Основы технологии производства

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

Казанский национальный исследовательский 

технологический университет 

 
 
 
 
 
 
 

Т. Л. Пучкова, С. Н. Тунцева 

 
 

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ 

ПРОИЗВОДСТВА 

 

 

Учебное пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Казань 

Издательство КНИТУ 

2019 

УДК 665.61.7(075) 
ББК 35.2/46я7 

П90

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета  

Казанского национального исследовательского технологического университета 

 

Рецензенты: 

канд. техн. наук, доц. О. В. Ильина 

канд. хим наук, мл. науч. сотр. Е. К. Бадеева 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
П90 

Пучкова Т. Л. 
Основы технологии производства : учебное пособие / Т. Л. Пучкова, 
С. Н. Тунцева; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. –
Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 152 с. 
 
ISBN 978-5-7882-2760-3

 
Рассмотрены основные задачи современного химического производства, 

классификация химических реакций, понятия и составные части химико-технологических систем, основы применения закономерностей общей химической технологии в промышленном органическом и неорганическом синтезе. Приведены примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения по курсу «Основы 
технологии производства». 

Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлениям подготовки 

27.03.01 «Стандартизация и сертификация» и 27.03.02 «Управление качеством». 

Подготовлено на кафедре общей химической технологии.  
 

 

ISBN 978-5-7882-2760-3
© Пучкова Т. Л., Тунцева С. Н., 2019
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 665.61.7(075) 
ББК 35.2/46я7

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение ........................................................................................................................................... 5 

1. Основные задачи современного химического производства ............................... 7 

1.1. Главные направления и схемы организации производства ............................ 9 

1.2. Основные понятия химической технологии ........................................................ 12 

2. Технологическая классификация химических реакций ........................................ 17 

2.1. Закономерности управления простым необратимым гомогенным 
процессом .................................................................................................................................. 20 

2.2. Закономерности управления простым обратимым гомогенным 

процессом .................................................................................................................................. 29 

2.3. Закономерности управления простым необратимым гетерогенным 

процессом .................................................................................................................................. 44 

2.4. Закономерности управления сложными процессами ..................................... 56 

2.5. Закономерности управления каталитическими процессами ....................... 64 

3. Реактор как основа химико-технологической системы ........................................ 77 

3.1. Классификация химических реакторов ................................................................ 78 

3.2. Материальный баланс реактора ............................................................................... 81 

4. Ресурсы химико-технологической системы ............................................................... 83 

4.1. Проблема сырья в современном мире .................................................................. 83 

4.2. Классификация сырья и обоснование его выбора для производства ..... 84 

4.3. Подготовка сырья к использованию ....................................................................... 85 

4.4. Вода в химической промышленности .................................................................... 87 

4.5. Энергоресурсы ................................................................................................................. 90 

5. Основы применения закономерностей ОХТ в промышленном 

органическом синтезе .............................................................................................................. 96 

5.1. Производство ненасыщенных углеводородов ................................................... 96 

5.1.1. Производство этилена и пропилена (олефинов) ..................................... 97 

5.1.2. Производство ацетилена .................................................................................... 98 

5.1.3. Производство бутадиена и изопрена ......................................................... 100 

5.2. Производство высокомолекулярных (полимерных) материалов ............ 101 

5.3. Производство пластических масс .......................................................................... 105 

5.4. Производство синтетических каучуков и резин .............................................. 106 

5.5. Производство химических волокон ..................................................................... 108 

5.6. Перспективные направления развития технологии полимеров ............ 109 

6. Задачи ....................................................................................................................................... 111 

6.1. Задачи на расчет исходной смеси ......................................................................... 111 

6.2. Задачи на расчет исходной и реакционной смеси простого 

необратимого процесса ..................................................................................................... 113 

6.3. Задачи на расчет материального баланса   

и технико-экономических показателей простого  
необратимого процесса ..................................................................................................... 116 

6.4. Задачи на расчет материального баланса   

и технико-экономических показателей сложно-параллельного  

необратимого процесса ..................................................................................................... 127 

6.5. Задачи на расчет материального баланса   

и технико-экономических показателей сложно-последовательного 
необратимого процесса ..................................................................................................... 133 

Список литературы ................................................................................................................... 150 

 

 
 

В В Е Д Е Н И Е  

В процессе изучения дисциплины «Основы технологии производ
ства» студенты, обучающиеся по специальностям «Стандартизация и 
сертификация» и «Управление качеством», должны усвоить основные 
понятия науки, получить представление о закономерностях управления 
химико-технологическими процессами, узнать основные способы получения химических продуктов. Эти знания позволят им в дальнейшем 
начать профессиональную деятельность на химических предприятиях.  

