Основные процессы химической технологии

В зависимости от законов, определяющих скорость протекания процессов, различают:

1. Гидромеханические процессы, скорость которых определяется законами гидродинамики. К ним относятся процессы перемещения жидкостей, сжатие и перемещение газов, разделение жидких и газовых неоднородных систем (отстаивание, фильтрование, центрифугирование и т.д.)

2. Тепловые процессы, скорость которых определяется законами переноса теплоты. К этим процессам относятся нагревание и охлаждение жидкостей и газов, конденсация паров, выпаривание жидкостей. На скорость тепловых процессов влияют гидродинамические условия в теплообменных аппаратах.

3. Массообменные процессы, скорость которых определяется законами переноса массы из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. К массообменным процессам относятся абсорбция, ректификация, экстракция из растворов, кристаллизация и ряд других процессов. На массообмен влияют гидродинамические условия в аппарате и скорость подвода (или отвода) теплоты.

4. Химические процессы, скорость которых определяется законами химической кинетики. Обычно скорость химических процессов зависит от скорости переноса массы и теплоты и, следовательно, от гидродинамических условий в химическом реакторе.

5. Механические процессы, описываемые законами механики твердых тел. К ним относятся измельчение, сортировка, смешение твердых материалов и другие.

Перечисленные процессы составляют основу большинства химических производств и поэтому называются основными процессами химической технологии.

Процессы подразделяются также на стационарные и нестационарные в зависимости от того, изменяются или не изменяются во времени их параметры (температура, давление и другие).

В стационарном (установившемся) процессе его параметры могут изменяться в пространстве, но не изменяются во времени.

В нестационарном (неустановившемся) процессе его параметры изменяются не только в пространстве, но и во времени.

По способу организации основные процессы химической технологии делятся на периодические, непрерывные и комбинированные.

Периодические процессы проводятся в аппаратах, в которые через определенные промежутки времени загружаются исходные материалы; после их обработки из этих аппаратов выгружаются конечные продукты. То есть все стадии процесса обычно осуществляются в одном аппарате, но в разное время. Следовательно, все периодические процессы нестационарны. Периодические процессы применяют в производствах небольшого масштаба, при часто меняющемся ассортименте выпускаемой продукции.

Непрерывные процессы осуществляются в проточных аппаратах. Поступление исходных материалов в аппарат и выгрузка конечных продуктов производятся одновременно и непрерывно. При этом все стадии процесса протекают одновременно, но в разных точках аппарата, причем в каждой его точке параметры процесса во времени не изменяются (параметры процесса могут изменяться в период пуска, переналадки режима и остановки аппарата, а также из-за случайных возмущений). Организация технологического процесса по непрерывной схеме сложнее с точки зрения аппаратурного оформления, чем по периодической схеме, но позволяет значительно повысить производительность аппаратуры и качество выпускаемой продукции, полностью автоматизировать производство.

Комбинированный процесс представляет собой либо непрерывный процесс, отдельные стадии которого производятся периодически, либо такой периодический процесс, одна или несколько стадий, которого проводятся непрерывно.

Большинство химико-технологических процессов включает несколько последовательных стадий. Обычно одна из стадий протекает медленнее остальных, лимитируя скорость протекания всего процесса. Чтобы увеличить общую скорость процесса, надо воздействовать, прежде всего, на лимитирующую стадию. Если стадии процесса протекают параллельно, то воздействовать нужно на самую производительную стадию, так как она лимитирующая. Знание лимитирующей стадии процесса позволяет упростить описание процесса и интенсифицировать процесс.

Дата добавления: 2014-01-11