3. Негізгі процестердің жіктемесі

Химиялық технологиядағы негізгі процестердің жіктемесі әртүрлі белгілер бойынша жүргізіледі.

Процесс жылдамдығын анықтайтын негізгі заңдарға байланысты төмендегідей түрлерге жіктеледі:

1. Гидромеханикалық процестер - бұл процестердің жылдамдығы газдар мен сұйықтықтардың қозғалуы жайындағы ғылым – гидродинамика заңдарына бағынады. Мұндай процестерге сұйықтықтардың қозғалуы, газдардың қозғалуы және сығылуы, біркелкі емес газды және сұйық жүйелерді ауырлық күші әсерінен (тұндыру), ортадан тепкіш күш әсерінен (центрифугалау), поралы қабат арқылы қысымдардың айырымы нәтижесінде (сүзу) бөлу және сұйықтықтарды араластыру жатады.

1. Жылулық процестер – бұл процестердің жылдамдығы жылудың таралу түрлері жайындағы ғылым – жылуберілу заңдары бойынша анықталады. Мұндай процестерге қыздыру, суыту, буландыру және конденсациялау жатады. Жылулық процестерге қоршаған орта температурасынан төмен температуралаға дейін суыту процестері (терең суыту) де жатады. Бірақ бұл процестердің өзіндік ерекшеліктеріне байланысты оларды суыту процестері деп аталатын жеке топқа біріктірген. Жылулық процестерінің жылдамдығы көп жағдайда жылу алмасатын орталардағы жылу берілу іске асатын гидродинамикалық жағдайларға байланысты болады. 3.Массаалмасу (диффузионды) процестер- алғашқы қоспаның бір немесе бірнеше компоненттерінің фазалар беті арқылы бір фазадан екінші фазаға өтуімен сипатталатын процестер. Массаалмасу процестерінің өте баяу жүретін, яғни анықтаушы сатысына бөлінетін заттың молекулалық диффузиясы жатады. Массаалмасу заңдарымен сипатталатын бұл процестерге абсорбция, айдау (ректификация), ерітінділерден экстракциялау, қатты, поралы денелерден экстракциялау, кристалдау, адсорбция және кептіру жатады.

Массаалмасу процестерінің жүруі фазалар шегарасындағы гидродинамикалық процестерге және массаалмасумен жиі қатар жүретін жылуалмасу процестеріне байланысты болады.

4. Химиялық (реакциялық) процестер- химиялық кинетика заңдылықтары анықтайтын жылдамдықтармен жүретін процестер. Бірақ химиялық реакциялармен қоса масса, энергия алмасу процестері де қатар жүреді, сондықтан, химиялық реакцияның жылдамдығы гидродинамикалық жағдайлармен де анықталады. Нәтижесінде, реакция жылдамдығы макрокинетика заңдарына бағынады және химиялық әрекеттесу мен диффузияның ең баяу жүретін процестерінің жылдамдығымен анықталады.

5. Механикалық процестер- қатты денелер механикасы заңдарымен сипатталады. Бұл процестер негізінен алғашқы материалдарды дайындау үшін, соңғы қатты өнімдерді өңдеу үшін, кесек және шашылатын материалдарды тасымалдау үшін қолданылады. Механикалық процестерге ұнтақтау, тасымалдау, сұрыптау және қатты заттарды араластыру жатады.

Механикалық процестердің ерекше тобына химиялық өнімдерді бұйым түрінде өңдеу – престеу, құю және т.б. процестері жатады. Бұл процестер және олар іске асырылатын қондырғылар жасанды материалдар өнеркәсібі үшін ерекше болып саналады және олар арнайы курстарда қарастырылады.

Ұйымдастыру әдісі бойынша химиялық технологиядағы негізгі процестер периодтық және үздіксіз болып екі топқа бөлінеді.

Периодтық процестер белгілі бір уақыт аралығында алғашқы материалдар енгізіліп, олар өңделіп болғаннан кейін соңғы өнімдер шығарылатын аппараттарда жүргізіледі. Аппараттан дайын өнімдерді алғаннан кейін, оны қайтадан толтырып процесті жалғастырады. Сонымен, периодтық процестің барлық сатылары бір жерде (бір аппаратта), бірақ әртүрлі уақытта жүргізіледі.

Үздіксіз процестер- ағынды аппараттарда жүргізіледі. Аппаратқа алғашқы материалдардың түсуі және дайын өнімнің шығарылуы бір уақытта және үздіксіз жүргізіледі. Яғни, үздіксіз процестер барлық сатыларының бір уақытта жүретіндігімен, бірақ кеңіңстікте таралғандығмен сипатталады. Мұндай процестер бір аппараттың әртүрлі бөліктерінде немесе бқондырғының әртүрлі аппараттарында іске асырылады.

Біріккен процестер. Оларға жеке сатылары периодты түрде жүргізілетін үздіксіз және бір немесе бірнеше сатылары үздіксіз жүргізілетін периодты процестер жатады.

Үздіксіз процестердің периодты процестерден негізгі айырмашылықтары төмендегідей:

1) соңғы өнімдерді шығару барысында үзіліс болмайды, яғни алғашқы өнімдерді енгізуге және дайын өнімдерді шығаруға уақыт кетпейді;

2) процесті автоматты түрде реттеу және толық механизациялау мүмкіндігі жеңіл;

3) процесті жүргізу режимдерінің тұрақтылығы және соған байланысты алынатын өнімдер сапасының тұрақтылығы;

4) қызмет көрсету барысындағы шығынды азайтуға мүмкіндік беретін қондырғының ықшамдылығы;

5) аппараттың жұмысында үзіліс болмағандықтан, жүйеге келетін және шығарылатын жылудың толық қолданылуы; шығарылытын жылуды рекуперациялау мүмкіндігі.

Үздіксіз процестердің периодты процестерден айырмашылығы орта бөлшектерінің аппараттағы уақыт бойынша таралуында. Периодты жұмыс істейтін аппаратта ортаның барлық бөлшектері бір уақытта болады, ал үздіксіз аппаратта олардың аппараттағы болу уақыты әртүрлі болады. Заттардың аппараттағы уақыт аралығындағы таралуы бойынша үздіксіз аппараттардың модельдері идеалды шығару және идалды араласу аппараттары деп екіге бөлінеді.

Идеалды шығару аппараттарында барлық бөлшектер алдындағы және артындағы бөлшектермен араласпай және алдындағы ағын бөлшектерін толық ығыстыра отырып, берілген бағытта жылжиды. Мұндай қондырғыларда барлық бөлшектер аппараттың көлденең қиындысының ауданы бойынша біркелкі таралады. Идеалды шығару аппараттарындағы бөлшектердің келу уақыты бірдей» болады.

Идеалды араластыру аппараттарында түсетін бөлшектер бірден аппараттағыбар бөлшектермен бірден араласады, яғни аппарат көлемі бойынша біркелкі таралады. Нәтижесінде қондырғының барлық нүктелерінде процесті сипаттайтын параметрлердің мәнедері теңеседі. Идеалды араласу аппараттарындағы бөлшектердің болу уақыты бірдей емес.

Нағыз үздіксіз жұмыс істейтін аппараттар аралас типті аппараттар болып саналады. Оларда бөлшектердің аппараттағы болу уақыты идалды аралсасу аппаратарымен салыстырғанда бірдей таралады, бірақ, идеалды шығару аппараттарындағы сияқты ешқашан бірдей теңеспейді.

Процестер сондай-ақ, олардың параметрлерінің (жылдамдық, температура, концентрация және т.б.) уақыт бойынша өзгеруі бойынша да жіктеледі.

Мұндай белгі бойынша тұрақталған (стационарлы) және тұрақталмаған (стационарлы емес) деп екі топқа бөлінеді.

Тұрақталған процестерде оны сипаттайтын әрбір параметрдің мәні уақыт бойынша тұрақты, ал тұрақталмаған процестерде – айнымалы, яғни кеңістіктегі әрбір нүктенің орнына ғана емес, уақытқа да тәуелді болады. Тұрақталмаған процестер сипаттамасының сараптамасы автоматты реттеу жүйелері үшін көп қызығушылық туғызады. Химиялық технологияда тұрақталмаған процестерге аз таралған периодтық процестер жатады. Үздіксіз процестер үшін параметрлердің уақыт бойынша өзгеруі жұмыс ретінің өзгеруі барысында және қондырғыны іске қосу кезінде ескерілуі қажет, бірақ бұл уақыт аралығы өте қысқа болғандықтан есептеу барысында оны ескермейді.

Негізгі әдебиет.

1. Касаткин А.Г. Процессы и аппараты химической технологии. Изд.9-е, М.: Химия. 1973 – 754 с.

2.Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. Изд. 2-е, М.: Химия. 1972 – 493 с.

3.Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского. Изд. 2-е, М.: Химия. 1991 – 496 с.

4. Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. М:1990.

5. Основы химической технологии/под ред. И.П. Мухленова М:1991.

6. Ключников Н.Г. Практические занятия по химической технологии. М:1972.

7. Ключников Н.Г. Практические занятия по химической технологии. М:1978.

8. Аранская О.С. Сборник задач и упражнений по химической технологии и биотехнологии. Минск.1989.

9.Иванов Г.Н., Лопатинский В.П. Основные методы расчета промышленных реакторов. Томск. 1985.

10. Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов технологических производств. М: 1991.

11.Лапшеников Г., Полоцкий Л.М. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М:1988.

12.Одабашян Г.В., Швец В.Ф. Лабораторный практикум по химии и технологии основного органического и нефтехимического синтеза. М: 1992.

13.Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. Л: 1983.

Аксартов М.М. Процессы и аппараты химической технологии. Караганда : 2006 -268с.

14.Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.

15.Соколов Р.С. Лабораторный практикум по химической технологии М:1985.

Қосымша әдебиет

16.Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М: 1985.

17.Бакластов А.М. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепло- и массообменных установок.- М.:Высшая школа,1981.-426с.

18.Альперт Л.З. Основы проектирования химических установок. М.: Химия, 1989.-208с.

19. БатунерЛ.М. Процессы и аппараты органического синтеза и хи­мической технологии. — М.: Машиностроение, 1966. — 324с.

20.БатунерЛ.М., Позин М.Е. Математические методы в химической технике. — М.: Химия, 1968. — 586 с.

21.Безденежных А,А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и расчета кинетических констант.—Л., 1973.-256с.

22. Беннет К.О., МаиерсДж.Е. Гидродинамика, теплообмен и массо-обмен/ Пер. с англ. — М.; Недра, 1966. — 726 с.

Дәріс 2. Химиялық технологиядағы негізгі процестер мен аппараттарды есептеу.

Жоспар: