализаторы конверсии ПГ 14. Конверсия моноксида углерода 15. Катализ в синтезе аммиака. 16. Платиновые катализаторы 17. Очистка газов от оксидов азота 18. Катализаторы окисления диоксида серы Экзаменационные вопросы 1. Значение производств неорганических веществ в народном хозяйстве. 2. Важнейшие продукты: аммиак, водород и другие технологические газы, кислоты, щелочи, минеральные удобрения, соли. 3. Особенности сырья и схема взаимодействия материальных потоков в ТНВ. 4. Основные показатели химико-технологических систем степень превращения, выход продукта, интенсивность превращения, селективность, энергетические затраты. 5. Производственный материальный и тепловой балансы. 6. Основы переработки производственных отходов. 7. Термодинамические параметры системы. Уравнение состояния. 8. Энтропия как критерий равновесия и спонтанности процессов. Связь энтропии и термодинамических параметров. 9. Общие условия равновесия, термодинамические потенциалы. Химический потенциал. 10. Главное уравнение термодинамики. 11. Реальные газы. Уравнение состояния реальных газов и смесей. Сжимаемость газов, летучесть. 12. Влияние технологических параметров температуры и давления на летучесть газов. Туманообразование. 13. Физико-химические и термодинамические параметры растворов. Способы выражения концентраций, активность. 14. Особенности равновесия в системах насыщенный пар-раствор. Термодинамика равновесия в системы пар-раствор. 15. Закон Рауля-Генри. Законы Коновалова. Влияние давления на растворимость. 16. Насыщенные и пересыщенные растворы, метастабильное и лабильное состояние. 17. Механизм твердофазных реакций и физико-химические факторы его определяющие.

11 18. Активное состояние реагентов и его роль в твердофазных процессах, активирование реагентов изменением их химической и термодинамической предистории. 19. Структурные и фазовые превращения твердых тел. 20. Равновесия гетерогенных систем. Правило фаз. Классификация фазовых диаграмм. 21. Трехкомпонентные системы. Объемы и поля кристаллизации. Эвтоника. Изображение состава систем. Двойные соли и кристаллогидраты. 22. Четырехкомпонентные системы. Типы систем: простая, взаимная пара солей. Объемы и поля кристаллизации. 23. Кинетика сложных химических процессов: обратимых, последовательных, параллельных. Стадии протекания, лимитирующая стадия. 24. Влияние технологических параметров на скорость реакций сложных химических процессов. 25. Кинетика гетерогенных реакций. Факторы, влияющие на скорость процессов (температура, давление, дисперсность фаз). Диффузионное торможение. 26. Связь кинетических и термодинамических аспектов ХТС. 27. Каталитические реакции. Каталитически активная фаза. Характеристика катализаторов ТНВ. Активность и селективность катализаторов. 28. Обжиг. Виды обжига твердого сырья. Факторы, влияющие на скорость обжига. 29. Классификация сорбционных методов разделения газов. Основные процессы абсорбции и адсорбции. 30. Влияние технологических параметров на сорбционный процесс. Жидкие абсорбенты и твердые адсорбенты, используемые в ТНВ и способы их регенерации. 31. Характеристика и классификация бинарных систем. Простая перегонка, виды перегонки, применение в ТНВ. 32. Ректификация, ее использование при производстве неорганических веществ. Низкотемпературная ректификация. 33. Экстракция. Фазовое равновесие в системах жидкость-жидкость. Законы распределения реагентов и продуктов. 34. Селективность экстракции. Достоинства процесса по отношению к другим методам разделения жидких смесей. 35. Растворение твердых веществ. Виды процессов растворения. 36. Скорость растворения и пути ее увеличения. Выщелачивание. Примеры процессов растворения в ТНВ. 37. Выпаривание водных растворов кислот и солей. Термодинамический анализ процесса выпаривания. Физико-химические явления при выпаривании. Примеры выпаривания растворов и суспензий. 38. Кристаллизация. Стадии процесса кристаллизации: образование зародышей, рост кристаллов. Кинетика процесса. 39. Промышленные методы кристаллизации и пути интенсификации процесса. 40. Гранулирование как метод улучшения физических свойств порошкообразных материалов. Промышленные методы гранулирования. 41. Гигроскопические свойства кристаллических веществ: гигроскопическая точка. Гигроскопичность и слеживаемость неорганических солей и удобрений. Причины и способы устранения. 42. Механизм и кинетика сушки порошков и гранул. Способы сушки Методические материалы для проведения промежуточной аттестации обучающихся Промежуточная аттестация осуществляется путем формируются индивидуальных заданий для каждого студента на основе ных вопросов к лабораторным и практическим занятиям. По результатам формируется индивидуальный рейтинг студента по ным неделям, совокупность которых совместно с экзаменационным рейтингом определяет тоговую оцеку по дисциплине.

12 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) Теоретические основы технологии неорганических веществ 7.1 Основная учебно-методическая литература по дисциплине 1. Технология неорганических веществ, курс лекций., Великий Новгород, Химическая технология, курс лекций, Великий Новгород, Лабораторный практикум по неорганической химии : для студентов вузов / В.П. Юстратов, Л.А. Сенчурова, И.В. Проскунов; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, с Методические указания к выполнению лабораторных работ М54 по неорганической химии / В.И. Ермолаева, Н.Н. Двули- чанская, В.М. Горшкова, Л.Е. Слынько. М. : Издво МГТУ им. Н.Э. Баумана, [5] с Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине 1. Справочник химика 21: Химия и химическая технология, электронный ресурс, Сайт факультета пищевых и химических производств АлтГТУ, учебные материалы Программное обеспечение не предусмотрено 7.4 Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы Справочник химика 21: ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, Электронный ресурс, Сайт факультета пищевых и химических производств АлтГТУ, учебные материалы 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) для проведения лекций: Локальная компьютерная сеть кафедры с выходом в глобальную сеть Internet. Мультимедийный проектор с комплектом презентаций. для проведения практических занятий: Локальная компьютерная сеть кафедры с выходом в глобальную сеть Internet. Мультимедийный проектор с комплектом презентаций.

14 Министерство образования и науки Российской Федерации Муромский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (МИ (филиал) ВлГУ) Кафедра ТБ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Химическая технология неорганических веществ Направление подготовки ( ) Химическая технология Профиль подготовки Химическая технология неорганических веществ Квалификация (степень)выпускника бакалавр Форма обучения очная Семестр Трудоемкость, час. /зач. ед. Лекции, час. Практич. занятия, час. Лаборат. работы, час. СРС, час. Форма промежуточного контроля (экзамен, зачет, зачет с оценкой) / Экз(45) Итого 216 / Муром 2014 г.

15 1. Цель освоения дисциплины Целями освоения дисциплины (модуля) Химическая технология неорганических веществ являются: Формирование: способности понимать общие закономерности химико-технологических процессов и использовать основные законы химии в комплексной производственнотехнологической деятельности; способности выполнять расчеты основных характеристик химического процесса, выбирать рациональную схему производства заданного продукта, оценивать технологическую эффективность производства; творческого мышления, объединение фундаментальных знаний основных законов и методов проведения физи-кохимических исследований, с по-следующей обработкой и анализом результатов исследований. 2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО (Цикл Б3 (Б3.В.ОД.2)) Базовые дисциплины: "Общая и неорганическая химия"; "Физическая химия"; "Дополнительные главы неорганической химии"; "Теоретические основы технологии неорганической химии". Базирующиеся дисциплины: "Оборудование и основы проектирования химических технологических процессов"; "Основы технологии тонкого неорганического синтеза"; "Оборудование призводств неорганических веществ"; выполнение ВКР. 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) ПК-1 способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; ПК-3 использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире; ПК-11 обосновывать принятие конкретного технического решения при разработке технологических процессов; выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения; ПК-23 способен использовать знание свойств химических элементов, соединений и материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности. В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования: 1) Знать: - принципы физического моделирования химико-технологических процессов; (ПК- 1; ПК-3; ПК-11; ПК-23) - типовые процессы химической технологии, соответствующие аппараты и методы их расчета. (ПК-1; ПК-3; ПК-11; ПК-23). 2) Уметь: - рассчитывать параметры и выбирать аппаратуру для конкретного химикотехнологического процесса; (ПК-1; ПК-3; ПК-11; ПК-23). 3) Владеть: - методами определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования; (ПК-1; ПК-3; ПК-11; ПК-23).

16 4. Структура и содержание дисциплины (модуля) Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов Форма обучения: очная Уровень базового образования: среднее (полное) общее. Срок обучения 4г. п\п Раздел (тема) дисциплины Семестр Неделя семестра Структура дисциплины Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) Объем учебной работы с применением инт. методов (в час. / %) Лекции Семинары Практические занятия Лабораторные работы Контрольные работы СРС КП / КР Форма текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации (по семестрам) Общие сведения о химической технологии неорганических веществ Сырьевые источники в технологии неорганических веществ Технология контактных масс Технология основного неорганического синтеза Технология минеральных удобрений, солей, соды и щелочей Экологические проблемы в неорганической /33 2/17 4/29 6/25 4/15 6/43 Текущий Текущий Текущий Текущий Текущий Текущий технологии Всего за семестр /25 Экз(45) Итого /25 45

17 Содержание дисциплины Перечень лекций Семестр 6 Лекция 1. (пассивная форма) Общие сведения о химической технологии неорганических веществ. Основные разделы, изучаемые в дисциплине, их взаимосвязь. Продукты химической технологии, области их применения. Классификация технологических процессов. Лекция 2. (пассивная форма) Сырьевые источники в технологии неорганических веществ. Характеристика и классификация сырья по происхождению, агрегатному состоянию, химическому составу. Лекция 3. (пассивная форма) Сырьевые источники в технологии неорганических веществ. Возобновляемые и не возобновляемые источники сырья. Добыча природного сырья, его очистка. Лекция 4. (пассивная форма) Сырьевые источники в технологии неорганических веществ. Размещение химических производств в зависимости от места добычи сырья. Лекция 5. (пассивная форма) Технология контактных масс. Катализаторы. Назначение, квалификация. Роль катализаторов в технологии неорганических веществ. Лекция 6. (пассивная форма) Технология контактных масс. Способы получения катализаторов; способ осаждения как самый распространенный метод получения катализаторов. Лекция 7. (пассивная форма) Технология основного неорганического синтеза. Производство технологических газов: основные промышленные и синтез - газы в технологии неорганических веществ, их свойства; методы получения технологических газов; получение азота, кислорода и редких газов из воздуха методом глубокого охлаждения; получение водорода конверсий углеводородных газов и другими методами; очистка технологических газов от контактных ядов и других примесей; методы очистки и их классификация. Лекция 8. (пассивная форма) Технология основного неорганического синтеза. Производство синтетического аммиака: физико-химические основы процесса синтеза; выбор и обоснование оптимальных условий синтеза; катализаторы синтеза аммиака. Лекция 9. (пассивная форма) Технология основного неорганического синтеза. Энерготехнологические и ресурсосберегающие схемы производства аммиака, особенности их эксплуатации; колонны синтеза, оптимальный температурный режим в зоне катализа, особенности конструкций. Лекция 10. (пассивная форма) Технология основного неорганического синтеза. Получение азотной кислоты: разбавленная азотная кислота; физико-химические основы производства азотной кислоты. Лекция 11. (пассивная форма) Технология основного неорганического синтеза. Катализаторы окисления аммиака; современные крупнотоннажные производства (схема АК-72М); концентрированная азотная кислота; физико-химические основы производства концентрированной азотной кислоты. Лекция 12. (пассивная форма) Технология основного неорганического синтеза. Технология серной кислоты: значение серной кислоты в народном хозяйстве; сырье для получения серной кислоты; производство сернистого газа; очистка и осушка газа, поступающего в контактное отделение; физико-химические основы контактного окисления диоксида серы, катализаторы для окисления. Лекция 13. (пассивная форма)

18 Технология основного неорганического синтеза. Промышленные схемы контактного узла; абсорбция серного ангидрида; промышленные схемы производства серной кислоты; экологические проблемы способы очистки отходящих газов. Лекция 14. (пассивная форма) Технология минеральных удобрений, солей, соды и щелочей. Агротехническое значение минеральных удобрений; а-сортимент и классификация минеральных удобрений. Азотные удобрения: аммиачная селитра, химизм и основные стадии производства; технологическая схема с использованием тепла реакции нейтрализации. Лекция 15. (пассивная форма) Технология минеральных удобрений, солей, соды и щелочей. Карбамид, оптимальные условия производства, основные стадии в производстве карбамида; методы утилизации газов дистилляции; технологическая схема с полным жидкостным рециклом. Лекция 16. (пассивная форма) Технология минеральных удобрений, солей, соды и щелочей. Фосфорные удобрения и фосфорные кислоты: фосфоросодержащее сырье и методы его переработки; получение экстракционной фосфорной кислоты, химизм процесса; технологическая схема производства ЭФК. Лекция 17. (пассивная форма) Технология минеральных удобрений, солей, соды и щелочей. Простой и двойной суперфосфаты, методы их производства; технологические схемы получения и грануляции суперфосфатов. Лекция 18. (пассивная форма) Технология минеральных удобрений, солей, соды и щелочей. Калийные удобрения: калийное сырье и способы его переработки; галлургический способ производства хлорида калия; комплексная переработка калийных руд. Лекция 19. (пассивная форма) Технология минеральных удобрений, солей, соды и щелочей. Комплексные (КУ) и сложные удобрения: методы производства КУ; получение КУ на основе фосфорной кислоты. производство удобрений на основе азотнокислотного разложения фосфатов. Лекция 20. (пассивная форма) Технология минеральных удобрений, солей, соды и щелочей. Неорганические щелочи и их применение в других отраслях промышленности. Способы и основные стадии производства кальцинированной соды. Лекция 21. (пассивная форма) Технология минеральных удобрений, солей, соды и щелочей. Аммиачный способ производства и пути его интенсификации. Принципиальная схема производства кальцинированной соды. Лекция 22. (пассивная форма) Экологические проблемы в неорганической технологии. Внедрение безотходных технологий. Комплексное использование сырья. Санитарная очистка отходов, переработка отходов как вторичных материальных ресурсов. Лекция 23. (пассивная форма) Экологические проблемы в неорганической технологии. Технологические решения по сокращению количества сточных вод. Системы оборотного водоснабжения. Лекция 24. (пассивная форма) Экологические проблемы в неорганической технологии. Защита атмосферы от вредных выбросов. Твердые отходы. Сбор, удаление и переработка твердых отходов Перечень практических занятий Методические указания к практическим работам по дисциплине приведены в учебнометодическом комплексе. Семестр 6 Практическое занятие 1. (пассивная форма)

