Введение

В курсе процессов и аппаратов изучаются общие закономерности процессов и аппаратура для их реализации вне зависимости от их места в конкретной технологической цепочке. Знание закономерностей и аппаратуры позволяет выбрать оптимальные условия протекания процессов и их аппаратуру.

Задачами курса ПиА ХТ являются:

изучения теоретических основ типовых процессов химической технологии;

изучение принципов устройства оборудования для реализации этих процессов;

изучение основных методов расчета основных процессов и аппаратов химической технологии.

Решение этих задач позволяет ориентироваться в большом многообразии процессов и аппаратов, которые характерны для многих отраслей промышленности , а также заниматься их совершенствованием и интенсификацией.

Использование большого числа процессов потребовало применения аппаратуры

функционирующей в широком интервале температур и давлений. Температура может варьировать от – 60 С до 800 С и выше. Давление варьируется от абсолютного вакуума до 150 Мпа.

Классификация процессов

Процессы объединены в зависимости от основных закономер- ностей, характеризующих протекание процессов.

По способу создания движущей силы процесса

массообменные/диффузионные процессы, связанные с переходом веществ из одной фазы в другую (экстракция,ректификация, абсорбция,адсорбция, сушка, перегонка,

Скорость массообменных процессов определяется законами массопередачи.

гидродинамические (гидромеханические) процессы связаны

с:

•обработкой и разделением гетерогенных систем (осаждение под действием силы тяжести, центробежных и электрических сил, фильтрация, перемешивание);

•перемещение газов и жидкостей в аппаратах и трубопроводах самотеком и с использованием специальных перекачивающих систем – насосов, компрессоров;

•перемешивание жидкостей в аппаратах со слоем зернистого материала.

Движущая сила - разность давлений ∆p, градиент давления

разность плотностей ∆ρ.

Скорость протекания определяется законами гидродинамики гетерогенных систем.

механические процессы связаны с обработкой твердого материала (измельчение, рассев, дозирование, транспортировка, смешивание)

Движущая сила - разность давлений ∆p, градиент механического напряжения , разность плотностей ∆ρ.

Скорость механических процессов определяется законами механики твердых тел.

тепловые. процессы связаны с передачей тепла от одних тел к

другим (нагревание, охлаждение, конденсация, кипение, кристаллизация)

Движущая сила - разность температур ∆t, градиент температур . Скорость протекания тепловых процессов определяется законами теплопередачи.

химические процессы, связанные с химическими превращениями

исходных материалов (все процессы нефтехимического синтеза, реформинг, каталитический, термический крекинг, гидроочистка).

Скорость протекания процесса определяется в каждом случае отдельно.

По способу осуществления процесса во времени процессы подразде- ляются также на:

1) периодические, 2) непрерывные, 3) комбинированные.

Периодический процесс характеризуется единством места протекания процесса и отдельных его стадий. Периодические процессы обычно в неустановившимся состоянии во времени. Характеризуется цикличностью и нестационарностью.

Процессы разделяются на стационарные и не стационарные. Для стационарных процессов характерно то , что значения параметров (p,t,c,m) в каждой точке сечения зависит от координат, места расположения замера проб t=f(x,y,z) и не зависит от времени t≠f(t). В случае нестационарного процесса значения параметров зависят не только от координат, но и от времени t=f(x,y,z,t). Нестационарность затрудняет автоматизацию, усложняет конструкцию, эксплуатацию аппарата, а также создание крупномасштабных производств. Такие процессы применяются на опытных установках.

Непрерывный процесс характеризуется единством времени протекания всех его стадий, установившимся состоянием и непрерывным отбором конечного продукта. Непрерывные процессы осуществляют в аппаратах непрерывного действия. Благодаря стационарности непрерывных процессов облегчается их автоматизация, упрощается конструкция и обслуживание аппаратов. Однако в этом случае требуется использовать большее число аппаратов. Используются на крупнотоннажных производствах.

Комбинированный процесс представляет собой либо непрерывный процесс, отдельные стадии которого проводятся периодически, либо такой периодический процесс, одна или несколько стадий которого проводятся непрерывно.

Непрерывные процессы имеют ряд существенных преиму- ществ по сравнению с периодическими и комбинированными. К таким преимуществам в первую очередь относятся:

возможность осуществления полной механизации и автоматизации, что позволяет сократить до минимума применение ручного труда;

однородность получаемых продуктов и возможность повышения их качества;

компактность оборудования, необходимого для осуществления процесса, что позволяет сократить как капитальные затраты, так и расходы на ремонт.

Поэтому в настоящее время во всех отраслях техники стремят- ся перейти от периодических к непрерывным производственным процессам.

Назначение расчетов ПиА, их содержание.

Цель расчетов: обоснование размеров аппарата, выбор оптимального режима работы, определение расходных показателей, выбор конструкции аппарата.

Различают три типа расчетов по ПиА:

•технологический

•гидравлический

•механический Технологический расчет предусматривает обоснование рабочих

параметров процессов, определение материальных и тепловых потоков, уточнение расходных норм.

Гидравлический расчет нужен для определения размеров аппаратов и гидравлического сопротивления ∆р.

Механический расчет предусматривает обоснование выбора материала и конструкции элементов аппарата - высоты планок, конструкции гидрозатворов. Механический расчет обеспечивает безопасную надежную, длительную работу аппарата.