Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая химическая технология. Ч.1. Химические процессы и реакторы. Учебное пособие
.pdf
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Цель всякого производства состоит в получении продукции при
минимальных материальных затратах, т. е. с максимальной экономической эффективностью.
Это может быть достигнуто, с одной стороны, за счет усовершенствования и интенсификации существующих процессов, а с другой –
за счет использования новых приемов в оформлении химико-технологических процессов.
При проектировании технологических процессов очень важны термодинамические расчеты химических реакций. Они позволяют: сделать
заключение о принципиальной возможности данного химического превращения; предварительно выбрать условия проведения процесса;
определить равновесный состав продуктов; рассчитать теоретически достижимые степени превращения исходных веществ и выходы продуктов, а также энергетические эффекты (теплоту реакции, теплоту изменения агрегатного состояния и т. д.). Это необходимо для составления
энергетических балансов и определения энергетических затрат.
Центральным аппаратом в любой химико-технологической системе, включающей целый ряд машин и аппаратов, соединенных между
собой различными связями, является химический реактор – аппарат,
в котором протекает химический процесс. Выбор типа, конструкции
и расчет химического реактора, создание системы управления его работой – одна из важных задач химической технологии.
Как и в случае других аппаратов, используемых в химической промышленности (теплообменных, массообменных и др.), для изучения,
расчета и проектирования химических реакторов применяется метод
моделирования.
181
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Атрощенко В.И. Технология азотной кислоты / В.И. Атрощен-
ко, С.И. Каргин. – Москва : Химия, 1970. – 496 с.
2. Бесков В.С. Общая химическая технология / В.С. Бесков. –
Москва : Академкнига, 2005. – 446 с.
3. Бесков B.C. Общая химическая технология и основы промышлен-
ной экологии / B.C. Бесков, B.C. Сафронов. – Москва : Химия, 1999. – 472 с.
4. Биомасса как источник энергии / под ред. С. Соуфера, О. Забор-
ски. – Москва : Мир, 1985. – 368 с.
5. Васильев Б.Т. Технология серной кислоты / Б.Т. Васильев,
М.И. Отвагина. – Москва : Химия, 1985. – 384 с.
6. Данквертс П.В. Газожидкостные реакции / П.В. Данквертс. –
Москва : Химия, 1972. – 296 с.
7. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических
процессов / А.Ю. Закгейм. – Москва : Химия, 1982. – 288 с.
8. Караваев М.М. Производство метанола / М.М. Караваев,
А.П. Мастеров. – Москва : Химия, 1973. – 160 с.
9. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика / М.Х. Кара-
петьянц. – Москва : Химия. 1975. – 584 с.
10. Катализ в промышленности. В 2 томах. Том 1 / Б. Лич, Ю. Сандерс,
Э. Шлюссмахер и др. ; под ред. Б. Лича. – Москва : Мир, 1986. – 324 с.
11. Кафаров В.В. Гибкие автоматизированные производственные
системы в химической промышленности / В.В. Кафаров, В.В. Макаров. –
Москва : Химия, 1990. – 320 с.
12. Кузнецова И.М. Общая химическая технология. Основные концепции проектирования химико-технологических систем : учебник /
И.М. Кузнецова [и др.] ; под ред. Х.Э. Харлампиди. – 2-е изд., перераб. –
Санкт-Петербург : Лань, 2014. – 381 с.
13. Кутепов А.М. Общая химическая технология : учебник для вузов / А.М. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. – 3-е изд., перераб. – Москва : Академкнига, 2004. – 528 с.
14. Общая химическая технология. В 2 томах. Том 1. Теоретические основы химической технологии / под ред. И.П. Мухленова. – 5-е изд.,
стер. – Москва : Альянс, 2009. – 256 с.
15. Общая химическая технология. В 2 томах. Том 2. Важнейшие
химические производства / под ред. И.П. Мухленова. – 5-е изд., стер. –
Москва : Альянс, 2009. – 262 с.
182
16. Общая химическая технология : учебное пособие / под ред.
А.Г. Амелина. – Екатеринбург : АТП, 2015. – 400 с.
17. Процессы и аппараты химической технологии. В 5 томах. Том 1 :
Основы теории процессов химической технологии / под ред. A.M. Кутепова. – Москва : Логос, 2000. – 480 с.
18. Смирнов Н.Н. Химические реакторы в примерах и задачах :
учебное пособие / Н.Н. Смирнов, А.И. Волжинский, В.А. Плесовских. –
3-е изд., перераб. и доп. – Санкт-Петербург : Химия, 1994. – 276 с.
