шпаргалка по охт. 1. Технологические показатели и их роль в управлении технологическим процессом
![]()
|
15.Равновесное и кинетическое состояние системы. В основе любого ХТП лежит процесс химического взаимодействия, т.е. химическая реакция. Известно, что теоретически большинство реакций обратимы, т.е. в зависимости от условий они могут проходить как в прямом, так и в обратном направлении. Если скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, то результирующая скорость равна «0». В результате чего соотношение компонентов во взаимодействующих системах остается неизменным до тех пор, пока не изменяются условия протекания процесса. При изменении технологических параметров: температуры ( ![]() ![]() ![]() В реальных технологических схемах, когда время контакта конечно, достигается кинетическое состояние. Для разных процессов время достижения равновесного состояния связано со скоростью протекающего процесса. В реальных технологических процессах отличить кинетическое состояние от равновесного можно изменением подачи сырья (т.е. времени контакта ![]() ![]() ![]() ![]() Величины, характеризующие состояние термодинамической системы, называют термодинамическими параметрами. Это - температура, давление, концентрация реагентов, удельный объем, плотность, молярный объем и др. термодинамика – это выбор условий ХТС, т.е., что возможно или невозможно, и при каких условиях (данные показатели не зависят от конструкции аппарата, его гидродинамики, катализатора); 16.Константа равновесия и оценка обратимости химической реакции. Уравнение изотермы Вант-Гоффа. Количественной характеристикой обратимого процесса является константа химического равновесия. Чем больше К, тем меньше ![]() ![]() Если константа равновесия мала, то процесс неосуществим, но можно подобрать условия (температуру, давление и соотношение реагентов), при которых можно получить необходимый выход продуктов. Она является мерой устойчивости системы. Данное неравенство ![]() Для расчета ![]() ![]()
где ![]() ![]() В условиях равновесия ![]() ![]() Порядок и знак величины ![]()
Если ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
где ![]() ![]() 17.Роль термодинамических расчетов в химической технологии. В основе любого химико-технологического процесса (ХТП) лежат общие (научные, теоретические принципы) – это физико-химические основы ОХТ. Это – совокупность теоретических знаний, включающих такие науки как термодинамика, кинетика, катализ, энергетический (тепловой) и материальный баланс. При рассмотрении раздела «технологический регламент» упоминалось, что в нем всегда обязательно используются результаты научных исследований, реализуемого ХТП в промышленности, а именно, должны быть приведены кинетические уравнения реакций; указаны константы равновесия ![]() В основе любого ХТП лежит процесс химического взаимодействия, т.е. химическая реакция. Известно, что теоретически большинство реакций обратимы, т.е. в зависимости от условий они могут проходить как в прямом, так и в обратном направлении. Если скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, то результирующая скорость равна «0». В результате чего соотношение компонентов во взаимодействующих системах остается неизменным до тех пор, пока не изменяются условия протекания процесса. При изменении технологических параметров: температуры ( ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 18.Основная нормативно-техническая документация при организации химико-технологического процесса. Формирование нового производства начинается с оценки рыночной ситуации (маркетинга): изменение спроса на товарный продукт и долговременности рынков сбыта, возможность оперативного перехода на новую товарную форму (модель), оценка затрат, срок окупаемости затрат и др. Документ, который создается на самом первом этапе, называется «бизнес-план» или технико-экономическое обоснование проекта (ТЭО). Следующий этап – подготовка технического задания (ТЗ) на товарный продукт, в котором оговариваются все его основные показатели, согласованные с потребителем продукции. Формирование структуры производства осуществляется в соответствии с техническим (технологическим) проектом данного производства. Составными документами проекта являются: технологический регламент производства, технические условия на целевой продукт (ТУ). Технологический регламент является документом, содержащим исходные данные, необходимые и достаточные для реализации технологического процесса производства целевого продукта заданного (по ТУ) качества. Выполняется технологический регламент «разработчиком» данного целевого продукта в соответствии с государственным стандартом. Он включает определенные разделы: общая характеристика производства; техническая характеристика сырья, продуктов, основных и вспомогательных материалов и нормативно-технические