Способы ведения химических процессов

К УРОКУ 27-28 ( 4 ч)

Основные способы ведения ХТП и контроль параметров

1. Химический процесс - важнейший элемент ХТП.

Химический процесс представляет собой одну или несколько химических реакций, сопровождаемых явлениями переноса теплоты, массы и импульса, оказывающих влияние как друг на друга, так и на протекание химической реакции.

В реагирующей системе обычно происходит несколько последовательных (а иногда и параллельных) химических реакций, приводящих к образованию основного продукта, а также ряд побочных реакций между основными исходными веществами и примесями, содержащимися в сырье. В результате кроме основного образуются побочные продукты или же отходы производства.

 Состояние процессов характеризуется технологическими параметрами:

 -температура,

- давление,

- объем,

- расход,

- концентрация и др.

В основу классификации ХТП положены характер и значение параметров технологического режима.

Технологический режим - совокупность технологических параметров, определяющих условия работы аппарата или системы аппаратов.

Параметр– величина, характеризующая какой-либо аппарат или режим его работы, используемая в качестве основного показателя. Как правило, параметр – величина количественная. И используется для количественной оценки процесса.

 Скорость ХТП представляет собой результирующую скорость всех протекающих процессов. Для интенсификации процессов необходимо ускорение всех стадий химического процесса, поэтому следует определить пути увеличения скорости его отдельных стадий.

Равновесие ХТП характеризуется равенством скоростей прямой и обратной реакции. Используя принцип Ле -Шателье-Брауна и знания кинетических закономерностей, нужно научиться находить оптимальные условия ведения технологических процессов.

Химико-технологическая система представляет собой совокупность последовательных операций, протекающих в соответствующих машинах и аппаратах. Технологические схемы отличаются друг от друга направлением движения сырья и промежуточных продуктов. Химико-технологические системы: с открытой, циклической и комбинированной цепями.

Технологическая документация – основной источник информации для организации, управления и регулирования технологического процесса на предприятии

2. Оптимальные условия ведения процесса – это сочетание технологических параметров, позволяющее получить наибольший выход продукта с высокой скоростью или обеспечить наименьшую себестоимость при соблюдении условий рационального использования сырья и энергии и минимизации возможного ущерба окружающей среде.

Агрегатное состояние реагирующих веществ определяет способы их технологической переработки и принципы конструирования аппаратов.

 Химические реакторы - единичные процессы протекающие в различных аппаратах (абсорбционных и ректификационных колоннах, теплообменниках и др.)

 Технологическая схема процесса - рационально построенная система единичных аппаратов, соединённых различными видами связей, позволяющая получить заданный продукт заданного качества.

Установка- технологическая единица, в которой получают определённый продукт или полупродукт или заканчивается часть технологического процесса.

 Промышленное предприятие (завод, комбинат) состоит из ряда производств, объединённых однотипностью химических и физико-химических процессов, общностью источников сырья и энергии, возможностью использования целевых продуктов одного производства в качестве сырья на другом.

Разработка и построение рациональной технологической схемы – задача химической технологии.

Процесс создания химического производства складывается из следующих этапов:

-  разработка химико-технологического процесса;

-  составление проектной документации;

-  строительство цеха, т.е. сооружение зданий, монтаж оборудования, размещение приборов контроля и регулирования.

Поэтому химикам- технологам необходимо знать общие закономерности химической технологии, наиболее типичные химико-технологические процессы и реакторы, принципы создания рациональных химико-технологических систем.

Технико-экономические показатели химико-технологических процессов

Основные компоненты химико-технологических процессов

Химическое производство представляет собой химико-технологическую систему (ХТС), в которой осуществляются химико-технологические процессы в определённых аппаратах. Любое производство характеризуется системой связанных между собой компонентов технологического процесса.

Компоненты химического производства подразделяются:

- переменныекомпоненты постоянно потребляются или образуются в производстве. К ним относятся:

 - сырьё, поступающее на переработку;

 - вспомогательные материалы, обеспечивающие технологический процесс;

- продукты (основной и побочные) – как результат переработки сырья; продукты производства далее могут использоваться как продукты потребления и как полупродукты для их дальнейшей переработки в другие продукты;

 - отходы производства – не подлежащие дальнейшей переработке вещества и материалы, удаляемые в окружающую среду;

- энергия, обеспечивающая функционирование производства.

- постоянные компоненты закладываются в производство и участвуют в нём на весь или почти весь срок его существования. Они включают:

- оборудование (машины, аппараты, ёмкости, арматура трубопроводы и т.д.);

- устройства контроля и управления (приборы КИПиА);

- строительные конструкции (здания, сооружения);

- обслуживающий персонал (рабочие, аппаратчики, операторы, инженеры и другие работники производства).

 Об эффективности осуществления любого промышленного процесса судят прежде всего по экономическим показателям: приведённые затраты, себестоимость продукции, выход продукции и т.д.

Способы ведения химических процессов

ХТП проводят в оптимальных условиях с максимальным выходом целевого продукта с максимальной скоростью. С повышени­ем скорости процесса увеличивается производительность технологической схемы.

Для управления химико-технологическими про­цессами необ­ходимо:

-  увеличивать начальные концентрации реагирующих ве­ществ (или давлений  газов),

-  повышать тем­пературу реакции,

- применять катализатор,

- увеличивать поверх­ность контакта взаимодействующих фаз в гетерогенных процес­сах

В качестве управляющих воздействий используют пере­менные, которые в ходе технологического процесса можно изме­нять независимо от других переменных, с тем чтобы добиваться увеличения скорости реакции:

-  рабочие концентрации взаимодействующих компонентов,

- температурный режим процесса,

- активность катализатора в каталитических реак­циях,

- поверхность контакта взаимодействующих фаз в гетероген­ных реакциях.

1. Управление рабочими концентрациями. В ходе химической реакции концентрации компонентов уменьшаются и скорость ее вследствие этого падает.

Увеличения рабочих концентраций вза­имодействующих компонентов достигают путем: