Узагальнені схеми технологічних процесів хімічної промисловості

Спільна риса хімічних виробництв – велика кількість функціонально-відмінних ступенів переробки (процесів) для перетворення вихідної сировини на кінцевий продукт. Взаємопов’язані ступеневі перетворення утворюють складні хіміко-технологічні системи (ХТС), в основі яких лежать хіміко-технологічні процеси.

Хіміко-технологічні системи - сукупність фізико-хімічних процесів і засобів для їх проведення з метою отримання продуктів заданої якості і в потрібній кількості.

Хіміко-технологічний процес (ХТП) - сукупність взаємопов’язаних фізичних та хімічних операцій, реалізація яких у певній послідовності дозволяє із вихідної сировини чи напівпродуктів отримати цільовий продукт.

Крім підготовки сировинних компонентів та виділення і очищення цільових продуктів, хіміко-технологічні процеси (ХТП), як правило, включають три стадії.

Стадії ХТП:

1) подача реагуючих компонентів у зону реакції;

2) хімічні реакції;

3) відведення із зони реакції отриманих продуктів.

Технологічний режим - це сукупність основних факторів (параметрів), що впливають на швидкість хіміко-технологічних процесів, вихід та якість продукту.

Для більшості ХТП основними параметрами є: температура, тиск, каталізатор і його активність, концентрації хімічних речовин і їх дисперсність, спосіб і параметри змішування компонентів, рівень кислотності (рН) та окисно-відновного потенціалу середовища реакції.

Хімічні перетворення здійснюють у реакторах, конструкція яких розрахована на проведення процесів певного типу при параметрах, близьких до оптимальних.

Хімічний реактор – технологічний апарат, в якому здійснюють хіміко-технологічні процеси, що поєднують хімічні реакції з масопереносом (дифузією).

За гідродинамічним режимом виділяють реактори змішування та витіснення.

За умовами теплообміну є реактори адіабатичні, ізотермічні, з проміжним тепловим режимом та автотермічні.

За фазовим складом реагуючої суміші виділяють реактори для газофазних процесів, газо-рідинні, для рідиннофазних процесів, газо-твердофазні, рідинно-твердофазні, для гетерогенно-каталітичних процесів.

По способу організації процесу виділяють періодичні, напівперіодичні та безперервно діючі реактори.

По характеру зміни в часі параметрів процесу реактори поді­ляються на стаціонарні та нестаціонарні.

За конструктивними характеристиками виділяють ємностні реактори (автоклави, камери, циліндри); реактори-колонки (насадочні, тарільчатого типу); каталітичні реактори з нерухомим, рухомим та псевдозрідженим шаром каталізатора; реактори-теплообмінники; реактори — реакційні печі (шахтні, камерні, обертові).

Технологічні критерії ефективності ХТП

Ефективність ХТП, як і будь-якого промислового процесу, визначається економічними показниками: собівартістю продукції і прибутковістю виробництва.

Для оцінки ефективності окремих етапів ХТП, крім загальноекономічних показників, застосовують специфічні критерії ефективності, що повніше відображають фізико-хімічну сутність явищ в окремих технологічних апаратах: ступінь перетворення вихідних реагентів, вихід продукту та селективність.

Комплекс цих критеріїв дає змогу оцінити оптимальність параметрів і повноту використання можливостей конкретних реакцій, що складають ядро ХТП.

Ступінь перетворення - це частка вихідного реагенту, використаного на хімічну реакцію.

Як правило, в хімічних реакціях є два та більше компонентів із різними ступенями перетворення. Недостатній ступінь перетворення потребує використання закритої технологічної системи з поверненням невикористаної частки реагенту повторно на вхід реактора.

Вихід продукту - це відношення реально отриманої кількості продукту до максимально можливої його кількості, яку теоретично можна було б отримати за даних умов реалізації хімічної реакції:

Продуктивність - це кількість продукту, отриманого за одиницю часу:

Потужність -максимально можлива для даного агрегату продуктивність.

Технологічний баланс, що зіставляє матеріальні та енергетичні затрати з фактичним випуском продукції, характеризує економічну ефективність виробництва.

Матеріальний баланс (МБ) - це застосований для конкретного процесу чи реакції закон збереження маси речовини, згідно з яким у замкнутій системі маса речовин, що вступають у взаємодію, дорівнює масі речовин, що утворились внаслідок цієї взаємодії:

Енергетичний баланс (ЕБ) – застосований для конкретного процесу чи реакції закон збереження енергії, згідно з яким кількість енергії (теплоти), внесеної в зону взаємодії речовин, дорівнює кількості енергії (теплоти), винесеної з цієї зони. Складається з урахуванням даних матеріального балансу.

Дата добавления: 2014-01-04