19 Расчеты по технологии связанного азота. Практическое занятие 2. (интерактивная форма) Расчеты по технологии серной кислоты. Практическое занятие 3. (пассивная форма) Расчеты по технологии минеральных удобрений. Практическое занятие 4. (интерактивная форма) Расчеты по технологии солей. Практическое занятие 5. (пассивная форма) Расчеты по технологии кальцинированной соды. Практическое занятие 6. (интерактивная форма) Расчеты по технологии каустической соды. Практическое занятие 7. (пассивная форма) Определение концентрации серной кислоты по содержанию оксида серы (VI) свободного и общего в моногидрате и олеуме. Практическое занятие 8. (интерактивная форма) Решение задач на смешение и разбавление кислот различной концентрации. Практическое занятие 9. (пассивная форма) Определения выхода серной кислоты, получаемой из различного сырья. Практическое занятие 10. (интерактивная форма) Расчет расходных коэффициентов и коэффициента использования сырья. Практическое занятие 11. (пассивная форма) Определение расходных коэффициентов в производстве аммиачной селитры и карбамида. Практическое занятие 12. (интерактивная форма) Расчет материального и теплового балансов процесса нейтрализации азотной кислоты аммиаком в производстве аммиачной селитры. Практическое занятие 13. (пассивная форма) Расчет материального баланса процесса экстракции фосфорной кислоты; теплового баланса экстрактора. Практическое занятие 14. (интерактивная форма) Определение расходных коэффициентов технологических процессов. Практическое занятие 15. (пассивная форма) Расчет материального баланса процесса нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком в производстве аммофоса; теплового баланса нейтрализатора. Практическое занятие 16. (интерактивная форма) Расчет материального и теплового балансов процесса обжига колчедана Перечень лабораторных работ Методические указания к лабораторным работам по дисциплине приведены в учебнометодическом комплексе. Семестр 6 Лабораторная 1. (пассивная форма) Определение степени каустификации в производстве каустической соды. Лабораторная 2. (интерактивная форма) Определение теплоты растворения хорошо растворимых солей. Лабораторная 3. (пассивная форма) Определение теплоты нейтрализации сильной кислоты сильным основанием. Лабораторная 4. (интерактивная форма) Определение содержания кристаллизационной воды в медном купоросе Перечень вопросов для СРС 1. Продукты химической технологии, области их применения.

20 2. Классификация технологических процессов с точки зрения их экономической эффективности. 3. Характеристика и классификация сырья по происхождению, агрегатному состоянию, химическому составу. 4. Возобновляемые и невозобновляемые источники сырья. 5. Добыча природного сырья, его очистка. 6. Размещение химических производств в зависимости от места добычи сырья. 7. Способы получения катализаторов; способ осаждения как самый распространенный метод получения катализаторов. 8. Производство технологических газов: основные промышленные и синтез - газы в технологии неорганических веществ, их свойства; методы получения технологических газов; получение азота, кислорода и редких газов из воздуха методом глубокого охлаждения; получение водорода конверсий углеводородных газов и другими методами; очистка технологических газов от контактных ядов и других примесей; методы очистки и их классификация. 9. Производство синтетического аммиака: физико-химические основы процесса синтеза; выбор и обоснование оптимальных условий синтеза; катализаторы синтеза аммиака; энерготехнологические и ресурсосберегающие схемы производства аммиака, особенности их эксплуатации; колонны синтеза, оптимальный температурный режим в зоне катализа, особенности конструкций. 10. Получение азотной кислоты: разбавленная азотная кислота; физико-химические основы производства азотной кислоты; катализаторы окисления аммиака; современные крупнотоннажные производства (схема АК-72М); концентрированная азотная кислота; физико-химические основы производства концентрированной азотной кислоты. 11. Технология серной кислоты: значение серной кислоты в народном хозяйстве; сырье для получения серной кислоты; производство сернистого газа; очистка и осушка газа, поступающего в контактное отделение; физико-химические основы контактного окисления диоксида серы, катализаторы для окисления; промышленные схемы контактного узла; абсорбция серного ангидрида; промышленные схемы производства серной кислоты; экологические проблемы способы очистки отходящих газов. 12. Агротехническое значение минеральных удобрений; ассортимент и классификация минеральных удобрений. 13. Азотные удобрения: аммиачная селитра, химизм и основные стадии производства; технологическая схема с использованием тепла реакции нейтрализации; карбамид, оптимальные условия производства, основные стадии в производстве карбамида; методы утилизации газов дистилляции; технологическая схема с полным жидкостным рециклом. Фосфорные удобрения и фосфорные кислоты: фосфоросодержащее сырье и методы его переработки; получение экстракционной фосфорной кислоты, химизм процесса; технологическая схема производства ЭФК; простой и двойной суперфосфаты, методы их производства; технологические схемы получения и грануляции суперфосфатов. 14. Калийные удобрения: калийное сырье и способы его переработки; галлургический способ производства хлорида калия; комплексная переработка калийных руд. 15. Комплексные (КУ) и сложные удобрения: методы производства КУ; получение КУ на основе фосфорной кислоты; производство удобрений на основе азотнокислотного разложения фосфатов. 16. Неорганические щелочи и их применение в других отраслях промышленности. 17. Способы и основные стадии производства кальцинированной соды. 18. Аммиачный способ производства и пути его интенсификации. 19. Принципиальная схема производства кальцинированной соды. 20. Внедрение безотходных технологий. 21. Комплексное использование сырья. 22. Санитарная очистка отходов, переработка отходов как вторичных материальных ресурсов. Технологические решения по сокращению количества сточных вод. 23. Системы оборотного водоснабжения.

