Приложение В
(справочное)
Перечень вопросов для промежуточной аттестации
по дисциплине «Теория химико-технологических процессов органического синтеза»
для подготовки инженеров по направлению
240400 «Химическая технология органических веществ и топлива»,
специальность 240401 «Химическая технология органических веществ»
Введение. Роль, задачи и предмет дисциплины «Теоретические основы химической технологии органических веществ».
Химико-технологический процесс, его стадии.
Химико-технологический процесс - это процесс получения целевого продукта начиная с этапа подготовки сырья и заканчивая выделением этого целевого продукта. Химико-технологический процесс складывается из трех стадий: 1) подвод реагентов в зону реакции при помощи абсорбции, адсорбции, конденсации паров, плавлением, растворением и др. (осуществляется, как правило, с использованием физических процессов (механических, гидромеханических, тепловых, массообменных)); 2) химические реакции - основа процесса (в ходе этого происходит глубокое изменение структуры, состава и свойств веществ, участвующих в нем); 3) отвод продуктов из зоны реакции за счет диффузии или перевода вещества из одной фазы в другую. Стадия выделения целевого продукта для большинства химических производств является необходимой. Технологический процесс, в котором достигается абсолютная селективность и 100% -ный выход целевого продукта, просто экономически невыгоден. Возрастают расходные коэффициенты, энергетические затраты, вследствие чего стоимость продукта резко возрастает, и тогда товар теряет своего потребителя.
Классификация химических реакций, лежащих в основе процессов химической технологии органических веществ. Условия химической реакции и химического процесса.
Классификация химических реакций.
Простые
Сложные
По механизму:
Ионные
Радикальные
Поликонденсация
Полимеризация
По тепловому эффекту:
Экзотермические
Эндотермические
По составу:
Гомогенные
Гетерогенные
По длительности:
Мгновенные
Длительные
Основная задача курса – выявление оптимальных условий для протекания химического превращения. Они определяются рядом технологических параметров:
Условиями процесса (температура, давление, концентрация)
Конструкцией реактора
Гидродинамикой
Условия проведения реакции и условие проведения процесса не являются тождественными.
Например, условия протекания реакции определяются термодинамикой и кинетикой реакции. Из расчетов получаем оптимальную температуру Т = 2000 оС, но реальный процесс неосуществим, так как конструкционные материалы для реактора будут очень дорогими.
Поэтому существует ряд ограничений на проведение процесса. К разработке новых химико-технологических процессов надо подходить поэтапно:
1. Разработка химической концепции метода.
а. Выбор исходных веществ и предполагаемая схема превращения. Из ряда схем необходимо выбрать наилучшую с учетом термодинамики, а также каких-то цифр по выходам (должны быть учтены энергозатраты).
б. Проведение лабораторных исследований. Определяют кинетику, механизм, теплоемкость реакции.
в. Обработка результатов эксперимента. Необходимо выявить зависимость между показателями процесса и технологическими параметрами (селективность, выход, конверсия).
2. Разработка технологической концепции метода.
а. Как доставить реагент в реактор? В какой фазе находятся реагенты?
б. Удаление продуктов из реактора.
в. Как выделить продукт в чистом виде из смеси с максимальным выходом?
3. Выбор аппарата для проведения процесса. Выбор конструкции, конструктивных материалов, его размеры (объем), число реакторов в производственной цепочке. Резервные реактора.
4. Составление уравнений материального и теплового балансов. Рассчитывают расходные коэффициенты по сырью, энергозатратам, вспомогательным материалам и т.д.
5. Окончательный экономический анализ. Сравнивается стоимость изготовления целевого продукта по предложенной схемесо стоимостью продукта, полученного по традиционной схеме.