Понятие о хтп.

ХТП представляет собой совокупность операций, позволяющих получить целевой продукт из исходного сырья. Все эти операции входят в состав трех основных стадий, характерных практически для каждого химико-технологического процесса: 1) подготовка исходных реагентов к проведению химической реакции (исходное сырье подвергают очистке от посторонних примесей, пользуясь разными методами); 2) химическое взаимодействие; 3) разделение смеси продуктов, отходов, побочных продуктов, непрореагировавших веществ.

На всех этапах, а особенно на заключительных, проводят также рекуперацию вторичных материальных и энергетических ресурсов. Потоки газообразных и жидких веществ, попадающих в окружающую среду, подвергают очистке и обезвреживанию от опасных примесей. Твердые отходы либо направляют на дальнейшую переработку, либо размещают для хранения в безопасных для окружающей среды условиях.

Таким образом, ХТП в целом – это сложная система, состоящая из единичных связанных между собой процессов (элементов) и взаимодействующая с окружающей средой.

Элементами ХТП являются перечисленные выше процессы тепло- и массообмена, гидромеханические, химические и т. д. Их рассматривают как единичные процессы химической технологии.

Важной подсистемой сложного ХТП является химический процесс.

Химический процесс представляет собой одну или несколько химических реакций, сопровождаемых явлениями переноса теплоты, массы и импульса, оказывающих влияние как друг на друга, так и на протекание химической реакции.

Единичные процессы протекают в различных аппаратах – химических реакторах, абсорбционных и ректификационных колоннах, теплообменниках и т. д. Отдельные аппараты соединены в технологическую схему процесса.

Классификация ХТП. сам/ст

Схожа с классификацией реакторов. Признаки классификации:

по характеру процесса, протекающего в аппарате, реакторе (обратимый, необратимый, равновесный, неравновесный);

по фазовому составу реагентов (гомоген, гет/ген и какие фазы Г, Ж, Т);

по тепловому эффекту (экзо-, эндотермические);

по температуре (низко-, средне-, высокотемпературные);

по давлению (атмосферное, вакуум, повышенное, высокое);

по степени перемешивания (ИВ, ИС);

по температурному режиму (адиабатический, изотермический, политермический). Если ИС – изотермический, если ИВ – адиабатический.

по способу организации процесса (непрерывный и периодический, полунепрерывный).

Кроме того, можно классифицировать по способу организации теплообмена (с внешним, внутренним, комбинированным т/обм.);

Уровни анализа, описания и расчета ХТП.

Анализ и описание ХТП проводят последовательно с учетом уровня протекания процесса. В ОХТ рассматриваются 6 уровней протекания процесса.

1. Молекулярный уровень (микрокинетика).

Здесь рассматривается химическая реакция с позиции формальной кинетики с помощью известных кинетических зависимостей. (гомоген)

2. Уровень малого объема.

Например, зерно катализатора, пузырек газа, капля жидкости и др. (гет/ген проц). Здесь пользуются законами макрокинетики.

3. Уровень потока.

Совокупность частиц (капель, зерен).

4. Уровень реактора.

Здесь учитываются конструктивные особенности реакционных зон, их число, взаимное расположение.

5. Уровень ХТС.

Учитываются взаимные связи между реакторами, аппаратами, машинами.

6. Уровень предприятия, отрасли или министерства.

Рекомендуемая литература.

1. Бесков В. С. Общая химическая технология: Учебник для вузов. – М.: ИКЦ "Академкнига", 2005. – 452 с.

2. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технология: Учеб. для вузов. - М.: ИКЦ "Академкнига", 2005. - 528 с.

3. Общая химическая технология/ Под ред. А. Г. Амелина, 1977

4. Общая химическая технология. в 2-х т / Под ред. И. П. Мухленова. – М.: Высш. шк., 1984. – 256 с.

5. Расчеты химико–технологических процессов / Под ред. И. П. Мухленова, 1982

6. Лаптев М. Я. Общая химическая технология: Примеры материальных и тепловых расчетов, 1969, 1975.

7. Игнатенков В.И., Бесков В.С. Примеры и задачи по общей химической технологии: Учеб. пособие для вузов. – М.: ИКЦ “Академкнига”, 2005 г. – 198 с.

8. Галанов М.Э. Практические занятия по дисциплине “Общая химическая технология”. (для студентов заочной формы обучения). – Череповец: ЧГУ, 2005 г. – 64 с. № 7200.

9. Котенко В.А., Докунина Е.В., Розанова О.А. Лабораторный практикум по дисциплине “Общая химическая технология”. Учеб.-метод. пособие. – Череповец: ЧГУ, 2001 г. – 33 с. № . 5341.

10. Лабораторный практикум по ОХТ/ Под ред. И. П. Мухленова, 1979.

Уравнение адиабаты. Графики, характеризующие адиабатический режим протекания ХТП

Рассмотрим реакцию

Разность температур в адиабатическом реакторе:

, (10.3)

уравнение выведено из уравнения теплового баланса (см. выше).

, (10.4)

, (10.5)

где х – степень превращения, С_А0 – исход концентрация целевого компонента А, С_D – концентрация D; q_Р – тепловой эффект реакции; - сред теплоемокость; - поправочный коэффициент, выражающий отношение масс целевого продукта (напр, D) к массе основного исходного вещества (напр, А). - теплота, которая выделилась или поглатилась бы при полном превращении основного вещества в продукт (при х=1); G – масса продукционной смеси;  - коэффициент адиабатического изменения температуры.

Графическое выражение уравнения адиабаты представлено на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Уравнение адиабаты: а – экзотермическая реакция, б – эндотермическая.

Самостоятельное изучение.