Химико-технологические процессы играют важную эконо­мическую роль в народном хозяйстве страны, так как лежат в основе производства важнейших традиционных материалов: الحديد, الصلب, النحاس, الزجاج, цемента, الالياف الكيماوية, البلاستيك, каучука и резины, الأسمدة المعدنية, бензи­на, кокса и новых видов сырья и материалов, заменяющих природные и применяющихся в различных отраслях промыш­ленности. Большое достоинство химико-технологических про­цессов состоит также и в том, что они совершенствуют произ­водство, улучшают его технико-экономические показатели. Велика роль этих процессов в создании энёрго-, трудо- и ре­сурсосберегающих технологий. В настоящее время принята следующая классификация химико-технологических процессов:

1. По агрегатному состоянию взаимодействующих веществ: و) однородные провесы (томленные); ب) неоднородные процессы (гетерогенное).

2. По значению параметров технологического режима: و) низкотемпературные и высокотемпературные; ب) каталити­ческие и некаталитические; في) протекающие под вакуумом, нормальным и высоким давлением; ز) с низкой концентра­цией вещества и высокой концентра­цией вещества.

3. По характеру протекания процессов во времени: و) периодические; ب) непрерывные);

4. По гидродинамическому режиму — две предельных случая перемешивания реагирующих компонентов с продуктами реак­ции: و) полное смешение; ب) идеальное вытеснение, при котором исходная смесь не перемешивается с продуктами реак­ции.

5. По температурному режиму: و) изотермические процессы (температура постоянна во всем реакционном объеме); ب) адиабатические процессы (нет отвода или подвода тепла); في)политермические процессы, (тепло частично отводится или компенсируется подводом; температура в реакционном аппа­рате изменяется неравномерно).

6. По тепловому эффекту процессы делятся на: و) экзотермические (с выделением тепла); ب) endothermic (с поглощением тепла).

К прогрессивным химико-технологическим процессам относятся биохимические, радиационно-химические, фотохимические и плазмохимические процессы.

Эти процессы сходны с каталитическими по механизму ускорения химических реакций, которые с участием соответст­вующих возбудителей идут по иному пути, чем в их отсут­ствие. Возбудителями служат световые излучения (фотохи­мические процессы), ионизирующие излучения высокой энер­гии (радиационно-химические процессы) и биохимические катализаторы — ферменты микроорганизмов.

Применение биохимических, процессов в химической тех­нологий имеет особенно большое будущее. В живой природе под действием высокоактивных; биологических катализаторов — ферментов и гормонов — происходят всевозможные био­химические и каталитически/реакции. Они происходят в ат­мосферных условиях (без повышения температуры, давле­ния) с высоким выходом.

Техническая микробиология изучает новые, биохимичес­кие методы производства самых разнообразных химических продуктов. بالفعل, сейчас осуществлены на практике микробио­логические синтезы антибиотиков, витаминов, гормонов. Особенно важное значение имеет, использование биохимичес­ких методов. Для синтеза пищевых продуктов, в частности белков. معروف, что в мире ощущается недостаток белко­вых продуктов и одним из основных путей расширения пи­щевых ресурсов является реализация производства белков биохимическими методами с помощью микроорганизмов.

В промышленности давно используется следующие биохимичес­кие процессы — биологический синтез белковых кормовых дрожжей, различные формы брожения с получением спиртов и кислот, биологическая отчистка сточных вод и т.п.

В настоящее время применяется синтез различных белко­вых материалов в промышленных масштабах народного хо­зяйства, в основном микробиологическом синтезом; фермен­тными системами микроорганизмов, а также промышленное использование микробиологического синтеза белков из лег­ких масел, нормальных парафинов, الميثانول, этанола, ук­сусной кислоты и других органических соединений, получаемых преимущественно из нефти. Используя для микpoбиологического синтеза всего 4% современной мировой добычи нефти, можно обеспечить белковый рацион 4 مليار. الناس, ie. почти все население земного шара.

С помощью некоторых бактерий, усваивающих водород, вовлечь в реакцию кислород и атмосферный диоксид да, при этом получить формальдегид и воду. وهكذا, бактерии синтезируют очень нужный для химической промышленности формальдегид и очищают воздух от двуокиси углерода.

وبالإضافة إلى ذلك, сами бактерии могут быть использованы для производства кормов, так как наполовину состоят из полноценного белка.

Микробиологические процессы широко применяются в гидролизной промышленности при сбраживании сахаристых веществ в получении спиртов, виноделии, изготовлении кормовых дрожжей, в сыроварении, при обработке кож и т.п.

Биохимические процессы используется также для извлечения белков и углеводов из травы, древесных и сельскохозяйственных отходов, изготовления искусственной пищи из
الطحالب (هذه, как хлорелла), синтеза пищевых масел, сахаров, الدهون.

Радиационно-химические процессы происходят при дей­ствии ионизирующих излучений высокий энергии — электромагнитных - излучений (рентгеновское излучение, -الإشعاع) и заряженных частиц высокой энергии (ускоренные электроны, ز- и а- الجسيمات, النيوترونات). При облучении ре­агирующих веществ сначала происходит столкновение заря­женных частиц с молекулами веществ с образованием неста­бильных активированных молекул; последние распадаются на атомы или взаимодействуют с невозбужденными молеку­лами, образуя ионы и свободные радикалы, التي, взаимо­действуя друг с другом или с непревращенными молекулами, образуют конечные продукты.

Радиационно-химические про­цессы протекают с высокой скоростью, так как энергия акти­ваций резко снижается по сравнению с реакциями неактиви­рованных молекул, энергетический барьер радиационно-хи­мических реакций невелик (عن 20 — 40 kJ/mol), поэто­му радиационно-химические процессы могут осуществляться при относительно низких температурах.

В промышленности применяют многие реакции органического синтеза — галогенирования, сульфирования, окисле­ния, присоединения по двойной связи и др. Большое значе­ние радиационные методы имеют в технологии высокомолекулярных соединений, особенно в целях повышения механической прочности и термической стойкости полимеров путем “сшивания” الجزيئات.

В настоящее время применяется процесс радиационной вулканизации каучука; разработаны радиационно-химические методы производства прочных и термостойких изделий из полимеров (пленки, الأنابيب, кабельная изоляция и др.).

Фотохимические реакции происходят в природе и срав­нительно давно используются промышленностью. Фотохими­ческими называются реакции, вызываемые и ускоряемые действием света. Их элементарный механизм состоит в акти­вации молекул при поглощении фотонов. Большинство промышленных фотохимических реакций происходит по цепному механизму, ie. الجزيئات, поглотившие фотон, диссоцииру­ют, и активированные атомы или группы атомов служат ини­циаторами вторичных реакций.

По такому типу протекают галогенирование углеводородов и других веществ, синтез полистирола, сульфохлорирование парафинов и т.п. Природ­ный фотосинтез требует непрерывного подвода световой энергии. Синтез углеводородов из диоксида углерода воздуха совершается под действием солнечного совета, поглощаемого пигментом растений — хлорофиллом (диалог гемоглобина крови).

Квант лучистой энергии, поступая в реакционную смесь при е< облучении, هو “активной частицей”, передающей свою энергию для возбуждения атомов и моле­кул. Величина кванта энергии должна быть соответствующей энергии активации, это определяется длиной волны излучения.

لذا, على سبيل المثال, يعرف, что фотобумагу проявляют при красном свете, так как длина волны красного излучения большая, и квант энергии недостаточен для возбуждения ре­акции разложения бромида серебра.

Механизм фотохимических реакций может быть различен: 1) реакция возможна, но идет с очень малой скоростью. Под действием излучения концентрация активных частиц увели­чивается, реакция переходит в режим цепных и идет само­произвольно с увеличивающейся скоростью. على سبيل المثال, смесь Н₂ и С1₂ может сохранятся очень долго, но при ультрафиоле­товом облучении она реагирует со взрывом.

Для реакций этого типа квантовый выход очень высокий. Квантовый вы­ход—это отношение числа полученных молекул к числу по­глощенных квантов энергии ; 2) реакция невозможна без дополнительного поступления энергии в систему. Бели эта энергия поступает в виде излучения, то квантовый выход близок или равен единице (фотосинтез в растениях).

Квантовый выход может быть и меньше единицы, если кванты лучистой анергии расходуются на побочные процес­сы» Примером применения фотохимических процессов в ма­шиностроении и приборостроении является фототравление, когда под действием ультрафиолетового излучения ускоряет­ся процесс растворения металла или полупроводника в тон­ком слое травителя.

При фотокаталитических процессах фотоны поглощаются не реагентами, а катализаторами, ускоряющими химическую реакцию, ie. реакция ускоряется в результате суммарного действия катализатора и световой энергии.

Плазмохимические процессы возможны при сильном на­гревании веществ, в процессе которого происходит термичес­кая диссоциация, и молекулы газовой фазы разлагаются на атомы, превращающиеся затем в ионы. Плазма — это иони­зированный газ, содержащий заряженные частицы: газовые ионы и свободные электроны. Вследствие ионизации плазма электропроводка, но она электронейтральна, так как поло­жительные заряды ионов и отрицательные(الإلكترونات)в сред­нем взаимно нейтрализуются. Высокие температуры, при которых возникает плазма, создаются в электрической дуге в зоне газовых разрядов, при ядерных реакциях и др.

Плазму условно разделяют на низкотемпературную (t 10³-10⁵ إلى) и высокотемпературную (t 10⁶— 10⁸ إلى). В химической промышленности используется низкотемпературная плазма, в которой кроме газовых ионов и свободных электронов, содер­жатся недиссоциированные молекулы. Молекулы и свобод­ные радикалы в плазме вступают в химические реакции, скорость которых весьма велика вследствие активирующего действия высокой температуры. Плазмохимические процессы интенсифицируют химические реакции, а потому являются перспективными.

В плазме целесообразно проводить эндотермические хими­ческие реакции, для которых равновесный -выход продукта максимален при высоких температурах. Плазмохимические процессы — получение ацетилена и технического водорода из метана природного газа; этилена и водорода на углеводородов нефти; синтез цианистого водорода из азота и углеводо­родов; получение пигментного диоксида титана и др.

Большое будущее имеет осуществление процесса прямого синтеза оксида азота в плазме из атмосферного воздуха. Этот способ заменит многостадийный метод синтеза и окисления аммиака.