Основные технологические понятия.

Производительность – количество выработанного продукта или переработанного сырья в единицу времени (П). Максимальное П – называется мощностью

Формула

Интенсивность – П отнесенная к какой-то геометрической характеристике реактора (I):

.

Расходный коэффициент (по сырью, по электроэнергии, по воде и т.д.) – это количество всего этого, отнесенное к единице целевого продукта. В расходный коэффициент входят все затраты.

Все вышеперечисленные показатели характеризуют экономическую эффективность. Они не затрагивают физико-химическую сущность явлений, происходящих в аппаратах.

Степень превращения – доля исходного реагента, пошедшего на химическую реакцию. Степень превращения характеризует насколько полно в химической реакции используется химический реагент (х).

Необратимая химическая реакция:

.

Моль – количество граммов вещества равное его молекулярной массе.

Например, 1 моль Н₂О равен 18 граммам.

;

где:

N_A0 и N_B0 – число молей исходного реагента, взятого на осуществление реакции;

N_A и N_B - число молей исходного реагента, оставшихся после химической реакции.

Степень превращения может быть рассчитана по любому из исходных реагентов:

Выводы:

1. если реагенты взяты в стехиометрических количествах, то х_А=х_В;

2. если реагент В для проведения химической реакции взят в избытке, то х_Ах_В=1.

Обратимая химическая реакция:

Для такой реакции имеет место равновесная степень превращения – это максимально возможно допустимая степень превращения.

Если объем реакционной смеси постоянен, то количество молей может быть замещено на величину объемной концентрации, которая выражается либо в долях, либо в процентах.

Выход продукта бывает:

1. теоретический – это максимально возможный выход для данных внешних условий;

2. практический.

В зависимости от типа реакции различают выходы:

1. стехиометрический, когда реакция необратимая, он может быть рассчитан по уравнению химической реакции;

2. равновесный, когда реакция обратимая – это максимально возможный выход, который можно изменить за счет изменения внешних условий.

На практике – практический выход, он всегда меньше теоретического. Он представляет из себя: отношение количества реально полученного продукта к теоретическому:

Для необратимой реакции:

Вывод: выход численно равен степени превращения.

Для обратимой реакции: (*- обозначение для обратимой реакции)

Вывод: выход численно равен отношению реальной степени превращения к максимальной (равновесной) степени превращения.

Селективность по целевому продукту определяет эффективность осуществления целевой реакции наряду с побочными взаимодействиями ().

С учетом закона сохранения селективность по целевому продукту может быть записана следующим образом:

Вывод: если входе ХТП наряду с целевым продуктом образуется и побочный, то выход по целевому продукту будет зависеть не только от достигнутой степени превращения по исходным реагентам, но и от селективности:

Технологическая схема.

Любое химическое производство реализуется в виде технологической схемы производства.

Под технологической схемой производства понимают последовательное описание или изображение осуществляемых процессов и соответствующих им аппаратов. В целом технологическая схема должна нести следующую информацию:

1. о последовательности отдельных операций и взаимосвязях между ними;

2. данные о математическом и энергетическом балансе в целом по технологической схеме и ее отдельных аппаратах;

3. данные о типе, числе и основных размерах аппаратов и реакторов.

Технологическая схема может быть исполнена для изображения как действующих, так и проектируемых производств.

Классификация технологических схем:

1. по полноте описания:

а) полные, где имеется вся информация;

б) принципиальные, менее информированы, чем полные, но в них обязательно отражена взаимосвязь между аппаратами, последовательность осуществления операций, данные о типах аппаратов, информация о составе материальных потоков;

в) блок-схемы.

Видим движение материальных потоков, но не видим реакторов, их обвязку, и видим последовательность.

2. по количеству стадий переработки:

а) одностадийные – описывают одну стадию;

б) многостадийные – описывают несколько или все стадии данного химического производства.

3. по количестве целевых продуктов

а) разветвленные – получение нескольких целевых продуктов;

б) неразветвленные – получение одного продукта из нескольких продуктов.

4. по характеру движения реагентов через аппараты и реакторы:

а) открытые, когда все реагенты последовательно проходят цепочку аппаратов только один раз;

б) циклические, когда один из реагентов или продуктов или все проходят по аппарату несколько раз;

в) комбинированные.

Классификация продуктов и отходов химической технологии.

Основные вещества

Исходные вещества

Вспомогательные вещества

Технологический процесс

Выход из сферы производства Отход

Конечный продукт Побочный продукт

Целевой продукт

Конечный продукт

Полупродукт

Исходные вещества – это материалы, вводимые в процесс, над которым совершают технологические операции и которые претерпевают химические превращения входе процесса. К ним относятся, например, материалы, которые составляют материальную основу продукта.

Вспомогательные вещества – способствуют осуществлению процесса, например, катализаторы.

Конечный продукт – то, то получено в результате ХТП.

Полупродукт – продукт, не выходящий из сферы производства и участвующий в дальнейших стадиях.

Отход – конечный продукт, который либо не имеет достаточно материальной ценности, либо не находит применения в данной технологической схеме.