Ионообменные смолы представляют собой искусственные полимерные мелкие комкообразных гранулы, например с сополимера стирола с дивинилбензолом. Поверхность их обработана таким образом, что на ней содержится большое количество групп типа или, способных к течению ионообменных взаимодействий:
(8)
Ионообменная смола не растворяется в воде и потому как физическое тело не расходуется. Однако ее обменная способность за счет протекания реакции постепенно исчерпывается, то есть как реагенты ионообменные смолы являются расходными материалами. При этом такие материалы несложно принудительно восстановить в первоначальное состояние.
. (9)
Частный случай составляют производства, построенные на полном (по технологическим возможностям) рецикл веществ-реагентов. Наиболее известным промышленное получение натрия гидрокарбоната (питьевой соды) аммиачным методом (метод Сольве). В этой технологии аммиак применяется как вещество, которое:- переводит углерода (IV) оксид в состояние гидрокарбоната аммония, реакция (10);
- вместе с тем не входит ни в каком виде в состав целевого продукта, реакции (11) или (12).
, (10)
, (11)
. (12)
Поскольку аммиак, является синтетическим веществом, которое имеет свою себестоимость, и небезопасный по отношению к окружающей среде, его не просто отделяют от целевого продукта, но и регенерируют в полном объеме (за вычетом неизбежных технологических потерь) и возвращают в цикл.
. (13)
Таким образом, опираясь на специфические химические и физические свойства аммиака (с водой образует слабое основание, является в условиях окружающей среды летучей веществом) аммиак, который в технологическом процессе расходуется и как физическое тело и как реагент, регенерируется (реакция (13)) в первоначальное состояние в полном объеме так же и как физическое тело и как реагент.
Двойственность проявлений реагентов и материалов - участников химико-технологичного процесса должно быть обязательно учтено при расчете расходных коэффициентов, составлении материальных и тепловых балансов, разработке технологических схем (защита катализаторов от механического разрушения, защита катализаторов от ядов, регенерация ионообменных смол, регенерации, обезвреживания или утилизации отработанных сорбентов), создание циклических потоков или полного рецикла.
Рассмотрение двойных проявил поведения веществ-участников взаимодействий в химико-технологическом процессе дает возможность расширить критерии для:- обучение созданию алгоритмов построений технологических схем химических производств;
- алгоритмизации создания новых химических технологий;
- обновления или усовершенствования существующих химических технологий;
- создание программных экспертных систем, на основе которых возможно на высоком уровне надежности создавать схемы технологических производств при минимальном участии эксперта-человека.
Библиографический список
1. Яворський В.Т. Загальна хімічна технологія /В.Т. Яворський, Т.В. Перекупко, З.О. Знак та ін. - Львів: Львівська політехніка, 2014. - 540 с.
2. Вакк Э. Г. Получение технологического газа для производства аммиака, метанола, водорода и высших углеводородов: теоретические основы, технология, катализаторы, оборудование, системы управления: учебное пособие / Э. Г. ВАКК, Г. В. Шуклин, И. Л. Лейтес. - Москва: 2011. - 478 с.