1. Предмет и задачи курса «Процессы и аппараты химической технологии»

Химическая промышленность начала создаваться на рубеж 18 – 19 в.в. и за исторически короткий период (120 – 150 лет) превратилась в технически развитых странах в одну из основных отраслей народного хозяйства. С развитием химической промышленности возникла потребность в химической науке, обобщающей закономерности основных производственных процессов и разрабатывающей методы расчетов аппаратов на основе их рациональной классификации.

В нашей стране идея по общности ряда основных процессов и аппаратов, применяемых в различных химических производствах, была высказана профессором Денисовым в 1828 году. Позднее аналогичные принципы развивались Д. Менделеевым, предположившим основные процессы химических технологий. Эти идеи легли в основу новой учебной дисциплины по расчету и проектированию основных процессов и аппаратов, которая была введена профессором Крупским в конце 1890 – х годов в Петербургском техническом институте. И в 1912 году профессор Тищенко ввел в Московском техническом институте «Процессы и аппараты» в качестве самостоятельной науки.

Большой вклад в разработки отдельной науки ПАХТ внесли: Тищенко (автор теории расчетов выпарных аппаратов), Коновалов (заложил основы теории перегонки жидкости), Фокин и Павлов (создали уникальную теорию по созданию монографий по ПАХТ). Из зарубежной литературы, посвященной принципам основных расчетов процессов и аппаратов можно отметить книгу В. Бэджера и В. Мак – Кэба, вышедшую в 1932 году и на русском языке в 1933 году под названием «Основные процессы и аппараты химической технологии».

Инженерный курс основных процессов и аппаратов химической технологии построен на химии и физике и при расчетах позволяет определить выход веществ.

2.Классификация основных процессов хт.

По основным кинетическим закономерностям процессы делятся:

1)гидродинамические – характеризуются законами гидродинамики (это наука о движении жидкостей и газов). К этим процессам относятся: перемещение жидкостей. Сжатие и перемещение газа, разделение жидких и газовых неоднородных систем в поле сил тяжести (отстаивание), в поле центробежных сил (центрифугирование), а также под действием разности давлений при движении через пористый слой (фильтрование).

2) тепловые – характеризуются законами теплопередач (это наука о распределении тепла). Такими процессами являются охлаждение, выпаривание, конденсация. К тепловым процессам относят процессы охлаждения, температура которых меньше температуры окружающей среды. Скорость тепловых процессов значительно зависит от гидродинамических условий (скоростей и режимов истечений), при которых осуществляется обмен между обменивающимися теплом средами.

3) массообменные – характеризуются переносом одного или нескольких компонентов исходной смеси из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. К этой группе процессов, описываемых законами массопередачи, относятся абсорбция, перегонка (или ректификация), экстракция из растворов, растворение и экстракция из поверхности пористых тел, кристаллизация, адсорбция и сушка.

Протекание процессов массообмена тесно связано с гидродинамическими условиями фаз на их границе.

4) химические – протекают со скоростью, связанной с закон

ами химической кинетики. Однако химическим реакциям обычно сопутствует перенос массы и энергии и, соответственно, скорость химических процессов также зависит от гидродинамических условий. Вследствие этого скорость реакции подчиняется условиям макрохимической кинетики и определяется более медленным из последовательно протекающих химического взаимодействия и диффузии.

5) механические – описываются законами механики твердых тел. Эти процессы используются в основном для обработки конечных твердых продуктов, транспортирования кусковых и сыпучих материалов. К механическим процессам относятся: измельчение, транспортировка, сортировка (классификация), смешение твердых веществ.

По способу организации основных процессов ХТ делится на периодические и непрерывные.

Периодические процессы проводятся в аппаратах, в которые в определенные промежутки времени загружаются исходные материалы, после их обработки из исходных материалов получается конечный продукт. После разгрузки аппарата и его последующей загрузки процесс повторяется. Таким образом, периодические аппараты характеризуются тем, что все стадии его протекают в одном месте, но в разное время.

Непрерывные процессы осуществляются в проточных аппаратах. Поступление исходных материалов в аппарат и выгрузка конечных производится одновременно и непрерывно. Следовательно, непрерывные процессы характеризуются тем, что все его стадии протекают одновременно, но разобщены в месте, т.е. осуществляются в различных местах одного аппарата, или же в различных частях, составляющих одну установку.

Известны также комбинированные процессы. К ним относятся непрерывные процессы, отдельные стадии которых проводятся периодически, либо периодические процессы, одна или несколько стадий которых протекают непрерывно.