Промышленные процессы

Промышленные процессы — это процедуры, включающие химические , физические , электрические или механические шаги, которые помогают в производстве одного или нескольких предметов, обычно выполняемые в очень больших масштабах. Промышленные процессы являются ключевыми компонентами тяжелой промышленности.

Химические процессы по основному исходному материалу

Определенные химические процессы производят важные базовые материалы для общества, например, ( цемент , сталь , алюминий и удобрения ). Однако эти химические реакции способствуют изменению климата , выделяя углекислый газ , парниковый газ , через химические реакции, а также через сжигание ископаемого топлива для создания высоких температур, необходимых для достижения энергий активации химических реакций.

Цемент (паста в бетоне)

Кальцинация – Известняк , который в основном состоит из окаменелого карбоната кальция (CaCO₃ ), распадается при высоких температурах на пригодный для использования оксид кальция (CaO) и углекислый газ (CO₂ ), который выделяется как побочный продукт . Эта химическая реакция, называемая кальцинацией, играет наиболее заметную роль в создании цемента (пасты внутри бетона ). Реакция также важна для обеспечения оксида кальция, который действует как химический поток (удаление примесей) в доменной печи .

CaCO ₃ (тв) → CaO(тв) + CO ₂ (г)

Сталь

Плавка – Внутридоменной печи оксид углерода (CO) выделяется при сжигании кокса (высокоуглеродистого производного угля ) и удаляет нежелательный кислород (O) из руды . CO2_{выделяется} как побочный продукт, унося кислород и оставляя желаемый чистый металл. Наиболее заметно, что выплавка железа – это то, как сталь (в основном железо с небольшим количеством углерода) создается из добытой железной руды и угля.

Fe ₂ O ₃ (т.) + 3 CO(г) → 2 Fe(т.) + 3 CO ₂ (г) ^[1]

Алюминий

Процесс Холла-Эру – оксид алюминия ( Al ₂ O ₃ ) плавится с коксом (C) в ходе высокотемпературной реакции электролиза , в результате чего получается желаемый чистый алюминий (Al) и смесь CO и CO₂ .

Al ₂ O ₃ (тв) + 3 C(тв) → 2 Al(тв) + 3 CO(г)

2 Al ₂ O ₃ (тв) + 3 C(тв) → 4 Al(тв) + 3 CO ₂ (г)

Удобрение

Процесс Хабера – Атмосферный азот (N₂ ) отделяется, давая аммиак (NH₃ ), который используется для производства всех синтетических удобрений . Процесс Хабера использует ископаемый источник углерода, как правило, природный газ , для получения CO для реакции конверсии воды в газ , давая водород (H₂ ) и высвобождая CO₂ . H₂ используется для разрыва прочной тройной связи в N₂ , давая промышленный аммиак .

CH ₄ (г) + H ₂ O(г) → CO(г) + 3 H ₂ (г)

CO(г) + H ₂ O(г) → H ₂ (г) + CO ₂ (г)

N2 (г) + 3H2 ₍ г) → 2NH3 ₍_г )

Другие химические процессы

Дезинфекция – химическая обработка для уничтожения бактерий и вирусов.
Пирообработка – использование тепла для химического соединения материалов, например, в цементе.

Электролиз

Доступность электричества и его воздействие на материалы привели к появлению нескольких процессов нанесения покрытий или разделения металлов.

Электролитический процесс – любой процесс, использующий электролиз.
Электрофоретическое осаждение – электролитическое осаждение коллоидных частиц в жидкой среде
Электрополировка – процесс, обратный гальванопокрытию
Электротипия – использование гальванопластики для изготовления печатных форм.
Золочение , гальванопокрытие , анодирование , электролиз – нанесение материала на электрод.
Изоэлектрическая фокусировка, также известная как электрофокусировка – похожа на гальванопокрытие, но разделяет молекулы
Металлизация , гальванопокрытие , центрифугирование – общие термины для обозначения нанесения металлического покрытия на неметаллы.

Резка

Электроэрозионная обработка (ЭЭО)
Лазерная резка
Механическая обработка – механическая резка и формовка металла, которая влечет за собой потерю материала.
Газокислородная сварка и резка
Плазменная резка
Распиловка
Стрижка
Гидроабразивная резка – резка материалов струей воды очень высокого давления.

Металлообработка

Цементация , дифференцированная закалка , дробеструйная обработка – создание износостойкой поверхности
Литье – формование жидкого материала путем заливки его в формы и застывания.
Высечка – «форма» или «штамп» надавливается на плоский материал, чтобы вырезать, надрезать, пробить или иным образом придать материалу форму.
Электродуговая печь — сверхвысокотемпературная обработка
Ковка – формовка металла с помощью тепла и молота.
Гидроформовка – трубка из металла расширяется в форме под давлением.
Дисперсионное твердение – термическая обработка, используемая для упрочнения пластичных материалов.
Прогрессивная штамповка – изготовление деталей из полосы или рулона.
Пескоструйная обработка – очистка поверхности песком или другими частицами.
Плавка и прямое восстановление – извлечение металлов из руд
Пайка , пайка , сварка — процесс соединения металлов.
Штамповка
Сталеплавильное производство – превращение «чугуна» из выплавленного сырья в сталь
Полировка в барабане – для полировки
Упрочнение – повышение прочности металлов, сплавов и т. д.