документы на них (НТД); химическая схема производства; основные физико-химические и кинетические константы процессов; основные технологические показатели (конверсия, селективность, выход продукта, расходные коэффициенты) отдельных стадий; технологическая схема производства (аппаратурно-технологическая схема со спецификацией по основному и вспомогательному оборудованию); описание технологического процесса по отдельным стадиям, аппаратам; условия ведения процессов (режимы и их контроль); материальный баланс процессов; характеристика отходов производства; удельные нормы сырья, материалов, энергии на единицу товарного продукта; техника безопасности производства; контроль и управление производством (действителен на какой-срок).Технические условия (ТУ) на товарный продукт (либо аналогичные документы – ГОСТ – государственный стандарт на определенный продукт; СТП – стандарт предприятия на продукт и пр.) представляют собой подробные сведения по производимому продукту: состав, свойства, области его использования, условия его хранения и транспортировки. Обязательно приводятся физико-химические (отдельные) характеристики товарного продукта и методы их контроля.Все вышеприведенные документы «разработчик» проекта производства приобретает в результате предварительной научно-исследовательской работы (НИР) и опытно-конструкторской работы (ОКР). 19.Биотехнология. Биотехнология – это реализация биологических процессов, систем в промышленных масштабах. Высокие избирательные скорости процессов, реализуемые в мягких условиях (при невысоких температурах и атмосферном давлении) позволяют предполагать наличие еще не известных до конца механизмов биокатализа. Именно эти механизмы привлекают исследователей, поскольку с их помощью рассчитывают вовлечь в пищевой ресурсный цикл для человека, сельскохозяйственных животных не пищевое сырье; решить вопрос о возобновляемых источниках энергии и экологические проблемы. Человек реализовал в быту ряд биотехнологий – соление и квашение мяса, рыбы, овощей и фруктов как метода сохранения продуктов питания, производство молочнокислой продукции, сыра, вина, хлеба, пива, уксуса и т.д.Бесспорным родоначальником массового и прикладного использования результатов микробиологических исследований в практической деятельности человека можно назвать Л. Пастера (конец ХIX): производство органических растворителей (ацетона, этанола, бутанола, изопропанола) и др. химических веществ. Оно существовало еще до развития нефтехимического производства. Однако, по мере исчерпания нефтяного сырья еще возможен возврат к ним в будущем.
![]() ![]() ![]() 20.Классификация химических реакторов. Химический реактор – устройство, аппарат для проведения химических превращений (химических реакций).Используют много различных названий – реактор, колонна, башня, автоклав, камера, печь, контактный аппарат, полимеризатор, дожигатель, гидрогенизатор, окислитель и др. В промышленной технологии химический реактор является основным аппаратом, где имеют место также определенные физические процессы (гидродинамические, тепловые, диффузионные), с помощью которых создаются оптимальные условия для проведения собственно химического превращения. Для осуществления этих физических процессов реактор имеет в своем устройстве типовые конструктивные элементы, широко применяемые в аппаратах для проведения собственно физических процессов (мешалки, контактные устройства, теплообменники и т.д.). Для всех реакторов существуют общие принципы, на основе которых можно найти связь между конструкцией аппарата и основными закономерностями протекающего в нем химического процесса. Критериями, по которым классифицируют реакционную аппаратуру, являются периодичность или непрерывность процесса, его гидродинамический и тепловой режимы, физические свойства взаимодействующих веществ. По принципу организации процесса химическая реакционная аппаратура может быть разделена на три группы: Реакторы непрерывного действия; Реакторы периодического действия; Реакторы полунепрерывного (полупериодического) действия. По гидродинамическому режиму различают следующие типы реакторов: Реакторы полного вытеснения; Реакторы полного смешения; Реакторы промежуточного типа (с промежуточным гидродинамическим режимом). По тепловому режиму работы реакторы делят на следующие типы:Изотермический реактор;Адиабатический реактор;Политропический реактор. Для гомогенных процессов используют как емкостные, так и трубчатые аппараты. Причем, емкостные аппараты могут работать как в периодическом, так и в проточном режиме. Часто снабжены мешалками разнообразных конструкций. Конструктивная классификация реакторов объединяет всю реакционную аппаратуру в следующие группы:Реакторы типа реакционной камеры;Реакторы типа колонны;Реакторы типа теплообменника; Реакторы типа печи.
|