МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Одесский национальный политехнический университет

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

кафедра органических и фармацевтических технологий

по курсу

“ Общая химическая технология ”

Часть первая

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

для студентов химико-технологического факультета

специальности 8.091.601 - «Технология органических веществ»

7.110204 " Технология фармацевтических препаратов"

Одесса 2007 г.

Конспект лекций по курсу “ Общая химическая технология ” для студентов химико-технологического факультета специальности

8.091.601 - «Технология органических веществ»

7.110204 " Технология фармацевтических препаратов" / Сост. В.В.Лялин. - Одесса: ОНПУ. 2007. - 40с.

.

Составители: к.х.н., доц. Лялин Виктор Васильевич

Ответственный за выпуск д.х.н., проф. Куншенко Б.В.

Утверждено методической комиссией химико-технологического факультета ОНПУ.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие………………………….. ………………6

Условные обозначения……………………………………………………….7

Часть первая теоретические основы химической технологии

Раздел 1. Понятие химическая технология и химического производство

1. Определение технологии как науки. Механическая и химическая технология………………………………………………………………………. ………10

2. Содержание и структура курса "Общая химическая технология", его роль в химико-технологическом образовании …………………..11

3. Этапы развития химической технологии ..........……………18

4. Межотраслевой характер химической технологии ..…………………19

5. Основные понятия и определения химического производства............…..21

1.5.1. Компоненты химического производства …………………24

6. Иерархическое строение химического производства ………………….26

7. Классификация химических производств ………………….28

8. Показатели химического производства ...……………….29

1. Технологические показатели....................................…………………….29

2. Экономические показатели ………………...32

3. Эксплуатационные показатели ……………… 33

4. Социальные показатели ……………. 33

1.9. Объемы производства основных продуктов химической промышленности в Украине. Развитие и перестройка химических областей промышленности в Украине ..................... ......... ……………… 34

1.10. Методы химической технологии 36

1. Методические основы химической технологии как науки …….36

2. Понятие о модели и моделировании … 37

1. Математическое моделирование как метод изучения химических процессов и реакторов ………………..38

3. Физическое моделирование. Место и значения эксперимента ….. 40

2. Моделирование методом масштабного перехода на основании определенных частных соотношений (масштабирование)……… 42

3. Понятие о системе. Системный анализ как основной метод изучения химико-технологических систем …………………44

Раздел 2. Основные закономерности химической технологии

2.1. Система процессов в химическом реакторе ………….. 46

1. Понятие о химико-технологическом процессе ………………….46

2. Классификация ХТП ………………….49

3. Главные показатели ХТП ………………….50

4. Взаимосвязь между показателями ХТП ………………….53

5. Равновесие химико-технологических процессов …………………..55

2.2. Гомогенные химико-технологические процессы …………………..63

1. Скорость гомогенных процессов ……………… 64

2. Влияние разных факторов на скорость гомогенного ХТП ……… 69

1. Влияние температуры ………………..70

2. Влияние концентрации реагентов …………… 77

3. Влияние давления ……………….....82

4. Влияние катализатора ………………85

2.3. Гетерогенные (некаталитические) химико-технологические процессы 87

1. Стадии гетерогенного ХТП ...................... 87

2. Скорость гетерогенного ХТП ..............................89

3. Общие принципы интенсификации гетерогенных ХТП.......... 95

4. Гетерогенные некаталитические процессы в системе Г-Т.......... 96

2.3.4.1. Кинетические модели гетерогенных ХТП в системе Г-Т........... 97

2.3.5. Гетерогенные некаталитические процессы в системах Г-.Ж и Ж-Ж ………………………………………………………………..108

2.3.5.1. Кинетические модели процессов в системе Г-Ж (Ж-Ж)...... 109

2.4. Каталитические химико-технологические процессы .............................115

2.4.1.Использование катализаторов - наиболее эффективный способ

повышения скорости и селективности химико-технологических

процессов. Суть и виды катализа ............... 115

2.4.2. Гомогенный катализ. Скорость превращения в гомогенном

катализе. Влияние условий осуществления гомогенного катализа на его

эффективность ............. 117

2.4.3. Гетерогенный катализ на твердых катализаторах. Области

протекания гетерогенно-каталитического химического процесса. Влияние

условий осуществления процесса на его скорость ...................121

4. Требования к промышленным катализаторам ...................124

5. Состав и изготовление твердых катализаторов ............. 128

ПРЕДИСЛОВИЕ

Конспект лекций по общей химической технологии на русском языке, его объем отвечает действующей программе этого курса для студентов химико-технологических специальностей высших учебных заведений.

В части первой ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

освещены физико-химические закономерности хода химико-технологических процессов методы определения оптимальных параметров технологического режима, вопросы анализа и синтеза химико-технологических систем (ХТС). При этом значительное внимание было сосредоточено на направлениях минимизации энергетических и тепловых затрат и необходимости широкого применения в химической технологии энерготехнологических схем.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А - активность катализатора;

А, В,С,D - реагенты;

а, b, с,d,г, s- стехиометрические коэффициенты;

С_i - мольная концентрация i-го компонента системы;

с - теплоемкость;

с - удельная теплоемкость смеси;

D- коэффициент диффузии, диаметр;

Е- эквивалентная масса вещества, энергия активации, удельная эксергия;

F - постоянная Фарадея, площадь поверхности;

f- функция;

G - масса;

С_Ао - начальная масса реагента;

G_А - масса реагента, который не прореагировал;

G_R- масса продукта;

Н — коэффициент Генри, энтальпия, высота;

I - интенсивность, сила тока;

К— константа равновесия, конструкционные параметры, коэффициент отношения рециркуляции;

Кц - коэффициент рециркуляции;

кі - константа скорости;

к₀ - предэкспоненциальный множитель;

l - линейный размер аппарата;

М- мольная масса;

N - число;

n - порядок реакции;

Р - давление;

Р_{ - парциальное давление;

Q - количество теплоты;

q_реащ - удельная теплота реакции;

К - целевой продукт, универсальная газовая стала, радиус;

R_Я R_ч - радиус ядра, частички;

S - побочный продукт, площадь поперечного сечения аппарата, симплекс;

s - селективность;

s, - селективность интегральная;

s_dif— селективность дифференциальная;

Т- температура, К, технологические параметры;

ω_А - скорость реакции;

U - параметры управления;

Uа- объемный расход;

V- объем;

Х,Y- векторы параметров состояния входного и исходного потоков;

х_А - степень превращения;

- равновесная степень превращения;

Х_R - выход продукта;

- равновесный выход продукта;

x,y,z - пространственные координаты;

W - количество энергии;

W - линейная скорость движения потока;

В - расходный коэффициент;

В_пр - расходный коэффициент практический;

В_т - расходный коэффициент теоретический;

Г- геометрический критерий;

П- производительность;

∆ - разность, движущая сила;

δ- толщина приграничного слоя;

ε- коэффициент изменения объема;

γ- температурный коэффициент;

λ - коэффициент теплопроводности;

μ - вязкость;

η_е„ - энергетический коэффициент полезного действия;

η_е - эксергетический коэффициент полезного действия;

ν - динамическая вязкость среды;

ρ - плотность;

σ - поверхностное натяжение;

τ-время.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