Железо и сталь

Конвертерное кислородное производство стали
Бессемеровский процесс
Доменная печь – производство чугуна
Каталонская кузница , мартеновская печь , кричная печь – производили кованое железо
Процесс цементации
Тигельная сталь
Прямое восстановление – полученное железо прямого восстановления
Плавка — процесс использования печей для производства стали, меди и т. д.

Формовка

Физическое формование материалов путем придания им жидкой формы с помощью формы.

Выдувное формование, как в производстве пластиковых контейнеров или стеклянной тары — изготовление полых предметов путем выдувания их в форму
Литье , литье в песчаные формы – формование расплавленного металла или пластмассы с помощью формы.
Компрессионное формование
Спекание , порошковая металлургия – изготовление предметов из металлического или керамического порошка.

Разделение

Многие материалы существуют в нечистом виде. Очистка или разделение обеспечивает получение пригодного к использованию продукта.

Измельчение – уменьшает размер физических частиц (находится между дроблением и помолом)
Процесс Фраша – для извлечения расплавленной серы из земли
Пенная флотация , процесс флотации – разделение минералов посредством флотации.
Жидкостно-жидкостная экстракция – растворение одного вещества в другом

Дистилляция

Дистилляция — это очистка летучих веществ путем испарения и конденсации.

Аддитивное производство

В аддитивном производстве материал постепенно добавляется к детали до тех пор, пока не будут получены желаемая форма и размер.

Нефть и органические соединения

Природа органической молекулы позволяет преобразовывать ее на молекулярном уровне для создания различных продуктов.

Алкилирование – переработка сырой нефти
Процесс Бертона – крекинг углеводородов
Крекинг (химия) – общий термин для обозначения расщепления более крупных молекул.
Кумольный процесс – получение фенола и ацетона из бензола
Реакция Фриделя–Крафтса , реакция Кольбе–Шмитта
Метатезис олефинов , термическая деполимеризация
Оксо-процесс – производит альдегиды из алкенов
Полимеризация
Процесс гидроксиламина Рашига – производит гидроксиламин , предшественник нейлона.
Переэтерификация – органические химикаты

Организовано по продукту

Алюминий – ( процесс Холла-Эру , процесс Девиля , процесс Байера , процесс Вёлера )
Аммиак , используемый в удобрениях – ( процесс Габера )
Бром – ( процесс Доу )
Хлор , используемый в химикатах – ( хлорщелочной процесс , процесс Уэлдона , процесс Хукера )
Жир – ( вытапливание )
Удобрение – ( нитрофосфатный процесс )
Стекло – ( процесс Пилкингтона )
Золото – ( бактериальное окисление , процесс Паркса )
Графит – ( процесс Ачесона )
Тяжелая вода , используемая для очистки радиоактивных продуктов – ( сульфидный процесс Гирдлера )
Водород – ( реакция конверсии водяного газа , паровой риформинг )
Свинец (и висмут ) – ( электролитический процесс Беттса , процесс Беттертона-Кролла )
Никель – ( процесс Монда )
Азотная кислота – ( процесс Оствальда )
Бумага – ( варка целлюлозы , крафт-процесс , машина Фурдринье )
Резина – ( вулканизация )
Соль – ( процесс Альбергера , процесс выпаривания Грейнера )
Полупроводниковые кристаллы – ( метод Бриджмена–Стокбаргера , метод Чохральского )
Серебро – ( процесс Патио , процесс Паркса )
Карбид кремния – ( процесс Ачесона , процесс Лели )
Карбонат натрия , используемый для мыла – ( процесс Леблана , процесс Сольве , процесс Леблана-Дикона )
Серная кислота – ( процесс свинцовой камеры , контактный процесс )
Титан – ( процесс Хантера , процесс Кролла )
Цирконий – ( процесс Хантера , процесс Кролла , процесс Ван Аркеля – де Бура )

Список по процессам:

Процесс Альбергера , процесс выпаривания Грейнера – производит соль из рассола
Бактериальное окисление – используется для получения золота
Процесс Байера – извлечение алюминия из руды
Хлорщелочной процесс , процесс Уэлдона – для производства хлора и гидроксида натрия
Процесс Dow – производство брома из рассола
Процесс Formox – окисление метанола с получением формальдегида
Сульфидный процесс Гирдлера – для производства тяжелой воды
Процесс Хантера , процесс Кролла – производит титан и цирконий
Промышленная переработка – отделение жира от костей и белка
Процесс свинцовой камеры , контактный процесс – производство серной кислоты
Процесс Монда – никель
Нитрофосфатный процесс – ряд аналогичных процессов производства удобрений.
Процесс Оствальда – производит азотную кислоту
Упаковка
Процесс Пиджона – производит магний, восстанавливая оксид с помощью кремния.
Паровой риформинг , реакция конверсии водяного газа – получение водорода и оксида углерода из метана или водорода и диоксида углерода из воды и оксида углерода.
Вакуумная металлизация – финишный процесс
Процесс Ван Аркеля–де Бура – для производства титана, циркония, гафния, ванадия, тория или протактиния

Смотрите также

Ссылки

^ "Доменная печь". Science Aid. Архивировано из оригинала 17 декабря 2007 года . Получено 30 декабря 2007 года .