ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о химико-технологических процессах Классификация и способы ведения химико-технологических процессов из "Процессы и аппараты химической промышленности Издание 2" Методы переработки, применяемые при получении многочисленных химических продуктов и изделий, весьма разнообразны. Характерной особенностью технологических процессов в химических производствах являются химические превращения, происходящие в результате химических реакций и приводящие к образованию веществ с отличными от исходных продуктов свойствами. Исходное сырье превращается в целевой продукт в результате химического взаимодействия, сопровождающегося изменением физико-химических свойств, структуры и агрегатного состояния вещества. Химическое превращение сопровождается физическими, химическими и тепловыми процессами, которые вместе с химической реакцией составляют химико-технологический процесс. [c.4] Химико-технологический процесс помимо собственно химического взаимодействия включает перемещение жидкостей и твердых материалов, измельчение твердых тел, хранение, сжатие и перемещение газов, нагревание и охлаждение веществ, разделение жидких и газовых неоднородных смесей, сушку и ряд других процессов. При этом способ проведения этих процессов часто определяет эффективность всего производства. Все стадии технологического процесса базируются на фундаментальных законах переноса массы, импульса и энергии, а также закономерностях химии, физики, механики и других разделов науки и техники. [c.4] Зто позволяет классифицировать производственные процессы получения различных химических продуктов по принципу физической аналогии и рассматривать однотипные процессы, а также аппараты для их проведения в специальной технической дисциплине Процессы и аппараты химической промышленности . В этом курсе изучаются основные химико-технологические процессы, типовые конструкции и принципы работы машин и аппаратов, в которых эти процессы проводятся. На основе этих знаний разрабатываются новые технологические процессы, осуществляются нх проверка в лабораторных условиях и промышленное внедрение. [c.4] Процессы химической технологии принято классифицировать в соответствии с законами, лежащими в их основе. Такая классификация позволяет выделить следующие группы процессов гидромеханические, тепловые, массообменные, механические и химические. [c.5] Гидромеханические процессы — в разделе Гидростатика рассматривают вопросы равновесия жидкостей в состоянии покоя, Гидродинамика — изучают движение жидкостей и газов, разделение жидких, газовых неоднородных систем, перемещение их через пористые перегородки и др. [c.5] Массообменные и диффузионные процессы характеризуются переносом компонентов исходной смеси внутри фазы и из одной фазы в другую посредством диффузии. К этой группе относятся процессы абсорбции, перегонки, экстракции, кристаллизации, адсорбции, сушки. Их протекание описывается законами массопередачи и зависит от гидродинамических и температурных условий. [c.5] Механические процессы измельчения твердых тел, транспортировки, смещения и разделения сыпучих материалов подчиняются законахМ механики твердых тел. [c.5] Химические процессы протекают в соответствии с законами химической кинетики и в ряде случаев зависят от процессов тепло- и массопереноса. Поэтому условия проведения химических процессов и их скорость определяются гидродинамическими и тепловыми параметрами. [c.5] Процессы химической технологии в зависимости от способа организации делятся на периодические и непрерывные. Периодические процессы проводятся в аппаратах, которые работают в циклическом режиме. Цикл начинается с загрузки аппарата исходными веществами. В аппарате ведется процесс переработки, и через определенный промежуток времени, достаточный для окончания процесса, готовые продукты выгружаются из аппарата. Разгрузка аппарата является окончанием цикла, который затем повторяется. Периодические процессы характеризуются тем, что все их стадии протекают в одном месте, но в разное время. [c.5] Непрерывные процессы осуществляются в условиях непрерывной загрузки исходных материалов в аппарат и выгрузки продуктов переработки из аппарата. Все стадии непрерывного процесса протекают одновременно, но в различных частях технологической установки. [c.5] Организация производства по непрерывно действующей схеме имеет ряд преимуществ стабильность качества получаемого продукта, отсутствие потерь времени на загрузку и выгрузку аппаратов, компактность оборудования, снижение энергетических потерь. Кроме того, непрерывные процессы легче поддаются автоматическому контролю и управлению. По этим причинам все многотоннажные производства организуются как непрерывно действующие. Однако организация и разработка непрерывного процесса более сложна и требует большего