шпоргалки по химической технологии. шпоры. Химикотехнологический процесс

• Название: Химикотехнологический процесс
• Анкор: шпоргалки по химической технологии
• Дата: 01.10.2021
• Размер: 251.5 Kb.
• Имя файла: шпоры.doc
• Тип: Документы; #239951
• страница: 4 из 4

31. Тепловые процессы – процессы скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода тепла, а ап-ты – теплообменными. Относятся: нагревание, охлаждение, конденсация, испарение и частный случай испарения – выпаривание. Нагревание – повышение темп путем подвода тепла. Охлаждение – понижение темп путем отвода тепла. Конденсация – сжижение паров какого-либо вещества путем отвода от них тепла. Испарение – перевод в парообразное состояние какой-либо жидкости путем подвода к ней тепла. Перенос тепла: теплопроводность, конвекцияй и излучение. Теплопроводность - процесс распространения тепла между частицами тела, находящимися в соприкосновении и имеющими различные температуры. Конвекция - процесс переноса тепла вследствие движения или перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости. Тепловое излучение - процесс переноса тепла в виде электромагнитных волн, сопровождающийся превращением тепловой энергии в лучистую и обратно из лучистой в тепловую. Теплоносители: насыщенный водяной пар, горячая вода, различные высокотемпературные теплоносители, органические жидкости и их пары, минеральные масла, жидкие масла и электрический ток. Насыщенный водяной пар – пар, находящийся в равновесии с кипящей водой, из которой он поднимается. Он сухой, т.е. не содержит жидкой воды в виде капель тумана, и не видим. При обогреве «острым» паром происходит разбавление нагреваемой жидкости конденсатом – водой. Для нагревания воды и водных растворов. Нагревание «глухим» паром - нагревание осуществляют через стенку в аппаратах с рубашками, змеевиками и т.п. Нагревание горячей водой. Теплоотдача от горячей воды, как и от любой другой жидкости, ниже, чем от конденсирующег пара. Нагревание дымовыми газамиосущ при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива в топках или печах различных конструкций. Нагревание электрическим током осущ с помощью электрические печи сопротивления, индукционные и дуговые. В электрических печах прямого действия нагреваемое тело включается непосредственно в электрическую цепь и нагревается при прохождении через него электрического тока. В электрических печах сопротивления косвенного действия тепло выделяется при прохождении электрического тока по спец нагревательным элементам. Нагреван высокотемпературн органическими теплоносителями (не разлагающиеся при высоких температурах и не образующие смолистых пленок) –дифенильная смесь, дитолилметан, ароматизированное масло АМТ-300. Для отвода теплоты при охлаждении жидкостей, газов или при конденсации паров применяются охлаждающие агенты. Охлаждающими агентами являются: вода, воздух, низкотемпературные жидкости, холодильные рассолы (водные растворы хлорида натрия, магния или кальция), жидкий аммиак, низшие предельные углеводороды, фреоны, сухой лед.
32. Нагревание – повышение темп путем подвода тепла. Процесс нагревания применяется для ускор массообменных процессов и химических превращений. Методы нагревания: водяным паром, топочными газами, промежуточными теплоносителями, электрическим током. Теплоносители: насыщенный водяной пар, горячая вода, различные высокотемпературные теплоносители, органические жидкости и их пары, минеральные масла, жидкие масла и электрический ток. Насыщенный водяной пар – пар, находящийся в равновесии с кипящей водой, из которой он поднимается. Он сухой, т.е. не содержит жидкой воды в виде капель тумана, и не видим. При обогреве «острым» паром происходит разбавление нагреваемой жидкости конденсатом – водой. Для нагревания воды и водных растворов. Нагревание «глухим» паром - нагревание осуществляют через стенку в аппаратах с рубашками, змеевиками и т.п. Нагревание горячей водой. Теплоотдача от горячей воды, как и от любой другой жидкости, ниже, чем от конденсирующег пара. Нагревание дымовыми газами осущ при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива в топках или печах различных конструкций. Нагревание электрическим током осущ с помощью электрические печи сопротивления, индукционные и дуговые. В электрических печах прямого действия нагреваемое тело включается непосредственно в электрическую цепь и нагревается при прохождении через него электрического тока. В электрических печах сопротивления косвенного действия тепло выдел при прохождении электрического тока по специальным нагревательным элементам. Нагревание высокотемпературными органическ теплоносителями (не разлагающиеся при высоких температурах и не образующие смолистых пленок) –дифенильная смесь, дитолилметан, ароматизированное масло АМТ-300. Охлаждение – понижение темп путем отвода тепла. Для отвода теплоты при охлаждении жидкостей, газов или при конденсации паров применяются охлаждающие агенты. Охлаждающими агентами являются: вода, воздух, низкотемпературные жидкости, холодильные рассолы (водные растворы хлорида натрия, магния или кальция), жидкий аммиак, низшие предельные углеводороды, фреоны, сухой лед). Конденсация – сжижение паров какого-либо вещества путем отвода от них тепла. Виды – поверхностную и конденсацию смешением. В конденсаторах, обеспечивающих поверхностную конденсацию, конденсирующ пары разд стенкой, и конденсация паров происходит на внутренней или внешней поверхности холодной стенки. В конденсаторах смешения конденсирующиеся пары непосредственно соприкас с охлажд агентом.Конденсация при смешении теплоносителей осущ в мокрых и сухих конденсаторах. В мокрых конденсаторах охлаждающую воду, конденсат и неконденсирующиеся газы, напр воздух, выводят из нижней части конденсатора с помощью мокровоздушного насоса.В сухих конденсаторах охлаждающая вода вместе с конденсатом выводится из нижней части, а воздух отсасыв вакуум-насосом из верхней части конденсатора. Мокрые и сухие конденсаторы делятся на прямоточные и противоточные.
33. Теплоноситель - жидкое или газообразное вещество, применяемое для передачи тепловой энергии. Высокотемпературные: дымовые и топочные газы с температурой до 1500 °С; минеральн масла, кремнийорганические и дифенильные соединения, расплавы солей и жидкие металлы. Среднетемпературн: вода, водяной пар и воздух. Хладагенты группа веществ с температурой затвердевания (замерзания) ниже 0°С. Низкотемпературные: аммиак, фреоны, двуокись углерода водные растворы хлористых натрия и кальция. Криогенные: сжиженные газы (азот, кислород, воздух, водород и др.). Теплоносители: насыщ водяной пар, горячая вода, различные высокотемпературные теплоносители, органические жидкости и их пары, минеральные масла, жидкие масла и электрический ток. Насыщенный водяной пар – пар, находящийся в равновесии с кипящей водой, из которой он поднимается. Он сухой, т.е. не содержит жидкой воды в виде капель тумана, и не видим. При обогреве «острым» паром происходит разбавление нагреваемой жидкости конденсатом – водой. Для нагревания воды и водных растворов. Нагревание «глухим» паром - нагревание осуществляют через стенку в аппаратах с рубашками, змеевиками и т.п. Нагревание горячей водой. Теплоотдача от горячей воды, как и от любой другой жидкости, ниже, чем от конденсирующ пара. Нагревание дымовыми газамиосущ при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива в топках или печах различных конструкций. Нагревание электрическим током осущ с помощью электрические печи сопротивления, индукционные и дуговые. В электрических печах прямого действия нагреваемое тело включается непосредственно в электрическую цепь и нагревается при прохождении через него электрического тока. В электрических печах сопротивления косвенного действия тепло выделяется при прохождении электрич тока по спец нагревательным элементам. Нагревание высокотемпературными органич теплоносителями (не разлагающиеся при высоких температурах и не образующие смолистых пленок) –дифенильная смесь, дитолилметан, ароматизированное масло АМТ-300. Для отвода теплоты при охлаждении жидкостей, газов или при конденсации паров применяются охлаждающие агенты. Охлаждающими агентами являются: вода, воздух, низкотемпературные жидкости, холодильные рассолы (водные растворы хлорида натрия, магния или кальция), жидкий аммиак, низшие предельные углеводороды, фреоны, сухой лед.
34. Основное уравнение теплопередачи выражает связь между тепловым потоком Q и пов-тью F теплопередачи. Q = KF   t_Срτ, где К — кинетический коэффициент (коэфф теплопередачи между средами);   t_Ср — разность температур между средами; τ- время теплообмена. Тепловой поток Q опред из теплового баланса (без учета потери теплоты в окружающую среду) Q = Q1 = Q2, или Q = G1 (H_1н – H_1к) = G2 (H_2K — Н_2н), где Q1-количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем; Q2-количество теплоты, принимаемое холод теплоносителем; G1 и G2 — расход горяч и холод теплоносителей; Н1н и Н1к-начальная и конечная энтальпии горячего теплоносителя; Н2н и H2к—начальная и конечная энтальпии холодного теплоносителя. Если теплоносители не меняют своего агрегатного состояния в процессе теплопередачи (процессы нагревания и охлаждения), то: Q =G1C1 (T1н – T1к) = G2C2 ( T2к – T2н ) Где C1 И С2 — теплоемкости горячего и холодного теплоносителя (при средней темп теплоносителя).Основное уравнение теплопередачи используют для определения поверхности теплопередачи: F = Q / ( K   ср   ). Движущая сила процесса   ср представляет собой среднюю разность температур между температурами теплоносителей. Коэффициент теплопередачи показывае, какое количество теплоты передается от горячего теплоносителя к холодному за I с через 1 м2 стенки при разности температур между Теплоносителями, равной 1 град. Коэфф теплопроводности является физической характеристикой ве-ва; опред способность тела проводить теплоту; зав от природы вещества, его структуры, темп и других факторов.
35. Массообменные процессы (диффузионные) перенос вещества из фазы в фазу. Протекают между фазами: -газовой и жидкой; -паровой и жидкой; -жидкой и твёрдой; -газовой и твёрдой; -между двумя жидкими (несмешивающим жидкостями). Массоотдача – перенос распределяем вещества из ядра фазы к её границе (или наоборот). Массопередача – перенос распределяемого вещества из ядра пересыщенной (отдающей) фазы в ядро ненасыщенной (принимающей) фазы через границу их раздела. Граница раздела фаз может быть фиксированной - присуще твёрдой фазе, некоторым случаям в системах жидкость – жидкость, жидкость – газ и подвижной (жидкость – жидкость, газ – жидкость, жидкость – твёрдое). По числу мин участвующих в процессе фаз и компонентов: два компонента (оба они являются распределяемыми) и две фазы (процессы перегонки, кристаллизации, растворения; три компонента (один из них – распределяемый, два других – компоненты-носители, инертные компоненты) и две 2 фазы, при этом каждый из компонентов-носителей присутствует только в одной из фаз (абсорбция, жидкостная экстракция, адсорбция, экстрагирование, термическая сушка). Процессы массопередачи обратимы, примеры: абсорбция и десорбция; растворение и кристаллизация. Абсорбция - процесс поглощения газа (пара) жидкостью (абсорбентом), приводящий к образованию раствора. Обратный процесс называет десорбцией. Перегонка (дистиляция) — испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров. Ректификация - разделение жидких смесей на практическ чистые компоненты, отличающиеся температурами кипения, путём многократных испарений жидкости и конденсации паров. Переход вещества или группы веществ из жидкой фазы в паровую и наоборот. Экстракция - способ разделения смесей, основанный на различном распределении вещества между двумя не смешивающимися жидкостями, которые сильно различаются по плотности. Переход вещества из одной жидкой фазы в другую жидкую фазу. Адсорбция - процесс поглощения газов, паров, веществ из раствора или газовой смеси поверхностным слоем жидкости или тв тела — адсорбентом. Вещества переходят из газовой или жидкой фаз в твердую. Обратный процесс - десорбция. Мембранное разделение основано на способности определенных тонких пленок (полупроницаемых мембран) пропускать одни вещества и задерживать другие. В этом процессе вещества переходят через полупроницаемую мембрану из исходной жидкости или газа в жидкую или газовую фазу, находящуюся за мембраной.
36. Адсорбция - процесс поглощения газов, паров, веществ из раствора или газовой смеси поверхностным слоем жидкости или тверд тела — адсорбентом. Ве­ще­ст­во, мо­ле­ку­лы ко­то­ро­го мо­гут ад­сор­би­ро­вать­ся, – ад­сор­бти­вом, уже ад­сор­би­ров. ве­ще­ст­во – ад­сор­ба­том. Вещества переходят из газовой или жидкой фаз в твердую. Обратный процесс - десорбция. Фи­зич. А. вы­зы­ва­ет­ся си­ла­ми мо­ле­ку­ляр­но­го взаи­мо­дей­ст­вия. По­гло­ще­ние ве­ще­ст­ва мо­жет быть обу­слов­ле­но об­ра­зо­ва­ни­ем хи­мич. свя­зи ме­ж­ду мо­ле­ку­ла­ми ад­сор­ба­та и по­верх­но­ст­ным сло­ем ад­сор­бен­та. Та­кое по­гло­ще­ние на­зы­ва­ет­ся хе­мо­сорб­ци­ей. Хе­мо­сорб­ция не­об­ра­ти­ма. При хе­мо­сорб­ции мо­ле­ку­лы ад­сор­ба­та об­ра­зу­ют по­верх­но­ст­ные хи­м со­еди­не­ния с ад­сор­бен­том. Поверхностные абсорберы. Ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны ус­та­нов­ки с не­под­виж­ным сло­ем ад­сор­бен­та, осн. уз­лом ко­то­рых яв­ля­ют­ся ад­сор­бе­ры – по­лые ко­лон­ны, за­пол­нен­ные ад­сор­бен­том. Га­зо­вый или жид­ко­ст­ный по­ток, со­дер­жа­щий ад­сор­би­руе­мые ком­по­нен­ты, про­пус­ка­ет­ся че­рез ших­ту (слой ад­сор­бен­та) до про­ско­ка ад­сор­бти­ва; за­тем по­ток на­прав­ля­ет­ся в др. ад­сор­бер. Це­ле­вые ком­понен­ты, по­гло­щён­ные ших­той, из­вле­ка­ют­ся пу­тём ре­ге­не­ра­ции ад­сор­бен­та (на­гре­ва­ни­ем ад­сор­бе­ра, вы­тес­не­ни­ем во­дя­ным па­ром и др.). Барботажный абсорбер. Вы­со­кой про­изво­ди­тель­но­стью ха­рак­те­ри­зу­ют­ся ад­сорбц. ус­та­нов­ки с псев­до­ожи­жен­ным («ки­пя­щим») сло­ем ад­сор­бен­та, в ко­то­рых га­зо­вый по­ток по­сту­па­ет в ад­сор­бер сни­зу, при­во­дя ад­сор­бент во взве­шен­ное со­стоя­ние, что со­кра­ща­ет вре­мя А. и де­сорб­ции. При­ме­ня­ют­ся ус­та­нов­ки с дви­жу­щим­ся сло­ем ад­сор­бен­та. В них ад­сор­бент под дей­ст­ви­ем си­лы тя­же­сти мед­лен­но опус­ка­ет­ся, из ниж­ней час­ти ад­сор­бе­ра по­то­ком воз­ду­ха на­прав­ля­ет­ся в вер­ти­каль­ную тру­бу, смон­ти­ро­ван­ную па­рал­лель­но ад­сорбц. ко­лон­не, и под­ни­ма­ет зёр­на ад­сор­бен­та в верх­нюю часть ко­лон­ны. Га­зо­вый по­ток, со­дер­жа­щий па­ры ад­сор­би­ров. ве­ществ, по­сту­па­ет в ср. часть ад­сор­бе­ра и дви­жет­ся вверх к ад­сор­бен­ту. В верх­ней час­ти ко­лон­ны не­пре­рыв­но про­ис­хо­дит А., в ниж­ней – ре­ге­не­ра­ция ад­сор­бен­та. Ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся т. н. ко­рот­ко­цик­ло­вые ус­та­нов­ки: при А. газ по­да­ёт­ся в ад­сор­бер под зна­чит. дав­ле­ни­ем, де­сорб­ция про­ис­хо­дит из-за сбро­са дав­ле­ния, за­тем вновь дав­ле­ние под­ни­ма­ют. Распылительные абсорберы, представляют сбой полую колонну, в которой восходящий поток газа движется на встречу абсорбенту, распыленному на мелкие капли. В ка­че­ст­ве ад­сор­бен­тов при­ме­ня­ют ве­ще­ст­ва с раз­ви­той по­верх­но­стью: ак­ти­вир. уг­ли, си­ли­ка­ге­ли, ок­сид алю­ми­ния, це­о­ли­ты; из не­по­рис­тых ад­сор­бен­тов – тех­нич. уг­ле­род (са­жа) и вы­со­ко­дис­перс­ный SiO₂ (аэ­ро­сил). 
37. Перегонка – процесс, включающий частичное испарение разделяемой смеси и последующую конденсацию паров. В результате конденсации получают жидкость, состав которой отличается от состава исходной смеси. Для бинарной смеси, получаемый при перегонке пар содержит большее кол-во легколетучего или низкокипящего компонента, а неиспарившая жидкость – труднолетучий или высококипящий компонент. Эта жидкость называется остатком, а жидкость, полученная в результате конденсации паров, – дистиллятом или ректификатом. Следовательно, в процессе перегонки жидкая фаза обедняется, а паровая фаза обогащается НК. Существуют два вида перегонки: простая перегонка (дистилляция) и ректификация. Простая перегонка – процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров. Она применима только для разделения смесей, летучести компонентов которых существенно различаются. Различают три метода простой дистилляции: 1) однократный, 2) многократный и 3) постепенный. Метод однократной простой дистилляции, протекающий обычно в непрерывном режиме, осуществляется на установке, состоящей из нагревательной камеры, сепарационного сосуда и конденсатора. Метод многократной простой дистилляции представляет собой сочетание двух или большего числа последовательных актов однократной дистилляции. Метод постепенной простой дистилляции состоит в непрерывном испарении жидкой смеси и удалении паров в момент их образования. Ректификация – процесс разделения жидких смесей, сводится к одновременно протекающим и многократно повторяемы процессам частичного испарения и конденсации разделяемой смеси на поверхности контакта фаз. Процесс ректификации проводят в колоннах. Под избыточ давлением обычно проводят ректификацию сжиженных газов - для разделен кислорода и азота; под вакуумом – для разделения высококипящих и нетермостойких веществ, а также смесей компонентов с близкими температурами кипения. Ректификацию обычно проводят в установках непрерывного действия. Поток пара, поднимающегося по ректификационной колонне, поддерживается испарением части кубовой жидкости в кипятильнике, а поток жидкости, текущей по колонне сверху вниз, - возвратом части флегмы, образующейся при конденсации выходящих из колонны паров в дефлегматоре. Периодическую ректификацию используют в случае часто меняющихся по составу смесей и при небольших производительностях. Исходную смесь доводят до кипения. Образующиеся пары поднимаются по колонне, в которой происходит противоточное взаимодействие этих паров с жидкостью, поступающей из дефлегматора. Часть конденсата после делителя потока возвращается в колонну в виде флегмы, другая часть – дистиллят – через холодильник собирается в сборниках в виде отдельных фракций. Процесс ректификации заканчивают обычно после того, как будет достигнут заданный средний состав дистиллята.
38. Экстракция - процессы извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твердых тел с помощью избирательных растворителей (экстрагентов). При взаимодействии с экстрагентом в нем хорошо растворяются только извлекаемые компоненты и значительно слабее или практически не растворяются остальные компоненты. Разделяют два основных процесса экстракции: в системах жидкость-жидкость; в системах жидкость – твердое тело. Экстракция в системах жидкость-жидкость - диффузионный процесс, протекающий с участием двух взаимно нерастворимых или ограниченно растворимых жидких фаз, между которыми распределяется экстрагируемое вещество (или несколько веществ). В результате взаимодействия фаз получают: экстракт – раствор извлеченных веществ в экстрагенте; рафинат – остаточный исходный раствор. Экстракторы бывают: ступенчатые, где изменение фаз состава происходит скачкообразно, от ступени к ступени; дифференциально-контактные, изменение состава фаз приближается к непрерывному. Обычно в экстракторах для создания возможно большей поверхности контакта фаз и для увеличения скорости массопередачи одна из жидкостей (дисперсная фаза) распределяется в другой (сплошная) в виде капель. Для диспергирования одной фазы в другой и перемешивания фаз в экстракторах диспергирование осуществляется: за счет собственной энергии потоков; с введением внешней энергии. Могут быть механические мешалки, сообщения колебаний определенной амплитуды и частоты (пульсаций или вибраций), путем проведения экстракции в поле центробежных сил. После перемешивания следует разделение (сепарация) фаз. В зависимости от рода сил, под действием которых осуществляется сепарация, различают: экстракторы с разделен фаз в поле сил тяжести – под действ разности удельных весов фаз (гравитационые экстракторы); экстракторы с разделением фаз в поле центробежных сил (центробежные экстракторы). По принципу организации процесса все экстракторы делятся: на периодически действующие (используются в лабораторной практике, редко – в промышленных установках малой производительности); непрерывно действующие. Экстракция в системе твердое тело-жидкость, или выщелачивание - процессы избирательного (селективного) растворения, диффузионное извлечение растворителем компонента из пористого твердого материала. В качестве растворителей используют в основном воду и водные растворы. Гетерогенные текучие системы, образованные растворителем и подвергаемым вышелачиванию твердым пористым материалом, называются пульпами. Способы: замкнутый периодический процесс; прямоточный и противоточный процессы; процесс в неподвижном слое. Замкнутый периодический процесс. Производится в аппарате с механическим или пневматическим перемешиванием. Пневматическое перемешивание позволяет использовать воздух в качестве окислителя. Растворение зависит от интенсивности перемешивания. Прямоточный и противоточный. Проводятся в аппаратах непрерывного действия. Например, в каскаде последовательно соединенных аппарата с мешалками, через которые пульпа движется самотёком. Более эффективным является проведение непрерывных процессов по принципу противотока. При движении твердых частиц навстречу потока на конце установки свежий растворитель взаимодействует с выщелоченным материалом, а на другом конце исходный твердый материал обрабатывается концентрированным раствором. Процесс в неподвижном слое. Фильтрование жидкости сквозь слой пористого кускового материала. Растворение проводится периодически при уменьшении во времени высоты слоя, в отличие от выщелачивания, при котором высота слоя пост

Ъ=