загрузка...
загрузка...
На головну

Поняття про хіміко-технологічному процесі

  1. I. 1. 1. Поняття про психологію
  2. I. 1. 3. Поняття про свідомість
  3. I.2.1) Поняття права.
  4. II. 4.1. Поняття про особистість в психології 1 сторінка
  5. II. 4.1. Поняття про особистість в психології 2 сторінка
  6. II. 4.1. Поняття про особистість в психології 3 сторінка
  7. II. 4.1. Поняття про особистість в психології 4 сторінка

У процесі хімічного виробництва вихідні речовини (сировина) переробляються в цільовий продукт. Для цього необхідно здійснити ряд операцій, що включають підготовку сировини для перекладу його в реакційно-здатне стан, власне хімічну взаємодію компонентів сировини і заключну обробку отриманої реакційної суміші. При цьому використовуються крім основних хімічних процесів різні фізичні процеси: перемішування, змішання, поділ, подрібнення і т.д.

Хіміко-технологічним процесом (ХТП) називається поєднання пов'язаних один з одним і що проводяться в певній послідовності хімічних, фізико-хімічних, фізичних і механічних операцій з метою отримання з сировини готового продукту. У загальному випадку ХТП складається з трьох взаємопов'язаних елементарних процесів:

1. Підготовка сировини до хімічної переробки.

А ? ® А

2. Хімічне перетворення підготовленої сировини в продукти реакції за двома схемами:

А® В, А® Д, або ¦В

А®

¦ Д

У реакційній суміші зазвичай відбувається кілька послідовних реакцій, що призводять до утворення основного (цільового) продукту і ряд побічних реакцій, що призводять до утворення побічних продуктів. Зазвичай при аналізі виробничих процесів враховуються не всі реакції, а ті, які мають вплив на кількість і якість основних продуктів.

3. Виділення цільового продукту з реакційної суміші і його очищення.

В® В ? і Д ® Д ?

 3 СТАДІЯ
 2 СТАДІЯ
 1СТАДІЯ
 А В + Д В ?

 А 'А ? ®

 Д ?

Ріс.1.3.1 Принципова схема ХТП

А ? - сировина до підготовки, А - підготовлену сировину, В + Д - реакційна суміш, В ? - виділений цільової продукт, Д ? - побічний продукт,

Таким чином, з трьох стадій ХТП перша і третя представляють фізичні процеси, друга - хімічний процес. Загальна швидкість технологічного процесу може лімітувати швидкістю однієї з трьох стадій. Як правило, ці елементарні процеси протікають з різною швидкістю. Тому загальна швидкість процесу лімітується швидкістю найбільш повільної стадії.

Ефективність здійснення ХТП вимагає дотримання деяких умов. Тому для кожного ХТП розробляється технологічний режим.

технологічним режимом називається сукупність параметрів, які забезпечують сталий і максимально ефективне проведення ХТП.

Параметром технологічного режиму називають величину, що характеризує будь-який пристрій або режим роботи апарату, яка у ролі основного показника їх дії. Параметр - величина кількісна і використовується для кількісної оцінки процесу. До основних параметрів ХТП відносяться: температура, тиск, концентрація реагентів, інтенсивність каталізатора, час контактування реагентів, об'ємна швидкість потоку реагенту, сила струму і т.д. Оптимальні умови проведення ХТП досягаються таким поєднанням його основних параметрів, при якому забезпечується найбільший вихід цільового продукту з високою швидкістю і найменшою собівартістю. Параметри технологічного процесу визначають принципи конструювання відповідних реакторів. Характер і значення параметрів технологічного режиму покладені в основу класифікації ХТП.

Однак всі параметри взаємопов'язані. Значна зміна одного з них тягне за собою різку зміну інших. Тому вибираються параметри, які надають вирішальний вплив.

Хімічні реакції складають основу ХТП. Хімічні реакції підрозділяються:

1) За фазового (агрегатному) станом взаємодіючих речовин: гомогенні (однорідні), гетерогенні (неоднорідні). гомогенними системами називаються такі системи, в яких все взаємодіючі речовини знаходяться в одній якій-небудь фазі - Г, Ж, Т. Наприклад, окислення NО в NО2 є однорідним гомогенним процесом, що протікає в газовій фазі.