времени. Это связано с необходимостью учета увеличения масштаба производства, условий перемешивания, подвода или отвода тепла и т. д. [c.6] Периодические процессы применяются в производствах небольшого масштаба при получении отдельных опытных партий, большом ассортименте выпускаемой продукции. [c.6] Непрерывно действующие аппараты работают в одном из двух режимов. При первом режиме все поступающие в аппарат частицы движутся в заданном направлении без перемешивания при равномерном распределении по всему поперечному сечению аппарата. Время пребывания в аппарате одинаково для всех частиц. Движение частиц в этом режиме подобно движению твердого поршня, поэтому такие аппараты называются аппаратами идеального вытеснения. Второй релспм работы непрерывно действующего аппарата заключается в том, что поступающие в аппарат частицы материала полностью перемешиваются с находящимся там материалом, равномерно распределяясь по всему объему. Время пребывания отдельных частиц в аппарате различно. Такие аппараты носят название аппаратов идеального с.чешения. Режимы работы реальных аппаратов занимают промежуточное положение между идеальным вытеснением и идеальным смешением, приближаясь к одному из них в большей или меньшей степени. [c.6] Основными исходными данными для эксплуатации действующих и расчета проектируемых аппаратов являются уравнения материального и теплового балансов. Они устанавливают соотношение между количеством материала, поступающего на переработку, и ко-личество.м полученного в результате переработки вещества. Из закона сохранения массы следует 01 = С2-ьСз, где (/1 — количество поступающего материала Сг — количество полученного материала Сз — потери материала. Величина Сз в уравнении материального баланса учитывает неполноту проведения основной, целевой химической реакции и механические потери, происходящие в реальных аппаратах. Уравнение материального баланса составляют как при расчете отдельных аппаратов, так и для сложных технологических схем. [c.6] Важными характеристиками являются также выход продукта и производительность аппарата. Выход продукта представляет собой отнощение количества полученного продукта к количеству продукта, загруженного в аппарат А = 02101. Величина выхода продукта А всегда меньще единицы, так как в реальных аппаратах происходят потери веществ, как следует из уравнения материального баланса. [c.7] Производительность аппаратов и машин выражают количеством материалов, поступающих на переработку в единицу времени илв полученных в результате переработки также в единицу времени. Производительность может выражаться в единицах массы, объема нли в штуках (при выработке штучных изделий). Например, производительность дробилок может быть выражена в кг/ч или т/ч, при выработке штучных изделий — соответственно в шт/ч или шт/сут и т. д. [c.7] Организация новых производственных процессов, как правило, начинается с разработки и проверки их в лабораторном масштабе. Однако точное воспроизведение всех условий процесса, проведенного в лаборатории, и перенос его в производственный масштаб вызывают ряд затруднений. Так, перемешивание, нагрев, диффузия, химические превращения в большом масштабе протекают иначе, чем в лабораторных условиях. Поэтому промышленному внедрению сложных технологических процессов предшествует проверка расчетов и результатов лабораторных экспериментов на полупромышленных опытных установках. Такие установки позволяют получать данные, которые по масштабу близки к производственным только после этого проектируются заводские установки. Этот метод обладает высокой надежностью, но требует больших затрат времени и средств на проектирование, пуск и получение необходимых показателей. [c.7] При разработке новых производственных процессов большое внимание уделяют выбору оптимальных условий их проведения, обеспечивающих получение наиболее качественных продуктов при наименьших затратах сырья, энергии и труда. Разработка этих требований, определяющих экономически наиболее выгодные условия проведения процессов, называется оптимизацией процессов. [c.8] Все необходимые расчеты но проектированию и эксплуатации производственной аппаратуры проводятся на основе заданных в определенной системе исходных величин. [c.8] Измерения проводятся в соответствии с принятой в СССР СИ. В основе этой системы приняты четыре основные единицы метр (м), килограмм (кг), секунда (с) и кельвин (К). Все технологические, тепловые и механические расчеты проводятся на основе этих или производных от них единиц. Если в технической литературе встречаются единицы других систем, такие, как калория (кал), техническая атмосфера (ат), лошадиная сила (л.с.) и др., при проведении расчетов необходимо применять соответствующие коэффициенты для перевода величин из одной системы в другую. [c.8] Вернуться к основной статье