19. Эмануэль Н.М. Курс химической кинетики / Н.М. Эмануэль,
Д.Г. Кнорре. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва : Высшая школа,
1984. – 463 с.
183
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................... 3
Глава 1
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
И ЕГО СОДЕРЖАНИЕ ................................................................................ 5
§ 1.1. Классификация химических реакций,
лежащих в основе промышленных
химико-технологических процессов ............................................ 7
§ 1.2. Стехиометрия химических реакций ............................................. 9
§ 1.3. Технологические критерии эффективности
химико-технологического процесса ........................................... 11
Вопросы и упражнения
для повторения и самостоятельной работы ......................................... 20
Глава 2
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ................................. 23
§ 2.1. Равновесие химических реакций ................................................ 24
§ 2.2. Способы смещения равновесия ................................................... 30
§ 2.3. Зависимость константы равновесия от температуры ............... 33
§ 2.4. Расчет равновесия по термодинамическим данным ................. 34
Вопросы и упражнения
для повторения и самостоятельной работы ......................................... 38
Глава 3
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНОВ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
ПРИ ВЫБОРЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА
И МОДЕЛИРОВАНИИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ....................... 40
§ 3.1. Скорость гомогенных химических реакций .............................. 40
§ 3.2. Зависимость скорости химических реакций
от концентрации реагентов. Кинетические уравнения ............. 42
§ 3.3. Способы изменения скорости простых
и сложных реакций ....................................................................... 46
Вопросы и упражнения
для повторения и самостоятельной работы ......................................... 51
184
Глава 4
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ ....................... 55
§ 4.1. Моделирование химических реакторов
и протекающих в них химических процессов ........................... 55
§ 4.2. Структура математической модели химического реактора ..... 57
§ 4.3. Уравнение материального баланса для элементарного
объема проточного химического реактора ................................ 60
§ 4.4. Классификация химических реакторов и режимов их работы ... 65
Вопросы и упражнения
для повторения и самостоятельной работы ......................................... 69
Глава 5
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ С ИДЕАЛЬНОЙ
СТРУКТУРОЙ ПОТОКА В ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ ............. 70
§ 5.1. Реактор идеального смешения .................................................... 70
§ 5.2. Реактор идеального вытеснения .................................................. 79
§ 5.3. Сравнение эффективности проточных реакторов
идеального смешения и идеального вытеснения ...................... 85
§ 5.4. Каскад реакторов идеального смешения .................................... 90
Вопросы и упражнения
для повторения и самостоятельной работы ......................................... 96
Глава 6
ТЕПЛОПЕРЕНОС В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ ........................... 101
§ 6.1. Уравнение теплового баланса.
Тепловые режимы химических реакторов ............................... 101
§ 6.2. Проточный реактор идеального смешения
в неизотермическом режиме ..................................................... 103
§ 6.3. Тепловая устойчивость химических реакторов ....................... 114
§ 6.4. Оптимальный температурный режим и способы его
осуществления в промышленных реакторах ........................... 118
Вопросы и упражнения
для повторения и самостоятельной работы ........................................ 130
Глава 7
ГЕТЕРОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ .............................................................. 132
§ 7.1. Общие особенности .................................................................... 132
§ 7.2. Диффузионные стадии ............................................................... 135
§ 7.3. Гетерогенные некаталитические процессы
в системе «газ – твердое вещество» .......................................... 137
185
§ 7.4. Гетерогенные процессы в системе «газ – жидкость» ............. 156
Вопросы и упражнения
для повторения и самостоятельной работы ........................................ 163
Глава 8
ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ .......................... 165
§ 8.1. Общие представления о катализе .............................................. 165
§ 8.2. Технологические характеристики
твердых катализаторов ............................................................... 168
§ 8.3. Основные стадии и кинетические особенности
гетерогенно-каталитических процессов ................................... 174
Вопросы и упражнения
для повторения и самостоятельной работы ........................................ 180
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................... 181
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................ 182
186
Учебное издание
ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Часть 1. Химические процессы и реакторы
Учебное пособие
Составители
ШВАЛЁВ Юрий Борисович
ГОРЛУШКО Дмитрий Александрович
Корректура Д.В. Заремба
Компьютерная верстка К.С. Чечельницкая
Дизайн обложки А.И. Сидоренко
Подписано к печати 29.01.2019. Формат 60×84/16. Бумага «Снегурочка».
Печать CANON. Усл. печ. л. 10,88. Уч.-изд. л. 9,84.
Заказ 83-19. Тираж 300 экз.
187
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]