Химическое производство является одной из главных сфер разви
тия промышленности и экономики России. Основными составляющими химической отрасли страны являются изготовление пластмасс, 
минеральных удобрений, резины, бытовых средств, лекарственных 
препаратов и других веществ. 

Промышленными областями, которые используют продукцию хи
мической индустрии, являются автомобильная, сельскохозяйственная, 
медицинская, фармацевтическая отрасль и много других. Химическая 
индустрия России – ключевой сегмент тяжелой промышленности государства. В ее состав входят химическое и нефтехимическое производства, которые делятся на много других ответвлений индустрии. 

Химическое производство сочетает некоторые характеристики, 

которые делают данный сегмент уникальным как по применению, так 
и по продукции. 

Так, с одной стороны, изделия отрасли используются в виде мате
риалов и ресурсов во всех сферах промышленности (строительной, медицинской, космической, легкой, автомобильной, пищевой и т. д.), 
а также в сельском хозяйстве. С другой стороны, конечная продукция 
химического сегмента эксплуатируется внутри самой отрасли. 

Предприятия химической промышленности являются сложней
шими производствами, которые оказывают большое влияние на продвижение множества других крупных отраслей: металлургическую, 
горную, легкую, фармацевтическую, текстильную, автомобильную, пищевую и т. д. 

Научно-технологической основной химического комплекса явля
ется машиностроение и современные технологии. Химический комплекс обеспечивает различные отраслевые сферы полупродуктами для 

дальнейшего производства, а обычное население – изделиями для потребления. 

На данный момент химические предприятия занимаются изготов
лением продукции, которая способна заменить дерево, кожу, стекло, 
металлы и другие материалы. Осуществляя переработку только углеводородного сырья, можно получить: бензин, топливные масла, пластмассы, каучуки, резины, удобрения для растений, бытовые средства, лекарственные препараты, строительные материалы, декоративные изделия, текстильную продукцию и т. д. 

Химическое производство для обеспечения собственной деятель
ности использует различное сырье: разные виды полезных ископаемых, 
элементы фауны и флоры, промышленные отходы, натуральные воды 
и воздух. 

Предметом изучения дисциплины «Основы технологии производ
ства» является производство органических и неорганических продуктов и закономерности, лежащие в основе проектирования и управления 
этими процессами. Данное пособие описывает: 

– производство важнейших химических продуктов; современные 

тенденции развития химической технологии; 

– общие закономерности протекания химико-технологических 

процессов, управление и интенсификация технологических процессов. 

1 .  О С Н О В Н Ы Е  З А Д А Ч И  С О В Р Е М Е Н Н О Г О  

Х И М И Ч Е С К О Г О  П Р О И З В О Д С Т В А  

Производственным процессом называется совокупность действий, 

в результате которых обрабатываемые материалы, полуфабрикаты превращаются в готовый продукт. Основное назначение химического производства – получение продукта, при этом химическое производство 
является многофункциональным. 

Для количественной оценки эффективности работы химического 

производства используют специальные показатели. Процесс производства химических продуктов происходит на химических предприятиях 
с помощью специального оборудования благодаря совокупному труду 
множества специалистов. Для оценки результата функционирования 
этих процессов используют технико-экономические показатели. Технико-экономические показатели – система измерителей, характеризующая материально-производственную базу предприятий (производственных объединений) и комплексное использование ресурсов. Они 
применяются для анализа состояния и планирования производства, для 
процесса организации труда, оценки уровня техники, качества продукции, использования основных и оборотных фондов, трудовых ресурсов. 

Имеются общие технико-экономические показатели, используемые 

для всей отрасли, например производительность труда, себестоимость, 
и специфические, используемые для характеристики отдельных процессов. 

Рассмотрим основные технико-экономические показатели химиче
ских предприятий. 

1. Качество продукции – совокупность свойств целевого про
дукта, обуславливающих его пригодность удовлетворять определенные 
потребности в соответствии с его назначением. Качество продукта 
определяет его потребительские свойства и товарную ценность. Показатель индивидуален для каждого продукта. Он может включать содержание (состав и количество) примесей, физические и химические показатели, внешний вид и размеры, цвет, запах и прочее. 

Качество химического продукта зависит от качества исходного сы
рья и материалов, уровня развития науки и техники, прогрессивности 
применяемой технологии, организации труда и производства, квалификации кадров и регулируется различными нормативными документами:  

ГОСТ – государственный стандарт, 
ОСТ – отраслевой стандарт, 
РСТ – республиканский стандарт, 
СТП – стандарт предприятия, 
ТУ – технические условия. 
2. Расходные коэффициенты по сырью и энергии – это количе
ство каждого вида сырья или энергии, которое расходуется на получение единицы массы целевого продукта. 

