ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

имени И.И. Ползунова»

Бийский технологический институт (филиал)

Г.В. Багров, А.М. Белоусов, О.Ю. Кравцова

Общая химическая технология

Курс лекций для студентов специальностей

240701 – «Химическая технология органических соединений

азота», 240702 – «Химическая технология полимерных

композиций порохов и твердых ракетных топлив»,

240901 – «Биотехнология» очной и очно-заочной форм обучения

Бийск 2007

УДК 66.01

Багров, Г.В. Общая химическая технология: курс лекций

для студентов специальностей 240701 – «Химическая технология

органических соединений азота», 240702 – «Химическая технология

полимерных композиций порохов и твердых ракетных топлив»,

240901 – «Биотехнология» очной и очно-заочной форм обучения /

Г.В. Багров, А.М. Белоусов, О.Ю. Кравцова.

Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск:

Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2007. – 114 с.

В курсе лекций рассматривается обязательный минимум содержания профессиональной образовательной программы по специальностям 240701, 240702, 240901, который включает в себя базовые вопросы курса «Общая химическая технология».

Курс лекций предназначен для студентов и преподавателей химико-технологических и смежных вузов.

Рассмотрен и одобрен на заседании кафедры

«Процессы и аппараты химической технологии».

Протокол № 4 от 25.09.2006 г.

Рецензенты:

зам. директора по научной работе ИПХЭТ РАН,

д.х.н. С.Г. Ильясов

заведующий кафедрой БГПУ, доцент, к.т.н. Г.Г. Балахонов

© Багров Г.В., Белоусов А.М., Кравцова О.Ю., 2007

© БТИ АлтГТУ, 2007

Содержание

1 ОБЩИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. 5

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 5

1.1 Вопросы, выносимые на экзамен 5

1.3 Химико-технологический процесс и его содержание 8

2 ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ХТП 12

3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ 19

В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 19

3.1 Влияние температуры 20

3.2 Сдвиг равновесия под влиянием давления 22

3.3 Сдвиг равновесия под влиянием реагирующих веществ 22

4 СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ 25

4.1 Влияние температуры 25

4.2 Влияние концентрации реагирующих веществ 29

4.3 Влияние давления 32

4.4 Активность катализатора 33

5 ГЕТЕРОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ГЕТЕРОГЕННЫЕ 34

ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМЕ «ГАЗ–ТВЕРДОЕ ТЕЛО» 34

5.1 Поверхность контакта фаз 39

5.2 Движущая сила процесса 39

6 ГЕТЕРОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМАХ 40

«ГАЗ–ЖИДКОСТЬ» И «ЖИДКОСТЬ–ЖИДКОСТЬ» 40

7 ПРОМЫШЛЕННЫЙ КАТАЛИЗ 43

8 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ. 47

РЕАКТОРЫ ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ 47

8.1 Химические реакторы с идеальной структурой потока в изотермическом режиме. Уравнение материального баланса для элементарного объема проточного химического реактора 50

8.2 Реактор идеального смешения (РИС) 52

8.3 Реактор идеального смешения периодического действия 52

(РИС-П) 52

8.4 Реактор идеального смешения непрерывного действия 54

(РИС- Н) 54

9 РЕАКТОР ИДЕАЛЬНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ. 57

СРАВНЕНИЕ ПРОТОЧНЫХ РЕАКТОРОВ 57

10 КАСКАД РЕАКТОРОВ ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ 62

(К-РИС) 62

11 ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ 67

С НЕИДЕАЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ ПОТОКА 67

12 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПРЕБЫВАНИЯ 71

В ПРОТОЧНЫХ РЕАКТОРАХ 71

13 ТЕПЛОПЕРЕНОС В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ 74

13.1 РИС-Н в неизотермическом режиме 75

13.2 Совместное решение материального и теплового 77

балансов для стационарного адиабатического реактора РИС–Н 77

13.3 Стационарный неадиабатический РИС 81

13.4 РИВ в неизотермическом режиме 82

14 УСТРОЙСТВО РЕАКТОРОВ 83

14.1 Реакторы для гомогенных процессов 83

14.2 Реакторы для проведения гетерогенных процессов 85

14.3 Реакторы для проведения реакций в системах 86

«ГАЗ-ТВЕРДОЕ ТЕЛО» И «ЖИДКОСТЬ-ТВЕРДОЕ» 86

14.4 Реакторы для проведения реакций в системах 87

«ГАЗ-ЖИДКОСТЬ» И «ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ» 87

14.5 Реакторы для проведения гетерогенно-каталитических 89

реакций 89

14.6 Выбор контактного аппарата 93

15 ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ 95

ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ 95

16 СЫРЬЕВАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ БАЗЫ 111

ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 111

16.1 Принципы обогащения сырья 113

16.2 Вода и воздух в химической промышленности 114

16.3 Энергетическая база химической промышленности 119

ЛИТЕРАТУРА 121