Химическое производство и химический процесс. (Тема 1) презентация

– 312 с.

Бесков В.С. Общая химическая технология. Учебник для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. – 452 с.

Технологические потоки в химическом производстве
Функциональная структура и компоненты химического производства
Способы изображения химического производства
Классификация химических процессов

целое

Химическое производство –
непрерывный технологический поток, предназначенный для переработки сырья в необходимый продукт, в котором в определенной последовательности изменяется материальное или энергетическое состояние вещества путем физических и химических превращений – процессов, осуществляемых в машинах и аппаратах.

взаимодействующий с внешней средой и обладающий сложным внутренним строением, большим числом составных частей – элементов, взаимосвязанных технологическими (материальными, энергетическими, информационными) потоками, предназначенный для переработки исходных веществ в целевые продукты.


Совокупность всех элементов и связей составляет структуру системы – химического производства.

конструкцией аппаратов, в которых они протекают);
б) числом элементов;
в) особенностями технологических связей между элементами.

продукта, является основной самостоятельной единицей химической технологии.
Системный подход – такой способ анализа проблемы или объекта, при котором ее состояние, свойства и особенности выводятся из состояния и свойств составляющих элементов и законов взаимосвязи между ними.

представить как ряд функциональных подсистем, обладающих определенной целостностью

в жидкостных и газовых потоках, а также в системах с твердыми телами.
Движущая сила – градиент давлений (разность давлений)






Отстаивание
Центрифугирование
Фильтрование
Перемешивание
Течение жидкой среды через слой зернистого материала

Тепловые процессы:

скорость определяется законами теплопередачи связаны с переносом теплоты, сопровождаются переносом импульса.
Движущая сила – градиент температур (разность температур)









Нагревание
Охлаждение
Испарение
Конденсация паров
Плавление
Затвердевание

Массообменные (диффузионные) процессы:
скорость определяется законами массопередачи
связаны с переносом вещества из одной фазы в другую за счет диффузии.
Движущая сила – градиент концентраций (разность концентраций)





Перегонка
Ректификация
Абсорбция
Адсорбция
Экстракция
Сушка
Кристаллизация

Химические (реакционные) процессы:
скорость определяется законами химической кинетики и макрокинетики
связаны с переносом вещества с целью их превращения в другие, сопровождаются переносом теплоты и импульса.
Движущая сила – градиент концентраций (разность концентраций)


Крекинг
Риформинг
Пиролиз
Окисление
Алкилирование
Изомеризация

Механические процессы:
скорость определяется законами механики твердых тел
связаны с переносом импульса (количества движения)
Движущая сила – градиент напряжений (разность сил, давлений)







Измельчение
Транспортирование
Сортировка
Смешение
Рассев

Классификация типовых процессов химической технологии

потока, ориентированное на решение определенной технологической задачи (операции).

диффузионных, массо- и теплообменных процессов.

Химический процесс — процесс химической технологии, осуществляющий химическое превращение (изменение химической структуры молекул компонентов сырьевой смеси), осложненное массо- и теплообменом, а также гидродинамической ситуацией в реакторе .

измерить, но возможность воздействия на них отсутствует (например, состав сырья).
2) управляющие параметры U. Переменные, на которые можно оказывать воздействие, что позволяет управлять процессом (например, количество исходного сырья, температура процесса).

во времени и недоступны для измерения (например, изменение активности катализатора, примеси в сырье).
4) выходные параметры У. Переменные, показывающие результаты процесса; определяются режимом процесса. Иногда их называют также параметрами состояния, так как они описывают состояние процесса, возникающее в результате суммарного воздействия входных и управляющих параметров.

протекания процесса в аппарате и определяющих результаты процесса.

переносят вещества и материалы по трубопроводам, транспортерам и другим механическим устройствам; эти потоки называют также технологическими;
б) энергетические потоки – переносят энергию различных видов (тепловую, электрическую, механическую и т.п.) по разным каналам (трубопроводы, силовые кабели, вал двигателя и другие элементы приводов);
в) информационные потоки – переносят измерительную и управленческую информацию по электрическим проводам, по капиллярным и тонким трубкам в пневматических системах.

(байпасное)

и переменные.
Постоянные компоненты закладываются в производство или участвуют в нем практически весь срок его существования. К этим компонентам относят:
- аппаратуру (машины, аппараты, емкости, трубопроводы, арматура);
- устройства контроля и управления;
- строительные конструкции (здания, сооружения);
- обслуживающий персонал (субъекты труда).

природные материалы, используемые в производстве и частично или полностью входящие в состав конечного продукта. Сырье, ранее подвергавшееся промышленной переработке, называется полуфабрикат;
б) вспомогательные материалы – вещества, необходимые для функционирования производства, но не входящие в состав конечного продукта.
в) целевой (товарный) продукт – вещество, ради получения которого создано производство
г) энергия, обеспечивающая функционирование производства
д) отходы производства – не вошедшие в состав целевого продукта остатки использованных в производстве веществ и материалов, а также тепловые потери, образующиеся из-за неполноты использования энергетических ресурсов

превращении сырья в целевой продукт.

задач), при выполнении которых обеспечивается переработка сырья в целевой продукт.

аппаратов и машин с указанием технологических потоков, в котором аппараты показаны в виде условного изображения, технологические потоки — линиями со стрелками.

и выходы.

– условного обозначения, дающего наглядное представление о физико-химической сущности процесса, протекающего в аппарате.

совпадают во времени.

Непрерывные процессы:

поступление сырья и вывод реакционной смеси из реакционного объема происходят непрерывно и совпадают по времени

Полупроточные процессы:

часть компонентов загружают в начале процесса, а часть подают во время ведения процесса.

Классификация процессов по способу организации процесса

в основе реакций

Классификация химических процессов по физико-химическим признакам

По термодинамическим показателям реакций

Простые

Сложно-последова-
тельные

Сложно-параллель-
ные

Термические
Каталитические
Физические, инициируемые электрическим током,
излучениями различной природы и др.

По тепловому эффекту

По равновесному состоянию

Экзотерми-
ческие Эндотерми-
ческие

Обратимые

Необрати-
мые

физическим признакам

По температурному режиму

Гомогенные (однофазные)

Гетерогенные (многофазные)

Г-Г
Г-Ж
Г-Т
Ж-Ж
Ж-Т
Т-Т

Изотермические

Адиабатические
Политермические

полностью перемешиваются с находящимися там частицами, т.е. равномерно распределяются в реакционном объеме;
2) во всех точках реакционного объема мгновенно выравниваются значения параметров, характеризующих процесс;
3) время пребывания частиц в реакционном объеме неодинаково

ВЫТЕСНЕНИЯ

1) все частицы движутся в заданном направлении, не перемешиваясь с движущимися впереди и сзади частицами и полностью вытесняя находящиеся впереди частицы потока;
2) все частицы равномерно распределены по площади поперечного сечения реакционного объема и действуют при движении подобно твердому поршню;
3) время пребывания всех частиц в реакционном объеме одинаково