РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП. 06 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Приложение 5 к ППССЗ по специальности

18.02.06 Химическая технология органических веществ,

утвержденной Приказом № 288-о от 07.06.2019

(с внесением изменений по Пр. № 213-о от 05.06.2020)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ОП. 06

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Мегион, 2020

Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования (далее – ФГОС СПО) по  специальности  18.02.06 Химическая технология органических веществ.

Организация – разработчик: бюджетное учреждение профессионального образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Мегионский политехнический колледж»

Разработчик:

Кульниязова Гульшат Зайдулаевна, преподаватель

^{Ф.И.О., должность}

Рекомендовано цикловой методической комиссией естественнонаучных и экономических дисциплин, протокол № 8 от «21» мая 2020 г.

.

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                стр.

1.        ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ                                      4

2.        СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ                                               6

3.        УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ                            11

4.      КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ             12

1.                  ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ  ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Теоретические основы химической технологии

1.1  . Область применения программы

Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС СПО по специальности 18.02.06 Химическая технология органических веществ.

1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: учебная дисциплина Теоретические основы химической технологии относится к общепрофессиональному циклу основной профессиональной образовательной программы.

1.3    Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:

В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:

- выполнять материальные и энергетические расчеты технологических показателей химических производств;

- определять оптимальные условия проведения химико-технологических процессов;

- составлять и делать описание технологических схем химических процессов;

- обосновывать целесообразность выбранной технологической схемы и конструкции оборудования.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

- теоретические основы физических, физико­-химических и химических процессов;

- основные положения теории химического строения веществ;

- основные понятия и законы физической химии и химической термодинамики;

- основные типы, конструктивные особенности и принцип работы технологического оборудования производства;

- основы теплотехники, теплопередачи, выпаривания;

- технологические системы основных химических производств и их аппаратурное оформление.

Реализация дисциплины направлена на формирование общих и профессиональных компетенций:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести  за них ответственность

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности

ПК 1.1. Подготавливать оборудование к безопасному пуску, выводу на технологический режим и остановке.

ПК 1.2. Контролировать работу основного и вспомогательного оборудования, технологических линий, коммуникаций и средств автоматизации.

ПК 1.3. Обеспечивать безопасную эксплуатацию оборудования при ведении технологического процесса.

ПК 1.4. Подготавливать оборудование к проведению ремонтных работ.

ПК 2.2. Поддерживать заданные параметры технологического процесса с помощью контрольно-измерительных приборов и результатов аналитического контроля.

ПК 2.3. Выполнять требования промышленной и экологической безопасности и охраны труда.

ПК 2.4. Рассчитывать технико-экономические показатели технологического процесса.

ПК 2.5. Соблюдать нормативы образования газовых выбросов, сточных вод и отходов производства.

ПК 3.1. Контролировать и вести учет расхода сырья, материалов, энергоресурсов, полупродуктов, готовой продукции и отходов.

ПК 3.2. Контролировать качество сырья, полуфабрикатов (полупродуктов) и готовой продукции.

ПК 3.3. Выявлять и устранять причины технологического брака.

ПК 3.4. Принимать участие в разработке мероприятий по снижению расхода сырья, энергоресурсов и материалов.

ПК 4.1. Планировать и координировать деятельность персонала по выполнению производственных заданий.

ПК 4.2. Организовывать обучение безопасным методам труда, правилам технической эксплуатации оборудования, техники безопасности.

ПК 4.3. Контролировать выполнение правил техники безопасности, производственной и трудовой дисциплины, требований охраны труда промышленной и экологической безопасности.

ПК 4.4. Участвовать в оценке и обеспечении экономической эффективности работы подразделения.

1.4 Количество часов на освоение учебной дисциплины:

максимальной учебной нагрузки обучающегося  93 часа, в том числе:

аудиторной учебной работы обучающегося (обязательных учебных занятий)  62 часа;

внеаудиторной (самостоятельной) учебной работы обучающегося  31 час.

2. СТРУКТУРА И  СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Объем учебной дисциплины и виды учебной работы 

Вид учебной работы	Объем часов
Максимальная учебная нагрузка (всего)	93
Аудиторная учебная работа (обязательные учебные занятия) (всего)	62
в том числе:
практические занятия	14
Внеаудиторная (самостоятельная) учебная работа обучающегося (всего)	31
Промежуточная аттестация в форме дифференцированного зачета

2.2 Тематический план и содержание учебной дисциплины «Теоретические основы химической технологии»

Наименование разделов и тем	Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся	Объем часов	Уровень освоения
1	2	3	4
Раздел 1.  Теоретические основы  и аппаратурное оформление процессов химического превращения веществ		42
1.1 Химическое превращение веществ, его составляющие и их основные характеристики	Содержание учебного материала	6	3
	Предмет теоретические основы химической технологии. Основные направления развития химической техники и технологии. Химическая промышленность, современные направления развития химической промышленности. Расходные коэффициенты, скорость, степень превращения, выход продукта, избирательность ХТП. Факторы, обеспечивающие выход целевого продукта. Принцип Ле-Шателье.
	Практические занятия	4
	Составление материального и теплового балансов ХТП по реакции. Расчёты материальных, энергетических и технологических показателей ХТП. Расчеты термо-динамических характеристик ХТП
	Самостоятельная работа	4
	Химическая промышленность, современные направления развития химической промышленности. Понятие, структура, классификация, основные показатели химико-технологического процесса (ХТП). Стадии ХТП, основная стадия. Расходные коэффициенты, скорость, степень превращения, выход продукта, избирательность ХТП. Факторы, обеспечивающие выход целевого продукта. Принцип Ле-Шателье. Определение оптимальных условий проведения ХТП. Расчёты материальных, энергетических и технологических показателей ХТП. Расчеты термо-динамических характеристик ХТП.
1.2 Гомогенные и гетерогенные химико-технологические процессы (ХТП)	Содержание учебного материала	6	3
	Катализ в химической технологии. Гомогенные и гетерогенные каталитические и некаталитические ХТП, механизм их течения. Применение катализа в промышленности для получения основных продуктов неорганического и органического синтеза. Выбор катализаторов для конкретного ХТП, обоснование выбора
	Практические занятия	4
	Расчеты материального и теплового балансов ХТП. Расчёты активности, производительности, селективности, объема катализатора, норм расхода исходных веществ
	Самостоятельная работа	4
	Гомогенные и гетерогенные каталитические и некаталитические ХТП, механизм их течения. Стадии ХТП, основная стадия. Катализ. Механизм действия катализаторов. Новые направления в катализе. Применение катализа в промышленности для получения основных продуктов неорганического и органического синтеза. Основные требования предъявляемые к  промышленным катализаторам. Выбор катализаторов для конкретного ХТП, обоснование выбора. Расчёты активности, производительности, селективности, объема катализатора, норм расхода исходных веществ для обеспечения максимального выхода готового продукта.  Расчеты материальных и энергетических потоков ХТП по заданию. Определение оптимальных условий проведения ХТП.
1.3 Реакционные аппараты и элементы их расчета	Содержание учебного материала	8	3
	Химические реакторы, их классификация. Классификация реакторов по характеру смешивания, вытеснения веществ, участвующих в процессе. Принцип организации теплообмена. Теплообменные аппараты. Конструкция, назначение. Моделирование и изображение реакторов гетерогенно-каталитических ХТП с элементами расчетов
	Практические занятия	2
	Моделирование и изображение реакторов с указанием направления движения материальных и тепловых потоков по краткому описанию.
	Самостоятельная работа	4
	Основные показатели работы реакторов. Реакторы гомогенных ХТП. Классификация реакторов по характеру смешивания, вытеснения веществ, участвующих в процессе. Принцип организации теплообмена. Теплообменные аппараты. Конструкция, назначение. Основное уравнение теплопередачи. Моделирование и изображение реакторов с указанием направления движения материальных и тепловых потоков по краткому описанию. Выбор реактора для конкретного ХТП, обоснование выбора. Определение необходимого времени проведения процесса. Реакторы гетерогенно-каталитических процессов . Моделирование и изображение реакторов гетерогенно-каталитических ХТП с элементами расчетов. Описание работы реактора по технологической схеме, с указанием направления движения материальных и тепловых потоков.
Раздел 2. Химико-технологические системы (ХТС)		51
2.1 Типы химико-технологических систем	Содержание учебного материала	6	2
	Характеристика химико-технологических систем и их анализ Работа ХТС с различными типами технологических связей аппаратов. Энерго-технологическое комбинирование в ХТС. Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР).
	Практические занятия	4
	Составление технологической схемы по заданной спецификации оборудования с указанием движения материальных и тепловых потоков.
	Самостоятельная работа	6
	Общая характеристика ХТС. Способы отображения, структуры ХТС. Работа ХТС с различными типами технологических связей аппаратов. Энерго-технологическое комбинирование в ХТС. Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). Описание предложенной аппаратурно-технологической схемы с обвязкой основных реакционных аппаратов. Обоснование направления движения материальных и тепловых потоков. Вычерчивание по краткому описанию технологической схемы с указанием движения материальных и тепловых потоков. Обоснование выбора конструкции реакционного аппарата. Составление технологической схемы по заданной спецификации оборудования с указанием движения материальных и тепловых потоков.
2.2 Производство основных продуктов неорганического и органического синтеза	Содержание учебного материала	8	2
	Общие сведения о серной кислоте. Применение законов и методов физхимии в управлении окислительными и абсорбционными процессами в производстве серной кислоты из серы. Аппаратурное оформление ХТП производства серной кислоты.
	Самостоятельная работа	4
	Теоретические основы ХТП производства серной кислоты для различного вида сырья по стадиям. Применение законов и методов физхимии в управлении окислительными и абсорбционными процессами в производстве серной кислоты из серы. Аппаратурное оформление ХТП производства серной кислоты. Товарные сорта серной кислоты. Изображение и описание конструкции печи сжигания серы. Схема узла абсорбции оксида серы (VI). Изображение и описание многополочного контактного аппарата с кипящим слоем катализатора (КС). Сырьевая база производства серной кислоты.
2.3 Производство аммиака Производство азотной кислоты	Содержание учебного материала	8	2
	Теоретические основы ХТП синтеза аммиака. Общие сведения об азотной кислоте. Механизм гетерогенно- каталитического процесса получения аммиака. Ресурсо и энергосберегающая технологии в производстве аммиака. Основные направления совершенствования производства аммиака. Сырьевая база производства азотной кислоты.
	Самостоятельная работа	6
	Промышленный реактор синтеза аммиака. Технологическая схема синтеза аммиака при среднем давлении. Изображение и описание промышленного реактора синтеза аммиака, с указанием движения материальных и энергетических потоков. Механизм гетерогенно- каталитического процесса получения аммиака. Ресурсо и энергосберегающая технологии в производстве аммиака. Основные направления совершенствования производства аммиака. Сырьевая база производства азотной кислоты. Теоретические основы производства азотной кислоты методом контактного окисления аммиака. Аппаратурное оформление ХТП. Применение азотной кислоты. Описание и изображение реактора получения азотной кислоты с указанием  направления движения материальных и энергетических потоков. Физико-химические основы окислительных и абсорбционных процессов в производстве  азотной кислоты. Описание, моделирование, изображение технологической схемы производства азотной кислоты. ХТС производства азотной кислоты и основные направления совершенствования производства.
2.4 Производство метанола. Производство этанола гидратацией этилена	Содержание учебного материала	6	2
	Общие сведения о метаноле. Общие сведения об этаноле. Физико-химические основы ХТП синтеза метанола из оксида углерода и водорода. Технологическая схема, аппаратурное оформление ХТП синтеза метанола. Сырье для синтеза. Физико-химические основы ХТП синтеза этанола гидратацией этилена
	Самостоятельная работа	3
	Сырье для синтеза. Физико-химические основы ХТП синтеза метанола из оксида углерода и водорода. Технологическая схема, аппаратурное оформление ХТП синтеза метанола. Применение продуктов органического синтеза. Характеристика сырья и основных процессов получения органических веществ. Производство других продуктов на основе синтез-газа. Сырье для синтеза. Физико-химические основы ХТП синтеза этанола гидратацией этилена. Технологическая схема, аппаратурное оформление ХТП синтеза этанола.
	Всего:	93

3.УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1 Материально-техническое обеспечение

Реализация учебной дисциплины “Теоретические основы химической технологии” требует наличия учебного кабинета теоретических основ химической технологии.

Оборудование учебного кабинета:

- Периодическая система химических элементов;

- схема реакторов гомогенных химико-технологических процессов (ХТП);

- схема реакторов гетерогенно-каталитических процессов;

- коллекция промышленных катализаторов;

- схема выпарного аппарата;

- схемы различных химико-технологических систем (ХТС);

- информационные плакаты области применения серной, азотной кислоты и аммиака;

- технологическая схема производства серной кислоты из серы;

- схемы реакторов с теплообменом через стенки реакционной зоны;

- схемы реакторов: идеального смешивания, идеального вытеснения, противоточного и комбинированного типов;

- схема реакторов  взвешенного и стационарного состояния катализатора;

 -схема узла абсорбции оксида серы (VI);

- схема контактного аппарата ХТП производства серной кислоты;

- схема реактора синтеза аммиака;

- технологическая схема синтеза аммиака при среднем давлении;

- технологическая схема производства концентрированной азотной кислоты.

- информационный плакат “Технико-экономические показатели различных установок производства азотной кислоты”;

- технологическая схема получения метанола из синтез-газа;      

- схема реактора синтеза этанола гидратацией этилена;

- технологическая схема получения этанола гидратацией этилена.

 Технические средства обучения: компьютеры с лицензионным программным обеспечением и мультимедиапроектор.

3.2 Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

1.                  Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Альянс, 2018.

2.                  Мухленов И.П. Практикум по общей химической технологии. – М.: Альянс, 2018.

3.                  Мухленов И.П. Теоретические основы химической технологии. Общая химическая технология. В 2Ч. – М.: Инфра-М, 2016.

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения учебных занятий, тестирования, а также выполнения обучающимися домашней контрольной работы, индивидуальных заданий.

Результаты обучения  (освоенные умения, усвоенные знания)

Основные показатели оценки результата

умения:  - выполнять материальные и энергетические расчеты технологических показателей химических производств; - определять оптимальные условия проведения химико технологических процессов; - составлять и делать описание технологических схем химических процессов; - обосновывать целесообразность выбранной технологической схемы и конструкции оборудования; знания: - теоретические основы физических, физико­-химических и химических процессов; - основные положения теории химического строения веществ; - основные понятия и законы физической химии и химической термодинамики; - основные типы, конструктивные особенности и принцип работы технологического оборудования производства; - основы теплотехники, теплопередачи, выпаривания; - технологические системы основных химических производств и их аппаратурное оформление

выполнять материальные и энергетические расчеты технологических показателей химических производств; определять оптимальные условия проведения химико технологических процессов; составлять и делать описание технологических схем химических процессов; обосновывать целесообразность выбранной технологической схемы и конструкции оборудования; демонстрация знаний: теоретические основы физических, физико­-химических и химических процессов; основные положения теории химического строения веществ; основные понятия и законы физической химии и химической термодинамики; основные типы, конструктивные особенности и принцип работы технологического оборудования производства; основы теплотехники, теплопередачи, выпаривания; технологические системы основных химических производств и их аппаратурное оформление

Оценочные средства для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации

Контрольные вопросы по курсу

1.                  Предмет и задачи химической технологии. Важнейшие направления развития химической техники и технологии. Химическая промышленность и проблемы жизнеобеспечения.

2.                  Роль и масштабы использования химических процессов в различных сферах материального производства. Место химической промышленности в народнохозяйственном комплексе страны.

3.                  Химико-технологический процесс (ХТП) и его содержание. Лимити­рующие стадии. Процессы, протекающие в кинетической, диффузионной и переходной областях.

4.                  Технологические критерии эффективности функционирования хими­ко-технологического процесса.

5.                  Основные технологические понятия и определения: производитель­ность, мощность, интенсивность, расходные коэффициенты, степень превра­щения, выход продукта, селективность (интегральная и дифференциальная).

6.                  Классификация основных процессов химической технологии. Гидро­механические, массообменные (диффузионные), тепловые, химические и ме­ханические процессы.

7.                  Кинетические закономерности основных процессов химической тех­нологии. Понятие движущей силы ХТП.

8.                  Организационно-техническая структура основных процессов химиче­ской технологии. Периодические, непрерывные и полунепрерывные ХТП. Продолжительность, период и степень непрерывности.

9.                  Схемы движения материальных и энергетических потоков. Прямоточ­ные, противоточные и перекрестные процессы.

10.              Гомогенные и гетерогенные ХТП. Стационарные (установившиеся) и нестационарные (неустановившиеся) процессы.

11.              Задачи и основные стадии научно-исследовательской, опытно-произ­водственной и проектной работы в химической промышленности. Особенно­сти изучения промышленных химико-технологических процессов по сравне­нию с лабораторными исследованиями.

12.              Термодинамические расчеты химико-технологических процессов. Экстенсивные (объем, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия и др.) и ин­тенсивные (температура, давление и др.) термодинамические параметры и интенсификация ХТП. Равновесия в гомогенных и гетерогенных химико-технологических процессах. Изменение энергии Гиббса и направление протекания процесса. Методы теоретического расчета и экспериментального определения измене­ния энергии Гиббса.

13.              Качественная и количественная оценка подвижного химического рав­новесия. Закон действующих масс. Константа равновесия и равновесный вы­ход продукта.

14.              Особенности исследования равновесия в гетерогенных технологиче­ских процессах. Правило фаз и фазовые равновесия.

15.              Влияние давления, температуры, концентрации и других факторов на состояние химического равновесия. Расчет равновесия по термодинамиче­ским данным.

16.              Основные принципы термодинамического анализа ХТП. Сущность эк-сергетического метода. Эксергетический баланс и эксергетический КПД.

17.              Использование законов химической кинетики при выборе технологи­ческого режима.

18.              Понятие химической и «технической» кинетики. Значение термодина­мических, микро- и макрокинетических закономерностей для технологии.

19.              Факторы, определяющие скорость химико-технических процессов, протекающих в гомо- и гетерогенных средах. Роль концентрации реагентов, температуры, давления и обновления поверхности реагирующих фаз на ско­рость протекания технологических процессов.

20.              Основные формулы скорости ХТП. Кинетика элементарных (одностадий­ных) и неэлементарных (сложных) химических реакций. Константа (коэффициент) скорости. Влияние движущей силы на скорость технологических процессов.

21.              Технологические приемы ускорения (замедления) реакций. Экономи­ческие и технологические факторы, ограничивающие применение высоких температур и давлений как средств регулирования скорости ХТП.

22.              Влияние гидродинамической обстановки и турбулентности реагирую­щей смеси на скорость технологических процессов.

23.              Промышленный катализ. Производственные процессы с применением твердых, жидких и газообразных катализаторов. Особенности аппаратурного оформления каталитических процессов. Биокатализаторы и иммобилизован­ные ферменты.

24.              Сырьевая база химической промышленности. Задачи стандартизации, кондиционирования и обогащения сырья.

25.              Сущность комплексного и рационального использования сырьевых ре­сурсов. Принципы организации малоотходных и безотходных технологиче­ских схем. Вторичное сырье и его переработка.

26.              Фундаментальные критерии эффективности использования сырьевых и энергетических ресурсов.

27.              Виды и источники энергии, используемые в химических производст­венных процессах. Сопоставление масштабов изменения различных форм энергии в типовых процессах химической технологии.

28.              Термодинамическая шкала качества тепловой энергии. Уравнения ба­ланса энтропии; рост энтропии в технологическом процессе. Энерготехноло­гические схемы и их сущность.

29.              Химическая технология и материаловедение. Современная систематика кон­струкционных материалов по составу, свойствам и функциональному назначению.

30.              Функциональные материалы в химической технологии: катализаторы, аб­сорбенты, мембраны, фильтрующие составы, сенсоры, электроды и т.п. Металли­ческие и неметаллические материалы, особенности их защиты от коррозии.

31.              Современное химическое производство как сложная система. Поста­новка общей задачи разработки и создания химико-технологических систем (ХТС). Принципы и общая стратегия системного подхода.

32.              Основные понятия и определения системного анализа ХТС. Классифи­кация моделей ХТС. Типы технологических связей.

33.              Структурная иерархия технологических систем. Математические мо­дели ХТС. Задачи синтеза, анализа и оптимизации моделей ХТС. Проблемы, возникающие при разработке и эксплуатации агрегатов большой единичной мощности. Надежность ХТС.

34.              Экономические показатели эффективности химического производства. Технико-экономические особенности химической промышленности. Структура затрат на производство и реализацию продукции. Себестоимость продукции, прибыль и ценообразование. Оценка эффективности инвестиционных проектов.

Краткое описание документа:

Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования (далее – ФГОС СПО) поспециальности18.02.06 Химическая технология органических веществ.