W 1 Czym jest technologia chemiczna, Akademia Górniczo - Hutnicza, Technologia Chemiczna, Studia stacjonarne I ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Czym jest technologia chemicznaJeśli definicję nauk stosowanych, do których należy technologia chemiczna określają zasady,którymi się kieruję jej badacze i praktycy, to dostrzec można istnienie granicy, nieostrejzresztą, która oddziela od siebie dwa różne okresy. W obu tych okresach zasady te różnią się.W roku 1967, z górą trzydzieści lat temu w podręczniku pod tytułem: "Podstawy ogólnetechnologii chemicznej" [1] Stanisław Bretsznajder napisał na wstępie: "W przeciwieństwiedo chemika, który potrafi wytworzyć w laboratorium pożądany produkt w malej ilości i wsposób często bardzo kosztowny, technolog ma za zadanie wytworzenie tego produktu wdużej skali przemysłowej w sposób możliwie najtańszy. Te dwie cechy technologiichemicznej: duża skala i położenie nacisku na stronę ekonomiczną zagadnienia powodująrozróżnienie pracy chemika - technologa i chemika w laboratorium".Na początku XXI wieku należy zapytać, co to znaczy "w sposób możliwie najtańszy"? Czykoszty obciążenia środowiska naturalnego uwzględniać przy wyborze najtańszej metody?Trzeba dodać zasadę, której przestrzeganie będzie obowiązywać każdego odpowiedzialnegotechnologa, projektującego proces przemysłowy; Ma on wytworzyć ten pożądany produkt wsposób, który nie obciąża środowiska naturalnego, który nie jest destrukcyjny dla zdrowialudzkiego i dla przetrwania człowieka i innych gatunków zamieszkujących planetę.Również pierwszy składnik definicji technologii chemicznej jako nauki stosowanej, którąpodał Bretsznajder nie zawsze już można rozumieć tak samo jak on. Chodzi o "dużą skalę".Wytwarzanie produktu w dużej skali i w najtańszy sposób, to dwa warunki, którychrównoczesne spełnienie jest nadal pożądane. Niekiedy jednak, co może się wydawaćparadoksem, zwycięża koncepcja wytwarzania produktu przemysłowego właśnie w mniejszejskali. Przykładem są małe huty stali i ich nieoczekiwany sukces ekonomiczny w StanachZjednoczonych w latach dziewięćdziesiątych XX wieku [2]. Skala produkcji jest w ichprocesie produkcyjnym od 6 do 10 razy mniejsza niż w tradycyjnym procesie hutniczym.Surowcem wyjściowym dla małej huty nie jest ruda żelaza, lecz złom żelazny. W odróżnieniuod tradycyjnego procesu bardzo wysoką temperaturę wytwarza się tylko raz, na początku i nieobniża się jej. Pracę takiej mini-huty można zautomatyzować o wiele łatwiej, niż pracę hutytradycyjnej. Mimo, że związki zawodowe zdecydowanie zwalczają tego rodzaju pomysły,przewiduje się, że udział tych innowacji w produkcji stali w USA wzrośnie na początku XXIwieku do 50%, koszty produkcji są, bowiem przy ich użyciu o połowę mniejsze, niż wtradycyjnym wytopie stali.Wymóg dużej skali jako dotychczasowy dogmat technologii chemicznej może już wkrótcezostać zakwestionowany i tam, gdzie procesy technologiczne zaprojektowane w dawnychdziesięcioleciach znalazły się w konflikcie z realiami ekonomicznymi.Poniższy cytat pochodzi z eseju Alvina i Heidi Toffler "Wojna i antywojna" [3]:"W systemie trzeciej fali korzyści uzyskiwane przez zwiększenie skali produkcji częstoustępują stratom, jakie powstają w wyniku złożoności firmy... Stara idea, że więcej zawszeznaczylepiej,stajesięcorazbardziejarchaiczna."Autorzy ci spostrzegają też, że "ekonomika wielkiej skali wypierana jest przez ekonomikętempa".1Inne produkty, wytwarzane w o wiele mniejszej skali niż na przykład kwas siarkowy lubpolietylen, to półprzewodniki [4] i nadprzewodniki [5]. Ich wzrastające znaczenie wynika zrosnącego zapotrzebowania, które zgłasza na nie nowoczesny