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). 

Общие требования к химическому производству: 
– получение в производстве необходимого продукта; 
– экологическая безопасность; 
– безопасность и надежность эксплуатации; 
– максимальное использование сырья и энергии; 
– максимальная производительность труда. 
Химическая промышленность потребляет довольно много энергии, 

чтобы обеспечить переработку сырья в продукты, – около 15 % всех 
энергоресурсов расходуется в этой области техники. Поэтому энергетическая 
система – важный и сложный элемент химического производства (
поз. 5). Энергия не столько потребляется непосредственно для получения 
продукта, сколько обеспечивает условия его производства. 
Кроме того, нередко химические превращения сопровождаются выделением 
энергии (экзотермические реакции). Поэтому энергетическая 
система должна обеспечивать не только распределение энергии по стадиям 
производства, но и по возможности возвращение ее после использования 
в переработке сырья. 

Кроме энергии, в химическом производстве используются вспомо-

гательные материалы. К ним относятся, например, сорбенты для 
очистки и выделения продуктов; вещества, с помощью которых создается 
среда, необходимая для протекания процессов, и др. Особое место 
занимает вода – она используется для охлаждения технологических потоков, 
выработки пара, растворения и разбавления технологических потоков. 
Потребление ее может быть значительным. Подготовка вспомогательных 
материалов и особенно водоподготовка – также очень важная 
и сложная часть химического производства. 

Сложное химическое производство невозможно эксплуатировать 

без системы управления (поз. 7). Она обеспечивает контроль за состоянием 
производства, проведением процессов при наилучших условиях, 
защиту от нежелательных (аварийных) ситуаций, пуск и остановку 
сложной системы. 

1.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 

Объектом изучения дисциплины «Основы технологии производ-

ства» является химическая технология.  

Слово «технология» греческого происхождения и имеет дословный 

перевод «наука о мастерстве». 

Поскольку для каждого вида производимого продукта (программ-

ное обеспечение, химический продукт, автомобиль, самолет и т. д.) требуется 
своя последовательность производимых операций, технологии 
различают по видам производственной деятельности – химическая технология, 
технология металлообработки и т. д. В химической технологии 
можно выделить, в частности, механические и химические технологии. 


Механическая технология изучает процессы, связанные с измене-

нием формы, внешнего вида и физических свойств перерабатываемого 
сырья главным образом путем механических операций. Например, изготовление 
изделий из древесины – деревообрабатывающие технологии, 
изготовление изделий из металла – машиностроение и т. д.  

Химическая технология изучает процессы, связанные с измене-

нием химического состава и свойств перерабатываемого сырья за счет 
протекания химических реакций. Исходя из этого, можно дать такое 
определение: химическая технология – наука о наиболее экономичных 
и экологически обоснованных методах массовой химической переработки 
сырья в продукты потребления и средства производства. Она изучает 
и разрабатывает совокупность физических и химических процессов 
и аппаратов, оптимальные пути осуществления этих процессов 
и управления ими в промышленном производстве различных веществ, 
продуктов, материалов и изделий. 

Задачи химической технологии как науки: 
1. Открытие общих закономерностей для каждого класса процес-

сов. 

2. Повышение эффективности использования сырья и энергии. 
3. Разработка энерготехнологических процессов. 
4. Отыскание методов ускорения химических реакций. 
5. Изучение химических превращений в сочетании с процессами 

массо- и теплопереноса. 

6. Отыскание оптимальных условий химического производства.