- •1. Основные понятия
- •Модуль 2
- •Примеры расчетов с использованием стехиометрии химических процессов
- •Примеры термодинамических расчетов ХТП
- •Практические индивидуальные задания
- •4. Закономерности протекания гетерогенных технологических процессов
- •4.1. Основные понятия. Стадии гетерогенного процесса
- •4.2. Кинетические модели гетерогенных процессов
- •Модуль 3
- •1. Общие представления о химическом агрегате и реакторе.
- •Модели реакторов
- •Примеры технологических расчетов химических реакторов
- •Nq = 2 • 1,6 • 349 • 0,55 • 24 = 14745,6 (моль/сут) = 14,75 (кмоль/сут).
- •Индивидуальные практические задания
- •3. Анализ химико-технологической системы
- •4. Создание химического производства как химико-технологической системы
- •4.1. Основные задачи синтеза химико-технологической системы
- •4.2. Принципы создания химического производства
- •Индивидуальные практические задания
- •Модуль 5.
- •1.3. Получение спиртов
- •2.1с Технология производства серной кислоты
- •2.2. Технологические модели синтеза аммиака
- •2.4. Получение фосфорной кислоты и фосфорных удобрений
- •Индивидуальные практические задания
- •Модуль 6
- •1. Технологические процессы переработки отходов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств
- •1.2. Основные методы н технологии утилизации
- •2. Технологические процессы переработки отходов основного неорганического синтеза
- •2.1. Технологические процессы переработки отходов сернокислотного производства
- •2.2. Технологические процессы переработки отходов производства фосфорной кислоты
Рис. 4.9. Структурная модель получения серной кислоты из колчедана (см. рис. 4.8)
Математическая модель. Рассмотренные выше модели дают общее представление о ХТС. Для количественного описания ХТС используют математические модели процесса в каждом элементе, уз ле ХТС. При создании математической модели устанавливается связь между параметрами выходных и входных потоков. Основные показа тели потока: концентрация, температура, давление, теплосодержание и др. Создаются системы уравнений, решение которых возможно с помощью ПЭВМ.
3. Анализ химико-технологической системы
Состояние ХТС определяется параметрами потоков. К ним отно сятся:
•параметры состояния: расход, фазовый состав, химический со став, Г, Ру АН;
•параметры свойств: теплоемкость, плотность, вязкость и др. Состояние элемента (аппарата, реактора) определяется данными,
от которых зависит изменение параметров потока в элементе. Это могут быть:
•регулирующие воздействия, например, температура хладоагента или количество пара, подающегося в турбину и др.;
•изменяющиеся в процессе эксплуатации характеристики ап парата.
Расчет ХТС заключается в определении параметров потоков в элементе ХТС или в целой ХТС. Расчет ХТС основан на составле нии материального и теплового балансов для каждого потока и ком понента. (Примеры расчета материального и теплового балансов представлены в модуле 2, подразд. 2).
Расчет ХТС может проводиться и по математическим моделям реакторов.
Анализ ХТС состоит в получении информации о состоянии ХТС, показателей эффективности ее функционирования.
Основные стадии анализа ХТС:
1.Расчет ХТС.
2.Определение эффективности использования материальных ресур сов: расчеты расходных коэффициентов, степени использования сырья или выхода продукта (см. модули 1,2, подразд. 2).
3.Определение энергетической эффективности ХТС на основе расчета теплового КПД.
Состав основных энергетических потоков ХТС представлен на рис. 4.10. Источниками снабжения энергией ХТС являются потоки, несущие энергию топлива QTOn, электроэнергию Qзл, теплоту сырья бсырья? вспомогательных материалов g MaT, теплоту экзотермических реакций Q3K3.
Рис. 4.10. Состав энергетических потоков ХТС
Их суммарное количество представляет собой затраты энергии. Энергия выводится из системы с потоками продуктов £?прод> отходов Qovx, с энергетическими потоками 0 ЭШзатрачивается с эндотермическими ре акциями Q3HJ, и теряется в окружающей среде g noT.
Коэффициент полезного действия можно представить как отно шение полезно затраченной теплоты к суммарному ее количеству в ХТС. Под полезно затраченной теплотой в этом случае понимается теплота полезно затраченная на технологические цели для проведе ния химических и физических процессов и теплота экзотермических реакций, утилизированная в котлах-утилизаторах.
4. Определение экономической эффективности ХТС с помощью расчета приведенных затрат, себестоимости, рентабельности ХТС.
Для технологических процессов снижение себестоимости про дукции возможно при использовании более дешевых видов сырья и энергии, более полного использования ресурсов за счет повышения степени превращения и селективности процесса, их рекуперации. Со кращение капитальных затрат возможно в результате использования более производительного оборудования.
4. Создание химического производства как химико-технологической системы
4.1. Основные задачи синтеза химико-технологической системы
Синтез ХТС или разработка химического производства состоит в определении основных технологических операций и последова тельности их проведения, выборе аппаратов и реакторов определении основных технологических параметров отдельных аппаратов и системы в целом.
Рассмотрим основные подходы к синтезу ХТС.
Постановка задачи. Исходные данные:
•вид и качество продукта,
•вид, состав и состояние исходных веществ;
•основные стадии ХТП;
•возможные аппаратурные решения.
Необходимо определить:
•элементный состав ХТС,
•структуру связей между элементами ХТС;
•режимы отдельных элементов и системы в целом.
Разработка технологии состоит из следующих основных операций:
•предварительная подготовка данных,
•синтез ХТС;
•проектирование производства.
Синтез ХТС процесс творческий и базируется на результатах тео ретических расчетов, научных исследований, инженерной проработке полученных результатов. При синтезе ХТС рассматриваются альтер нативные варианты технологических схем и выбирается наиболее эффективное техническое решение. Основные этапы разработки тех нологического процесса можно представить схемой (рис. 4.11).
Рис. 4.11. Основные этапы разработки технологического процесса