- •Введение
- •Основные закономерности химико-технологического процесса.
- •Основные технологические понятия.
- •Технологическая схема.
- •Равновесие в химико-технологическом процессе.
- •Скорость химико-технологических процессов.
- •Кинетика гетерогенных химических реакций.
- •1. Теоретические основы составления балансов хтп.
- •1.1. Классификация хтс:
- •О тсюда
- •1.5. Общие принципы составления материальтного и теплового баланса.
- •1.6. Классификация систем по виду уравнения Данкелера.
- •1 .7. Использование уравнения Дамкелера для составления математической модели хтп.
- •1.8. Совместимость понятий при рассмотрении хтп.
- •2. Катализ в химической технологии.
- •2.2. Гомогеный катализ и его скорость.
- •Способы осуществления экзотермической каталитической реакции по линии оптимальных температур.
- •Химические реакторы.
- •Основные требования к промышленным реакторам.
- •Технологическая классификация.
- •Математические модели основных типов химических реакторов.
- •Реактор периодического действия (рпд).
- •Реакторы непрерывного действия.
- •С с равнение трёх типов реакторов.
- •Каскад реакторов идеального смешения.
- •4. Реальные химические реакторы.
- •4.1.Масштабирование реальных химических реакторов.
- •4.2.Типовые конструкции химических реакторов.
- •4.3.Реакторы для проведения гомогенных реакций в жидкой фазе.
- •4.4.Реакторы для проведения реакций в системе газ/жидкость.
- •4.5.Реакторы для проведения реакций в системе газ/твёрдая фаза.
- •4.6.Реакторы для проведения газовых реакций.
- •4.7.Промышленные печи.
- •5.Сырьё, вода и энергия в химической промышленности.
- •5.1.Сырьё.
- •5.2.Вода.
- •6.Технология серной кислоты.
- •6.1.Нитрозный способ образования серной кислоты.
- •6.2.Контактный метод получения серной кислоты.
- •6.3.Метод двойного контактирования.
О тсюда
Рассуждая аналогично приходим к для потока компонента:
если ещё и ХР, то уравнение (2) относится к каждому химическому элементу.
Для потока тепла:
Е сли в системе нет ХР и она не совершает работы:
h - удельная энтальпия,
Баланс в закрытой в Дж, открытой в Вт.
Е сли система открытая и она производит работу или её нагревают (охлаждают):
Q - подводимое тепло, L - отвод тепла или совершение работы.
Если в системе будет происходить ещё и ХР:
Qэкзо и Qэндо - тепло от экзо- и эндотермических реакций соответственно.
1.5. Общие принципы составления материальтного и теплового баланса.
Необходимо выразить все поступающие количества в какой - либо одной системе мер и суммировать их, затем все выходящие из системы количества выразить в той же самой системе мер и суммировать их. После этого обе стороны баланса надо сравнить на счёт расхождений.
Причины расхождения баланса:
-
На практике работают не с чистыми компонентами, т.к. исходноё сырьё загрязнено;
-
В ходе реального процесса возможны потери;
-
Если в ходе составления баланса необходимо использовать физико - химические данные, по возможности одним справочником;
-
Если баланс составляют на основе данных анализов, то вследствии погрешностей могут возникнуть “нестыковки”.
М атериальный баланс - вещественное выражение закона сохранения. Для закрытых систем он составляется в расчёте на технологическую операцию.
баланс составляют только в единицу массы.
Д ля открытых (поточных) систем баланс составляют в единицу времени:
Виды балансов:
По области применения:
-
Баланс части элемента процесса (аппарата, реактора);
-
Баланс всего элемента процесса (отделение абсорбции);
-
Баланс многих элементов прцесса (баланс цеха);
-
Баланс всех элементов процесса (завода);
-
Баланс отрасли страны.
По веществам учавствующим в ХТП:
-
Бруто баланс - всех материальных потоков;
-
Частный баланс - одного или нескольких компонентов;
-
Элементный баланс - по химическому элементу.
По форме:
-
В виде уравнения;
-
В виде таблици;
-
В виде диаграмм.
1.6. Классификация систем по виду уравнения Данкелера.
-
З акрытая система.
-
Открытая система.
При стационарном режиме:
-
Стационарная система.
-
Периодический.
-
Непрерывный.
Периодический процесс - характеризуется разовой загрузкой исходного реагента, последующей обработкой до заданной степени превращения и одновременной выгрузкой прдуктов из системы (аппарата).
Ёмкость реактора с перемешивающим устройством.
Технологическая переменная = f(), но не места (пространства).
С учётом обязательного наличия перемешивающего устройства в аппарате считают, что технологическая переменная в каждый данный момент времени одинакова во всех точках.
1 свойство периодического процесса: технологическая преременная = f(),но не пространства;
2 свойство периодического процесса: для периодического процесса характерно наличие цикличности.
з – врезагрузки;
обр - врея обработки, до заданного Х;
- время выгрузки;
чист - время очистки аппарата.
Определение периодичности процесса соответствует определению нестационарности закрытой системы.
Н епрерывный процесс может быть осуществлён как в аппарате ёмкостного типа, так и в аппарате трубчатого типа.
Технологическая переменная = f(пространства).
Непрерывный процесс характеризуется постоянным вводом реагента при постоянном выводе продуктов.
пуск - время пуска, в период пуска нестационарный;
стац - время стационарного периода работы непрерывного процесса;
ост - период остановки.
Стационарный режим работы является частным случаем непрерывного процесса.
Достоинства непрерывных процессов:
-
Технологические процессы переработки протекают одновременно со вспомогательными и транспортными операциями. Это позволяет обеспечить высокую производительность и исключить простой оборудования;
-
Свойство постоянства переменной в данной точке аппарата во времени значительно чаще автоматизировать процесс и позволяет иметь постоянство качества продуктов и отхода;
-
Минимальные расходные коэффициенты по сырью, теплу, энергии и т.д. (в следствии низкая себестоимость продукта).
Достоинства непрерывных = недостатки периодических:
-
В периодическом процессе можно получить продукт более высокого качества;
-
В случае аварийной ситуации: легче остановить, значительно меньше будут потери;
-
Периодические процессы в основном используют для малотоннажных производств;
-
Легко переходить с одного вида продукции на другой.