przemysł.Punktem wyjścia jest dla technologa koncepcja chemiczna otrzymania produktu lubproduktów chemicznych.Rozwinięcie koncepcji metody technologicznej w pierwszym etapie polega na jej podzieleniuna czynności jednostkowe. Te ostatnie z kolei można podzielić na operacje jednostkowe iprocesy jednostkowe.Procesy jednostkowe sa to te czynności jednostkowe, z którymi związane jest zachodzeniereakcji chemicznej.Operacje jednostkowe są to te czynności jednostkowe, które polegają na zachodzeniuprzemian fizycznych.Nie jest to podział ostry. Kryterium zaliczenia czynności jednostkowej do jednej albo drugiejgrupy stanowi cel tej czynności. Bretsznajder podaje przykład zastosowania tego kryterium[1]:Oczyszczanie gazu przez absorpcję szkodliwych domieszek w wodzie możemy zaliczyć dooperacji jednostkowych, mimo, że absorpcji tej mogą towarzyszyć reakcje chemiczne. Celemjest tu, bowiem fizyczne oddzielenie zanieczyszczeń, a nie przeprowadzenie tychchemicznych reakcji i otrzymanie ich produktów.Ale już absorpcja dwutlenku węgla w solance nasyconej amoniakiem jest procesemjednostkowym. Jest to jeden z ważnych procesów jednostkowych w metodzie Solvayaotrzymywania sody amoniakalnej. Celem tej czynności jest otrzymanie kwaśnego węglanuamonu NH4HCO3i to ten cel sprawia, że nie zaliczymy jej do operacji jednostkowych, mimo,że udział zjawisk fizycznych jest tu niewątpliwie znaczny.Przykładami operacji jednostkowych są: mieszanie, filtracja, ogrzewanie, chłodzenie,krystalizacja i absorpcja. Wśród operacji jednostkowych można wyróżnić operacje polegającena wymianie ciepła (ogrzewanie i chłodzenie) i na wymianie masy (krystalizacja i absorpcja).Następne etapy w rozwinięciu koncepcji polegają na zaproponowaniu aparatów i urządzeńprzemysłowych, które mają realizować procesy i operacje jednostkowe i na takim ichwzajemnym powiązaniu, aby utworzyły razem odpowiedni ciąg technologiczny. Wynikiemkońcowym jest schemat technologiczny metody.Zasady technologiczne, wspomniane już, jak również te, które będą opisane w następnychrozdziałach często wykluczają się wzajemnie. Dlatego na każdym etapie każdy krok stwarzaokazje do wynalazczości i innowacji, a końcowy schemat zawsze powstaje w wynikuoptymalizacji [6].Technologia chemiczna nie może się też nie interesować pewnymi bardzorozpowszechnionymi przemianami chemicznymi, takimi jak na przykład korozja chemicznametali. Korozja wprawdzie nie jest celowo wywoływana, ale zachodzi wbrew woli ludzi,powodując znaczne straty i to nie tylko w przemyśle chemicznym.2Technologia chemiczna jest nauką stosowaną, interdyscyplinarną, która ma zaproponowaćwarunki i schematy technologiczne otrzymywania żądanych produktów chemicznych woptymalny, przyjazny dla środowiska sposób, z uwzględnieniem odpowiedniej skaliwytwarzania i po możliwych do zaakceptowania kosztach [7].Odnośniki[1] S. Bretsznajder, W. Kawecki, S. Marcinkowski: "Podstawy ogólne technologiichemicznej", Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1973[2] Peter F. Drucker, "Innowacja i przedsiębiorczość, praktyka i zasady", PaństwoweWydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa, 1992[3] Alvin i Heydi Toffler: "Wojna i antywojna", Warszawskie Wydawnictwo Literackie MuzaS.A., Warszawa 1997[4] Compound Semiconductors Online - Your Compound Semiconductor Industry Resource,[5] Superconductivity Books[6] Process Design Notes - PFD Development, M.T. Tham, Dept. of Chemical and ProcessEngineering, University of Newcastle upon Tyne,1997,[7] Edgar Bortel, Henryk Koneczny: "Zarys technologii chemicznej", WydawnictwoNaukowe PWN, Warszawa, 19923 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |