Задача химической технологии как науки Открытие общих закономерностей для каждого класса процесса

• Название: Задача химической технологии как науки Открытие общих закономерностей для каждого класса процесса
• Дата: 03.01.2020
• Размер: 7.94 Mb.
• Имя файла: lektsii_OKhT.docx
• Тип: Задача; #102716
• страница: 2 из 16

Технико-экономические показатели:

1. 
   Качество – совокупность характеристик объема, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности.
   
2. 
   Себестоимость – затраты на производство. Зависит от качества сырья; уровня развития техники и науки; прогрессивности применяемой технологии; квалификации кадров и сертификации.
   

Будет вопрос «Качество. Способы стандартизации». Надо продиктовать что такое качество, и государственный стандарт !!!

Гос.стандарт – документ, состоящий из двух частей:

1. 
   Описание показателей
   
2. 
   Методики определения показателей
   

Описание показателей:

1. 
   Назначение – способность реализовывать технико-эксплуатационные свойства у потребителя.
   
2. 
   Надежность – способность к безотказной работе в нормальных условиях эксплуатации.
   
   1. 
      Ремонтопригодность – приспособленность изделия к техническому обслуживанию и ремонту
      
   2. 
      Долговечность – способность изделия сохранять свои свойства в заданных пределах определенное время.
      
   3. 
      Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.
      
3. 
   Эргономические – удобство пользования.
   
4. 
   Безопасность (экологичность) – содержание вредных примесей (процент содержания вредных примесей).
   
5. 
   Эстетические – дизайн, отделка.
   

Методики определения показателей:

1. 
   Параметрическая стандартизация – входят размерные параметры; весовые параметры; параметры, характеризующие производительность приборов; энергетические параметры (мощность и тд).
   
2. 
   Унификация продукции – метод стандартизации, заключающийся в рациональном уменьшении типов, видов и размеров объектов одинакового назначения.
   
3. 
   Агрегатирование – метод создания машин, приборов и оборудования из отдельных стандартных унифицированных узлов, многократно используемых при создании различных изделий на основе взаимозаменяемости.
   
4. 
   Комплексная стандартизация – обеспечивает единые требования к качеству продукции, сырья и материалов.
   
5. 
   Опережающая стандартизация – установление по отношению уже достигнутому на практике уровню норм и требованиям к объектам стандартизации, которые согласованы прогнозом будут оптимальными в последующее время.
   

3. 
   Расходные коэффициенты – количество каждого вида сырья и энергии, израсходованные при получении единицы продукта.
   

аА+bB = dD

Теоретический расход.коэффициент определяют по стехиометрическому уравнению:



Практический коэффициент всегда выше, чем теоретический, поскольку 1) конверсия не равна единице; 2) реакции может пойти не в ту сторону; 3) есть потери.

ВОПРОС: «СЕБЕСТОИМОСТЬ» Определение себестоимости (выше)+заводская себестоимость, + пути снижения затрат.

4. 
   Заводская себестоимость – затраты предприятия в денежном выражении, непосредственно связанные с производительностью продукта.
   

Себестоимость складывает из:

1. 
   Сырье, полуфабрикаты и основные материалы, непосредственно участвующие в химических реакциях;
   
2. 
   Топливо и энергия на технологические цели;
   
3. 
   Заработная плата основных заводских рабочих;
   
4. 
   Цеховые расходы, включающие затраты на содержание и текущий ремонт основных производственных фондов ( в том числе вспомогательные рабочие);
   
5. 
   Амортизация (отчисление на возмещение износа основных производственных фондов, зданий, сооружений, повышение единичной мощности аппарата).
   
6. 
   Общезаводские расходы.
   

Пути снижения затрат:

1. 
   Переход на дешевое сырье.
   
2. 
   Отказ от дальних перевозок.
   
3. 
   Увеличение конверсии.
   
4. 
   Топливо и энергия (использование вторичного тепла; переход на менее энергоемкие технологии)
   
5. 
   Амортизация (отчисление на возмещение износа основных производственных фондов, зданий, сооружений, повышение единичной мощности аппарата).
   
6. 
   Общезаводские расходы.
   

Классификация химико-технологических процессов (СРС!)

1. 
   По организационной структуре
   
   1. 
      Периодический - все отдель­ные стадии протекают последовательно, в разное время. Все реагенты вводят в аппарат до начала реакции, а смесь продуктов отводят после окончания процесса. Время реакции и время пребывания реагентов в реакционном объеме одинаковы. Параметры технологического процесса в периодически действующем реакторе изменяются во вре­мени.
      
   2. 
      Непрерывный -) все отдельные стадии процесса химического превращения вещества и подача реагирующих веществ, химическая реакция, вывод готового продукта осуществляются одновременно. Время пребывания величина случайная.
      

2. 
   По молекулярности – характеризуется числом молекул, при одновременном взаимодействии которых происходит элементарный акт реакции. Бывают моно-, би- и тримолекулярные.
   

3. 
   По порядку реакции (порядок реакции – сумма показателей степеней у концентраций реагентов в кинетическом уравнении. Бывают реакции первого, второго, третьего и дробных порядков).
   
4. 
   По тепловому эффекту
   
   1. 
      При протекании экзотермических реакций, сопровождающихся выделением теплоты (Q > 0), происходит уменьшение энтальпии реакционной системы (∆H < 0);
      
   2. 
      При протекании эндотермических реакций, сопровождающихся поглощением теплоты (Q < 0), происходит увеличение энтальпии реакционной системы (∆H > 0).
      
5. 
   По наличию специальных веществ, изменяющие скорость реакции (каталитические и некаталитические). Большинство химических реакций, на которых основаны промышленные ХТП, - это каталитические реакции.
   
6. 
   По тепловому режиму
   
   1. 
      Адиабатический - при отсутствии теплообмена с окружающей средой. В нем вся теплота, выделяющаяся или поглощающаяся в результате химических процессов, расходуется на «внутренний» теплообмен и на нагрев или охлаждение реакционной смеси.
      
   2. 
      Изотермические - для сохранения постоянной температуры процесса в реакторах этого типа необходимо подводить или отводить тепло в соответствии с тепловым эффектом реакции. Используют редко.
      
   3. 
      Политропические. В этих аппаратах предусмотрен подвод или отвод тепла.
      
7. 
   По гидродинамическому режиму
   

7.1. Реакторы смешения - это емкостные аппараты с перемешиванием механической мешалкой или циркуляционным насосом.

7.2. Реакторы вытеснения - трубчатые аппараты, имеющие вид удлиненного канала. В трубчатых реакторах перемешивание име­ет локальный характер и вызывается неравномерностью распределения скорости потока.

По типу механизма:

1. 
   Простые (образование одного продукта) – преодолевают один потенциальный барьер
   

A+B = D +S

2. 
   Сложные (несколько стадий)
   

Параллельные и последовательные А=В=С

3. 
   Обратимые
   

По фазовому состоянию:

1. 
   Гомогенные (однородные, в одной фазе) – протекают во всем объеме, занимаемой этой фазой.
   
2. 
   Гетерогенные (неоднородные, минимум две фазы) – протекают на поверхности раздела фаз.
   

Закономерности управления гомогенными процессами.

Объекты управления реакцией:

1. 
   Простая необратимая А=В
   
   1. 
      Скорость (объект управления)
      
   2. 
      Конверсия
      
   3. 
      Выход
      

2. 
   Сложная необратимая
   
   1. 
      Скорость (объект управления)
      
   2. 
      Конверсия
      
   3. 
      Выход
      
   4. 
      Селективность (объект управления)
      

3. 
   Простая обратимая
   
   1. 
      Скорость (объект управления)
      
   2. 
      Конверсия
      
   3. 
      Выход
      
   4. 
      Положение равновесия (объект управления)
      

4. 
   Сложные обратимые
   
   1. 
      Скорость (объект управления)
      
   2. 
      Конверсия
      
   3. 
      Выход
      
   4. 
      Селективность (объект управления)
      
   5. 
      Положение равновесия (объект управления)
      

Сегрегация (разделение)

В каждой точке реактора должна строго выдерживаться заданная концентрация реагентов, часто бывает трудно добиться требуемой степени гомогенизации среды.

У жидкости бывает два состояния:

1. 
   Микросостояние – индивидуальные свободные молекулы, которые хорошо перемешаны с другими молекулами. Например, ацетон и вода, разная вязкость (разница небольшая), смесь быстро становится однородной, смешение произошло на микроуровне.
   
2. 
   Макросостояние – жидкость состоит из глобул, каждая из которых содержит до 10¹² молекул.
   

Глобулы недолго сохраняют индивидуальность, такое состояние называют сегрегированным (разделенным). При смешении вязкого глицерина и воды гомогенизация происходит нескоро.

Сегрегация возникает в реакторах с неудачными конструкциями (наличие застойных зон, плохая мешалка). Глобулы могут накапливаться в различных участках, что приводит к тому, что в различных участках реакция протекает с разной скоростью

Скорость химической реакции

От скорости зависит селективность, положение равновесия, выход продукта. С помощью скорости управляют реакцией.

Скорость – изменение количества реагирующего вещества или продуктов в единицу времени в единицу реакционного объема



Обычно реакции протекают без изменения объема, потому что объем вносят под знак дифференциала:



На скорость влияет:

1. 
   Концентрация реагентов
   
2. 
   Давление
   
3. 
   Температура
   
4. 
   Катализатор