21 24. Защита атмосферы от вредных выбросов. 25. Твердые отходы. 26. Сбор, удаление и переработка твердых отходов Перечень тем ных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР Не планируется Примерный перечень тем курсовых проектов (работ) Не планируется. 5. Образовательные технологии В процессе обучения сочетаются аудиторные и электронные форм преподавания, что приводит к системе смешанного обучения: т.е. обеспечивает возможность сочетания в учебном процессе лучших черт аудиторной и электронной форм обучения. Причем интерактивность, позволяет развивать активно-деятельностные формы обучения. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах - 25% 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов Перечень компетенций ПК-1 способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; ПК-3 использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире; ПК-11 обосновывать принятие конкретного технического решения при разработке технологических процессов; выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения; ПК-23 способен использовать знание свойств химических элементов, соединений и материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности Описание показателей и критериев оценивания компетенций Рейтинг- успеваемости студентов 6 семестр Количество баллов семестрового рейтинга Вид занятий и Количество учебных поручений часов Компетенции за выполнение учебных заданий по результатам прохождения рубежных ных мероприятий за посещаемость, прилежание, персональную активность (бонусы) Лекции 48 ПК-1; ПК- 3; ПК-11; 5-10 ПК-23 Лабораторные 16 ПК-1; ПК- 5-10

22 работы Практические занятия Семинары Курсовое проектирование Рефераты Графические работы ТР, РГР, РПР Доклады, презентации, эссе Рубежные ные мероприятия 32 3; ПК-11; ПК-23 ПК-1; ПК- 3; ПК-11; ПК РРК РРК РРК Всего Самостоятельная работа 75 Форма итогового контроля Экз(45) Всего Типовые ные задания 1. Продукты химической технологии, области их применения. 2. Классификация технологических процессов с точки зрения их экономической эффективности. 3. Характеристика и классификация сырья по происхождению, агрегатному состоянию, химическому составу. 4. Возобновляемые и невозобновляемые источники сырья. 5. Добыча природного сырья, его очистка. 6. Размещение химических производств в зависимости от места добычи сырья. 7. Способы получения катализаторов; способ осаждения как самый распространенный метод получения катализаторов. 8. Производство технологических газов: основные промышленные и синтез - газы в технологии неорганических веществ, их свойства; методы получения технологических газов; получение азота, кислорода и редких газов из воздуха методом глубокого охлаждения; получение водорода конверсий углеводородных газов и другими методами; очистка технологических газов от контактных ядов и других примесей; методы очистки и их классификация. 9. Производство синтетического аммиака: физико-химические основы процесса синтеза; выбор и обоснование оптимальных условий синтеза; катализаторы синтеза аммиака; энерготехнологические и ресурсосберегающие схемы производства аммиака, особенности их эксплуатации; колонны синтеза, оптимальный температурный режим в зоне катализа, особенности конструкций. 10. Получение азотной кислоты: разбавленная азотная кислота; физико-химические основы производства азотной кислоты; катализаторы окисления аммиака; современные крупнотоннажные производства (схема АК-72М); концентрированная азотная кислота; физико-химические основы производства концентрированной азотной кислоты. 11. Технология серной кислоты: значение серной кислоты в народном хозяйстве; сырье для получения серной кислоты; производство сернистого газа; очистка и осушка газа, поступающего в контактное отделение; физико-химические основы контактного окисления диоксида серы, катализаторы для окисления; промышленные схемы контактного узла;

23 абсорбция серного ангидрида; промышленные схемы производства серной кислоты; экологические проблемы способы очистки отходящих газов. 12. Агротехническое значение минеральных удобрений; ассортимент и классификация минеральных удобрений. 13. Азотные удобрения: аммиачная селитра, химизм и основные стадии производства; технологическая схема с использованием тепла реакции нейтрализации; карбамид, оптимальные условия производства, основные стадии в производстве карбамида; методы утилизации газов дистилляции; технологическая схема с полным жидкостным рециклом. Фосфорные удобрения и фосфорные кислоты: фосфоросодержащее сырье и методы его переработки; получение экстракционной фосфорной кислоты, химизм процесса; технологическая схема производства ЭФК; простой и двойной суперфосфаты, методы их производства; технологические схемы получения и грануляции суперфосфатов. 14. Калийные удобрения: калийное сырье и способы его переработки; галлургический способ производства хлорида калия; комплексная переработка калийных руд. 15. Комплексные (КУ) и сложные удобрения: методы производства КУ; получение КУ на основе фосфорной кислоты; производство удобрений на основе азотнокислотного разложения фосфатов. 16. Неорганические щелочи и их применение в других отраслях промышленности. 17. Способы и основные стадии производства кальцинированной соды. 18. Аммиачный способ производства и пути его интенсификации. 19. Принципиальная схема производства кальцинированной соды. 20. Внедрение безотходных технологий. 21. Комплексное использование сырья. 22. Санитарная очистка отходов, переработка отходов как вторичных материальных ресурсов. Технологические решения по сокращению количества сточных вод. 23. Системы оборотного водоснабжения. 24. Защита атмосферы от вредных выбросов. 25. Твердые отходы. 26. Сбор, удаление и переработка твердых отходов Методические материалы для проведения промежуточной аттестации обучающихся Промежуточная аттестация осуществляется путем формируются индивидуальных заданий для каждого студента на основе ных вопросов к лабораторным и практическим занятиям. По результатам формируется индивидуальный рейтинг студента по ным неделям, совокупность которых совместно с экзаменационным рейтингом определяет итоговую оценку по дисциплине. 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) Химическая технология неорганических веществ 7.1 Основная учебно-методическая литература по дисциплине 1. Технология неорганических веществ, курс лекциий., Великий Новгород, Химическая технология, курс лекций, Великий Новгород, Лабораторный практикум по неорганической химии : для студентов вузов / В.П. Юстратов, Л.А. Сенчурова, И.В. Проскунов; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, с Методические указания к выполнению лабораторных работ М54 по неорганической химии / В.И. Ермолаева, Н.Н. Двули- чанская, В.М. Горшкова, Л.Е. Слынько. М. : Изд-

24 во МГТУ им. Н.Э. Баумана, [5] с Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине 1. Справочник химика 21: Химия и химическая технология, электронный ресурс, Сайт факультета пищевых и химических производств АлтГТУ, учебные материалы Программное обеспечение не предусмотрено 7.4 Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы Справочник химика 21: Химия и химическая технология, электронный ресурс, Сайт факультета пищевых и химических производств АлтГТУ, учебные материалы 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) для проведения лекций: Локальная компьютерная сеть кафедры с выходом в глобальную сеть Internet. Мультимедийный проектор с комплектом презентаций. для проведения практических занятий: Компьютер класса IBM PC с возможностью подключения к локальной сети. Локальная компьютерная сеть кафедры с выходом в глобальную сеть Internet. для проведения лабораторных работ: Лаборатория "Химические технологии"