NО (г) + О2 (Г) -2 NО2 (Г)

Гетерогенні системи включають 2 або більше фаз: Г-Ж, Г-Т, Ж-Ж (не змішуються) Ж-Т. У всіх гетерогенних системах є поверхню розділу фаз. Наприклад, поглинання сірчаного ангідриду SО3 водою з утворенням сірчаної кислоти Н24 протікає по реакції:

3 (Г) + Н2О (ж) - Н24 (Ж)

У гетерогенних багатофазних системах у взаємодії можуть перебувати речовини в газоподібному, рідкому і твердому стані.

В гомогенних системах реакції відбуваються зазвичай швидше, ніж в гетерогенних; механізм всього процесу простіше, управління процесом легше, тому технологи прагнуть до гомогенним процесам. Гетерогенні процеси більш поширені в промисловості.

2) За механізмом взаємодії реагентів: на гомолитически (окислювально-відновні) і гетеролітичні (кислотно-основні).

3) За перебігом у часі: на оборотні і не оборотні. Оборотними називаються такі реакції, в яких отримуються в результаті взаємодії вихідних речовин продукти починають реагувати між собою, знову утворюючи вихідні речовини

N2 + Н2 - NН3 + Q

Практично незворотними називають реакції, в яких рівновагу при певних умовах майже повністю зміщується в бік утворення продуктів реакції.

S + О2 > SО2 + Q

4) За знаком теплового ефекту: на екзотермічні - реакції, що йдуть з виділенням тепла і ендотермічні - реакції, що йдуть з поглинанням тепла. Наприклад, синтез аміаку N2 + Н2 - NН3 + Q -екзотерміческій процес; отримання окису азоту N2 + Про2 -2NО - Q - ендотермічний процес.

5) Щодо використання каталізатора: на каталітичні і не каталітичні.

7) За значенням температур: на низькотемпературні і високотемпературні.

7) За типом контакту реагентів в гетерогенній системі.

8) По виду реакції: на прості (одностадійні) і складні (багатостадійні). Простими називаються реакції для здійснення яких потрібна подолання тільки одного енергетичного бар'єру. Складні реакції включають в себе кілька послідовних чи паралельних реакцій.

®простие А ®

Хімічні реакції ® ®последовательние А®В®Д

®сложние® ®В

?®параллельние А®

®Д

Для дослідження ХТП найбільше значення має класифікація реакцій по фазовому стану системи, за умовами протікання, за типом контактів і за наявністю каталізатора. Саме від типу хімічної реакції залежить вибір конструкції апаратів і параметри технологічного режиму.

На конструкцію апаратів і швидкість процесів сильно впливає спосіб і ступінь перемішування реагентів. У свою чергу спосіб і інтенсивність перемішування реагують мас залежить від агрегатного стану останніх. Саме агрегатний стан реагуючих речовин визначає способи їх технологічної переробки та принципи конструювання апаратів. Тому прийнято ділити процеси і відповідні їм апарати, перш за все, по агрегатному стані взаємодіючих речовин. За цією ознакою всі системи взаємодіючих речовин і відповідні їм технологічні процеси діляться на гомогенні (однорідні) і гетерогенні (неоднорідні).

Якщо реагенти перед вступом в реакцію добре перемішати, то швидкість гомогенних процесів визначається швидкістю безпосередньо хімічного перетворення речовин. У гетерогенних процесах хімічні реакції зазвичай супроводжуються чисто фізичними проміжними стадіями, які визначать чи впливають на спостережувану швидкість процесу. У найпростішому випадку при протіканні гетерогенного хіміко-технологічного процесу можна виділити два елементарних процесу: дифузію речовин, що знаходяться водній фазі, до поверхні розділу фаз або від неї і хімічну реакцію всередині однієї з фаз. Залежно від того, який з елементарних процесів - дифузія або реакція-визначає швидкість ХТП, останні поділяють по області протікання. Наприклад, якщо визначальне значення на швидкість ХТП надає швидкість дифузії, то говорять про хіміко-технологічних процесах, що протікають в дифузійної області; якщо швидкість ХТП визначається швидкістю хімічної реакції, то процес протікає в кінетичній області. Методи і прийоми інтенсифікації ХТП, що протікають в дифузійної і кінетичної областях, зовсім різні. Знання області протікання процесу особливо важливо для аналізу гетерогенно-каталітичних процесів і управління ними.



Попередня   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   Наступна

Розділ 1 Основи хімічної технології | Людство і довкілля | Хімічна промисловість | Хімічна технологія | Перспективи розвитку хімічної технології | хімічна сировина | Основні показники хіміко-технологічного процесу | Характеристика гомогенних процесів | Гомогенні процеси в рідкій фазі | Закономірності проведення гетерогенних процесів |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати