|
|
Jeśli definicję nauk stosowanych, do których należy technologia chemiczna określają zasady, którymi się kieruję jej badacze i praktycy, to dostrzec można istnienie granicy, nieostrej zresztą, która oddziela od siebie dwa różne okresy. W obu tych okresach zasady te różnią się.
W roku 1967, z górą trzydzieści lat temu w podręczniku pod tytułem: "Podstawy ogólne technologii chemicznej" [1] Stanisław Bretsznajder napisał na wstępie: "W przeciwieństwie do chemika, który potrafi wytworzyć w laboratorium pożądany produkt w malej ilości i w sposób często bardzo kosztowny, technolog ma za zadanie wytworzenie tego produktu w dużej skali przemysłowej w sposób możliwie najtańszy. Te dwie cechy technologii chemicznej: duża skala i położenie nacisku na stronę ekonomiczną zagadnienia powodują rozróżnienie pracy chemika - technologa i chemika w laboratorium".
Na początku XXI wieku należy zapytać, co to znaczy "w sposób możliwie najtańszy"? Czy koszty obciążenia środowiska naturalnego uwzględniać przy wyborze najtańszej metody?
Trzeba dodać zasadę, której przestrzeganie będzie obowiązywać każdego odpowiedzialnego technologa, projektującego proces przemysłowy; Ma on wytworzyć ten pożądany produkt w sposób, który nie obciąża środowiska naturalnego, który nie jest destrukcyjny dla zdrowia ludzkiego i dla przetrwania człowieka i innych gatunków zamieszkujących planetę.
Również pierwszy składnik definicji technologii chemicznej jako nauki stosowanej, którą podał Bretsznajder nie zawsze już można rozumieć tak samo jak on. Chodzi o "dużą skalę". Wytwarzanie produktu w dużej skali i w najtańszy sposób, to dwa warunki, których równoczesne spełnienie jest nadal pożądane. Niekiedy jednak, co może się wydawać paradoksem, zwycięża koncepcja wytwarzania produktu przemysłowego właśnie w mniejszej skali. Przykładem są małe huty stali i ich nieoczekiwany sukces ekonomiczny w Stanach Zjednoczonych w latach dziewięćdziesiątych XX wieku [2]. Skala produkcji jest w nich od 6 do 10 razy mniejsza niż w tradycyjnym procesie hutniczym. Surowcem wyjściowym dla małej huty nie jest ruda żelaza, lecz złom żelazny. W odróżnieniu od tradycyjnego procesu bardzo wysoką temperaturę wytwarza się tylko raz, na początku i nie obniża się jej. Pracę takiej mini-huty można zautomatyzować o wiele łatwiej, niż pracę huty tradycyjnej. Mimo, że związki zawodowe zdecydowanie zwalczają tego rodzaju pomysły, przewiduje się, że udział tych innowacji w produkcji stali w USA wzrośnie na początku XXI wieku do 50%, koszty produkcji są bowiem przy ich użyciu o połowę mniejsze, niż w tradycyjnym wytopie stali.
Wymóg dużej skali jako dotychczasowy dogmat technologii chemicznej może już wkrótce zostać zakwestionowany i tam, gdzie procesy technologiczne zaprojektowane w dawnych dziesięcioleciach znalazły się w konflikcie z realiami ekonomicznymi.
Poniższy cytat pochodzi z eseju Alvina i Heidi Toffler "Wojna i antywojna" [3]:
"W systemie trzeciej fali korzyści uzyskiwane przez zwiększenie skali produkcji często ustępują stratom, jakie powstają w wyniku złożoności firmy... Stara idea, że więcej zawsze znaczy lepiej, staje się coraz bardziej archaiczna."
Autorzy ci spostrzegają też, że "ekonomika wielkiej skali wypierana jest przez ekonomikę tempa".
Inne produkty, wytwarzane w o wiele mniejszej skali niż na przykład kwas siarkowy lub polietylen, to półprzewodniki [4] i nadprzewodniki [5]. Ich wzrastające znaczenie wynika z rosnącego zapotrzebowania, które zgłasza na nie nowoczesny przemysł.
Punktem wyjścia jest dla technologa koncepcja chemiczna otrzymania produktu lub produktów chemicznych.
Rozwinięcie koncepcji metody technologicznej w pierwszym etapie polega na jej podzieleniu na czynności jednostkowe. Te ostatnie z kolei można podzielić na operacje jednostkowe i procesy jednostkowe.
Nie jest to podział ostry. Kryterium zaliczenia czynności jednostkowej do jednej albo drugiej grupy stanowi cel tej czynności. Bretsznajder podaje przykład zastosowania tego kryterium [1]:
Oczyszczanie gazu przez absorpcję szkodliwych domieszek w wodzie możemy zaliczyć do operacji jednostkowych, mimo, że absorpcji tej mogą towarzyszyć reakcje chemiczne. Celem jest tu bowiem fizyczne oddzielenie zanieczyszczeń, a nie przeprowadzenie tych chemicznych reakcji i otrzymanie ich produktów.
Ale już absorpcja dwutlenku węgla w solance nasyconej amoniakiem jest procesem jednostkowym. Jest to jeden z ważnych procesów jednostkowych w metodzie Solvaya otrzymywania sody amoniakalnej. Celem tej czynności jest otrzymanie kwaśnego węglanu amonu NH4HCO3 i to ten cel sprawia, że nie zaliczymy jej do operacji jednostkowych, mimo, że udział zjawisk fizycznych jest tu znaczny.
Przykładami operacji jednostkowych są: mieszanie, filtracja, ogrzewanie, chłodzenie, krystalizacja i absorpcja. Wśród operacji jednostkowych można wyróżnić operacje, których istotą jest wymiana ciepła (ogrzewanie i chłodzenie) i takie, których istotą jest wymiana masy (krystalizacja i absorpcja).
Następne etapy w rozwinięciu koncepcji polegają na zaproponowaniu aparatów i urządzeń przemysłowych, które mają realizować procesy i operacje jednostkowe i na takim ich wzajemnym powiązaniu, aby utworzyły razem odpowiedni ciąg technologiczny. Wynikiem końcowym jest schemat technologiczny metody.
Zasady technologiczne, wspomniane już, jak również te, które będą opisane w następnych rozdziałach często wykluczają się wzajemnie. Dlatego na każdym etapie każdy krok stwarza okazje do wynalazczości i innowacji, a końcowy schemat zawsze powstaje w wyniku optymalizacji [6].
Technologia chemiczna nie może się też nie interesować pewnymi bardzo rozpowszechnionymi przemianami chemicznymi, takimi jak na przykład korozja chemiczna metali. Korozja wprawdzie nie jest celowo wywoływana, ale zachodzi wbrew woli ludzi, powodując znaczne straty i to nie tylko w przemyśle chemicznym.
Technologia chemiczna jest nauką stosowaną, interdyscyplinarną, która ma zaproponować warunki i schematy technologiczne otrzymywania żądanych produktów chemicznych w optymalny, przyjazny dla środowiska sposób, z uwzględnieniem odpowiedniej skali wytwarzania i po możliwych do zaakceptowania kosztach [7].
[1] S. Bretsznajder, W. Kawecki, S. Marcinkowski: "Podstawy ogólne technologii chemicznej", Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1973
[2] Peter F. Drucker, "Innowacja i przedsiębiorczość, praktyka i zasady", Państwowe Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa, 1992
[3] Alvin i Heydi Toffler: "Wojna i antywojna", Warszawskie Wydawnictwo Literackie Muza S.A., Warszawa 1997
[5] Superconductivity Books
[6] Process Design Notes - PFD Development, M.T. Tham, Dept. of Chemical and Process Engineering, University of Newcastle upon Tyne,1997,
[7] Edgar Bortel, Henryk Koneczny: "Zarys technologii chemicznej", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1992
Data ostatniej modyfikacji: