22. Естественные процессы и технология производства: физические процессы и их использование.

Физические процессы связаны с такими преобразованиями сырья в продукт, при которых существенных изменение химической структуры исходных веществ не происходит. Физические процессы делятся на:

механические, гидромеханические, тепловые, массообменные.

Механические процессы связаны с преобразованием исходных веществ, находящих в твердом агрегатном состоянии, которое сопряжено с изменением положения, формы, размеров, соотношения твердых тел в смесях. Разновидности механических процессов: - транспортные; - процессы формообразования и формоизменения твердых тел; - процессы соединения твердых тел;- процессы изменения твердых тел; - процессы сортировки, смешивания, дозирования.

Транспортные процессы предназначены для перемещения насыпных и штучных грузов по заданной трассе без остановок для загрузки и разгрузки.

Процессы формообразования и формоизменения твердых тел:

- процессы, основанные на использовании методов пластической деформации;

- процессы, основанные на механическом изменении формы, размеров твердых тел путем снятия поверхностного слоя с обрабатываемого материала.

Гидромеханические процессы связаны с одновременной переработкой веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях, - неоднородных систем. При этом химическое взаимодействие между этими веществами не происходит.

Гидромеханические процессы делятся:

- процессы получения неоднородных систем; - процессы разделения неоднородных систем; - процессы транспортирования жидкостей и газов.

Тепловые процессы – скорость процесса определяется скоростью переноса энергии в форме теплоты (нагревание, охлаждение, испарение, плавление).

Способы распространения теплоты:

теплопроводность, конвективный перенос и тепловое излучение.

Теплопроводность – перенос энергии микрочастицами за счет их колебаний при тесном соприкосновении.

Конвекция – процесс переноса теплоты от стенки к движущемуся относительно нее веществу или от вещества к стенке.

Тепловое излучение – перенос энергии в форме электромагнитных колебаний, поглощаемых телом.

Виды тепловых процессов: процессы нагревания и охлаждения; процессы выпаривания, испарения, конденсации; процессы искусственного охлаждения; плавление и кристаллизация.

Процессы массопередачи характеризуются переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. Виды процессов массопередачи:

абсорбция, перегонка, адсорбция, сушка, экстрация.

Абсорбция – процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидким поглотителем.

Перегонка жидкостей – применяется для разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или более летучих компонентов.

Адсорбция – процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым веществом.

Сушка – удаление влаги из различных материалов.

Экстракция – процесс извлечения одного или нескольких компонентов из растворов твердых тел с помощью избирательных растворителей.

23. Естественные процессы и технология производства: химические процессы и их использование.

Химические процессы лежат в основе химической технологии, которая представляет собой науку о наиболее экономичных методах и средствах массовой химической переработки природного и сельскохозяйственного сырья в продукты потребления и применения в других отраслях материального производства.

Стадии химико-технологического процесса:

- подвод реагирующих веществ в зону реакции;

- химическая реакция;

- отвод полученных продуктов из зоны реакции.

Подвод реагирующего вещества осуществляют абсорбцией, адсорбцией, десорбцией, конденсацией, плавлением, растворением, испарением или возгонкой.

Химическая реакция протекает в несколько стадий, приводящих к образованию основного продукта, а также к ряду побочных.

Отвод отходов из зоны реакции осуществляется аналогично, как и подвод продуктов, в том числе конвекцией, диффузией и переходом вещества из одного агрегатного состояния в другое.

Химические процессы:

- гомогенные и гетерогенные,

- экзотермические и эндотермические,

- обратимые и необратимые,

- электрохимические, электролиз и катализ.

Гомогенные процессы – все реагирующие вещества находятся в одном агрегатном состоянии. В этих процессах реакции обычно протекают быстрее чем в гетерогенных.

Гетерогенные – реагирующие вещества находятся в разных агрегатных состояниях.

Экзотермические – процесс происходит с выделением тепла.

Эндотермические – процесс протекает с поглощением тепла. Количество выделяемой или поглощаемой при этом теплоты называют тепловым эффектом процесса.

Обратимые – химический процесс может протекать как в прямом, так и в обратном направлении.

Необратимые – процесс в котором равновесие в реакции полностью смещается в сторону продуктов реакции, а обратная реакция как правило не происходит. Теоретически все химические реакции в химической технологии обратимы.

Электрохимические – процессы превращения химической энергии в электрическую и электрохимической – в химическую. А поскольку электрический ток связан с перемещением электрических зарядов, то основное внимание в электрохимии сосредоточено на реакциях, в которых электроны переносятся от одного вещества к другому.

Электролиз – пропускание постоянного электрического тока через электролит, приводящее к протеканию химических реакций, которые в обычных условиях самопроизвольно не идут.

Основу каталитических процессов составляет катализ – наиболее эффективное и рациональное средство ускорения многих химических реакциях.