Промышленные процессы

Промышленные процессы — это процедуры, включающие химические , физические , электрические или механические этапы, способствующие производству изделия или изделий, обычно выполняемые в очень больших масштабах. Промышленные процессы являются ключевыми компонентами тяжелой промышленности.

Химические процессы по основному исходному материалу

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

Цемент (паста внутри бетона)

Кальцинирование – известняк , который в основном состоит из окаменевшего карбоната кальция (CaCO₃ ), при высоких температурах распадается на пригодный для использования оксид кальция (CaO) и углекислый газ (CO₂ ), который выделяется в качестве побочного продукта . Эта химическая реакция, называемая кальцинированием, играет наиболее важную роль в создании цемента (пасты внутри бетона ). Реакция также важна для обеспечения того, чтобы оксид кальция действовал в качестве химического флюса (удаления примесей) в доменной печи .

CaCO ₃ (тв) → CaO(тв) + CO ₂ (г)

Сталь

Плавка — внутри доменной печи окись углерода (CO) выделяется при сжиганиикокса ( высокоуглеродистое производное угля ) и удаляет нежелательный кислород (O) из руды . CO₂ выделяется как побочный продукт, унося кислород и оставляя после себя желаемый чистый металл. В частности, выплавка чугуна — это способ производства стали (в основном железа с небольшим количеством углерода) 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 реакции высокотемпературного 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)

Удобрения

Процесс Габера – Атмосферный азот (N₂ ) отделяется с получением аммиака (NH₃ ), который используется для производства всех синтетических удобрений . В процессе Габера используется ископаемый источник углерода, обычно природный газ , для получения CO для реакции конверсии вода-газ , в результате чего образуется водород (H₂ ) и выделяется CO₂ . H₂ используется для разрыва прочной тройной связи в N₂ с получением промышленного аммиака .

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)

N ₂ (г) + 3 H ₂ (г) → 2 NH ₃ (г)

Другие химические процессы

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

Электролиз

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

Электролитический процесс - любой процесс, использующий электролиз.
Электрофоретическое осаждение – электролитическое осаждение коллоидных частиц в жидкой среде.
Электрополировка - обратная сторона гальваники.
Гальванопластика – использование гальванотехники для изготовления печатных форм.
Золочение , гальваническое покрытие , анодирование , электролизирование – нанесение материала на электрод.
Изоэлектрическая фокусировка , также известная как электрофокусировка - похожа на гальванику, но разделяет молекулы.
Металлизация , гальваническое покрытие , центрифугирование – общие термины для нанесения на неметаллы металлического покрытия.

Резка

Электроэрозионная обработка (ЭЭО)
Лазерная резка
Механическая обработка - механическая резка и формовка металла, сопровождающаяся потерей материала.
Газокислородная сварка и резка
Плазменная резка
Распиловка
стрижка
Гидроабразивная резка – резка материалов струей воды очень высокого давления.

Металлообработка

Цементация , дифференциальная закалка , дробеструйная обработка – создание износостойкой поверхности.
Литье - придание жидкому материалу формы путем заливки его в формы и затвердевания.
Высечка - «форма» или «матрица» прижимается к плоскому материалу, чтобы вырезать, надрезать, пробивать и иным образом придавать материалу форму.
Электродуговая печь — сверхвысокотемпературная обработка
Ковка – обработка металла с помощью тепла и молота.
Гидроформовка – металлическая трубка расширяется в форму под давлением.
Дисперсионное твердение - термическая обработка, используемая для упрочнения ковких материалов.
Прогрессивная штамповка – производство деталей из полосы или рулона.
Пескоструйная очистка – очистка поверхности песком или другими частицами.
Плавка и прямое восстановление – извлечение металлов из руд
Пайка , пайка , сварка – процесс соединения металлов.
Штамповка
Сталеплавильное производство – превращение «чушкового чугуна» из плавки в сталь.
Барабанная полировка – для полировки
Наклеп – придание прочности металлам, сплавам и т. д.

Железо и сталь

Конвертерное производство стали
Бессемеровский процесс
Доменная печь – производство чугуна
Каталонская кузница , мартеновская печь , блюмери – производство кованого железа.
Процесс цементации
Тигельная сталь
Прямое восстановление – производство железа прямого восстановления.
Плавка — процесс использования печей для производства стали, меди и т. д.

Молдинг

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

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

Разделение

Многие материалы существуют в нечистой форме. Очистка или разделение дает пригодный к употреблению продукт.

Измельчение – уменьшает размер физических частиц (существует между дроблением и измельчением)
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.

Производство добавок

При аддитивном производстве материал постепенно добавляется к изделию до тех пор, пока не будет получена желаемая форма и размер.

Нефть и органические соединения

Природа органической молекулы означает, что ее можно трансформировать на молекулярном уровне для создания целого ряда продуктов.

Алкилирование – переработка сырой нефти
Процесс Бертона – крекинг углеводородов
Крекинг (химия) – общий термин для разрушения более крупных молекул.
Кумоловый 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 Велера )
Аммиак , используемый в удобрениях – ( процесс Габера )
Бром – ( процесс Доу )
Хлор , используемый в химикатах – ( хлорщелочной процесс , процесс Велдона , процесс Хукера )
Жир – ( рендеринг )
Удобрения – ( нитрофосный процесс )
Стекло – ( процесс Пилкингтона )
Золото – ( бактериальное окисление , процесс Паркса )
Графит – ( процесс Ачесона )
Тяжелая вода , используемая для очистки радиоактивных продуктов – ( сульфидный процесс Гирдлера )
Водород – ( реакция водно-газовой конверсии , паровой риформинг )
Свинец (и висмут ) – ( электролитический процесс Беттса , процесс Беттертона-Кролла )
Никель – ( процесс Монда )
Азотная кислота – ( процесс Оствальда )
Бумага - ( целлюлоза , 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 Сольвея , процесс Леблана-Дикона )
Серная кислота – ( процесс в свинцовой камере , 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 производства золота.
Процесс Байера – извлечение алюминия из руды
Хлощелочной процесс , Процесс Велдона – для получения хлора и гидроксида натрия.
Процесс Доу - производит бром из рассола.
Процесс Формокс - окисление метанола с получением формальдегида.
Сульфидный процесс Гирдлера - для производства тяжелой воды
Процесс Хантера , Процесс Кролла — производят титан и цирконий.
Промышленная рендеринг – отделение жира от костей и белка
Свинцовый камерный процесс , контактный процесс – производство серной кислоты
Процесс Монда – никель
Нитрофофорный процесс - ряд аналогичных процессов производства удобрений.
Процесс Оствальда - производит азотную кислоту.
Упаковка
Процесс Пиджена - производит магний, восстанавливая оксид с помощью кремния.
Паровой риформинг , реакция конверсии водяного газа – производят водород и окись углерода из метана или водород и диоксид углерода из воды и оксида углерода.
Вакуумная металлизация – финишный процесс
Процесс Ван Аркеля – де Бура - для производства титана, циркония, гафния, ванадия, тория или протактиния.