Теоретический расходный коэффициент рассчитывают по стехио
метрическому уравнению реакции:  

,                                           (1.1) 

где М(А) и М(R) – молярные массы реагента и целевого продукта соответственно, а и r – стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции. 

Практический расходный коэффициент рассчитывается по таблице 

материального баланса; он всегда больше теоретического расходного 
коэффициента: 

, г/г, кг/кг, т/т и др.                         (1.2) 

3. Фабрично-заводская себестоимость – затраты предприятия 

в денежном выражении, связанные с производством единицы химического продукта. Разница между ценой и себестоимостью продукта, 
умноженная на объем производства, составляет прибыль производителя. Снижение себестоимости продукции является чрезвычайно важной задачей для химика-технолога как производителя химического продукта: 

а) затраты на сырье и материалы (экономия сырья, переход на де
шевое сырье, углубление переработки, комплексная переработка); 

б) топливо и энергия на технологические цели (экономия, сниже
ние потерь, внедрение малоэнергоемких технологий, применение катализаторов, использование вторичного тепла); 

в) амортизация – отчисления на возмещение износа основных про
изводственных фондов (создание аппаратов большой единичной мощности и интенсивности); 

)
R
(
М
r

)
А
(
М
а

А
.
теор
×
×
=
g

.
прод
.
факт

сырье

m

m
=
g

г) заработная плата основных рабочих (повышение производитель
ности труда); 

д) цеховые расходы; 
е) общезаводские расходы. 

1.1. ГЛАВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ 

ПРОИЗВОДСТВА 

Общая структура химического производства включает в себя сле
дующие функциональные части (рис. 1.1): 

– Химико-технологический процесс (позиции 1–3), в котором сы
рье перерабатывается в продукт. Подготовка сырья (поз. 1) включает 
в себя его предварительную обработку – измельчение, очистку от примесей, смешивание компонентов и т. д. Процессы подготовки сырья зависят от вида сырья и условий превращения. Подготовленное сырье 
проходит ряд превращений (поз. 2), в результате чего образуется необходимый продукт производства. Поскольку исходное природное сырье, 
как правило, содержит примеси, превращение может быть неполным, 
и могут образовываться другие вещества, поэтому приходится выделять основной продукт из образовавшейся смеси, очищать его от примесей (поз. 3). Выделение целевых продуктов осуществляется ректификацией, адсорбцией, кристаллизацией, выпариванием и т. д. 

– Отходы производства или невостребованные продукты перера
ботки сырья могут содержать как вредные компоненты, которые опасно 
выбрасывать в окружающую среду, так и полезные, которые нецелесообразно выбрасывать. Поэтому существенным элементом химического 
производства является санитарная очистка и утилизация отходов производства (поз. 4). 

Санитарная очистка, или обезвреживание отходов, – перевод ток
сичных составляющих в безвредные, с тем чтобы их можно было удалить из производства, не опасаясь заражения окружающей среды. Хотя, 
конечно, даже обезвреженные отходы производства не являются полностью безопасными для окружающей среды, так как загрязняют ее 
в любом случае. 

– Энергия (поз. 5) – является движущей силой химического про
цесса, без которого невозможно функционирование любого, даже самого совершенного, оборудования. Энергия затрачивается на приведение в работу всех двигателей, устройств и механизмов, а также нагрев 
или охлаждение требуемых зон и обеспечение управления процессом. 
Энергия может выделяться в результате химической реакции, во многих случаях, если это возможно, ее используют для совершения работы. 

– Вода (поз. 6) – является одним из главных участников химиче
ского процесса и используется для теплообменных процессов, не участвуя в протекании химических реакций, выступает в качестве транспортирующей среды, обеспечивает жизнедеятельность производственного 
персонала. 

– Управление производством (поз. 7) – деятельность персонала хи
мического производства, направленная на осуществление химического 
процесса, получение конечного продукта, обеспечение безопасности 
проведения процесса. С развитием науки и техники все большую роль 
в управлении химическими процессами получают компьютерные программы и управляющие устройства, роботы, наделенные искусственным интеллектом.  

  

 

 

Рис. 1.1. Общая структура химического производства: 1 – подготовка  
сырья; 2 – переработка сырья; 3 – выделение основного продукта;  
4 – санитарная очистка и утилизация отходов; 5 – энергетическая система; 
6 – подготовка вспомогательных материалов и водоподготовка; 7 – система 
управления 
 
Производственный процесс включает не только технологические, 

но и вспомогательные процессы (в частности, транспортировку, контроль продукции, подготовку производства, эксплуатацию зданий и сооружений, оборудования).