- •Предисловие
- •Тема 1 общие понятия о химическом производстве
- •1.1. Химическая технология как наука
- •М акрокинетика
- •1.2. Связь химической технологии с другими науками
- •Химическая технология
- •1.3. История отечественной химической технологии
- •Контрольные вопросы
- •Тема 2 компоненты химического производства
- •2.1. Сырье в химическом производстве
- •Химическое сырье, классификация
- •Кларки наиболее распространенных в земной коре элементов
- •2.2. Энергия в химической технологии
- •Энергетические ресурсы
- •2.4. Воздух в химической технологии
- •Химический состав сухого воздуха в приземном слое
- •Структура вредных выбросов промышленности России
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3 критерии оценки эффективности химического производства
- •3.1. Технико-экономические показатели (тэп)
- •3.2. Структура экономики химического производства
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4 системный подход в изучении химико-техноло-гического процесса
- •4.1. Общие понятия и определения
- •4.2. Химико-технологическая система как объект моделирования
- •4.3. Операторы
- •Типовые технологические операторы
- •4.4. Матричное представление моделей
- •Матрица инценденций
- •Матрица смежности (связи)
- •4.5. Подсистемы хтс
- •4.6. Связи
- •4.7. Классификация технологических схем
- •4.8. Системный подход к разработке технологии производства
- •4.9. Оптимизация производства
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5 общие закономерности химических процессов
- •5.1. Понятие о химическом процессе
- •5.2. Классификация химических реакций
- •5.3. Интенсификация гомогенных процессов
- •5.4. Интенсификация гетерогенных процессов
- •5.5. Интенсификация процессов, основанных на необратимых реакциях
- •5.6. Интенсификация процессов, основанных на обратимых реакциях
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6 гетерогенный катализ
- •6.1. Общие положения катализа
- •6.2. Процессы абсорбции и хемосорбции в гетерогенном катализе
- •6.3. Механизм гетерогенных каталитических процессов
- •6.4. Основные требования к гетерогенным катализаторам
- •6.5. Основные структурные параметры гетерогенных катализаторов
- •6.6. Технологические свойства гетерогенных катализаторов
- •6.7. Классификация гетерогенных катализаторов
- •6.8. Состав катализаторов
- •6.9. Приготовление катализаторов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7 гомогенный катализ
- •7.1. Кислотный (основной) катализ
- •7.2. Металлокомплексный катализ
- •7.3. Ферментативный катализ
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8 химические реакторы
- •8.1. Принципы классификации химических реакторов
- •8.2. Принципы проектирования химических реакторов
- •8.3. Химические реакторы с идеальной структурой потока в изотермическом режиме
- •8.3.3. Примеры аналитического решения математической модели (8.22) и (8.23) для частных случаев.
- •8.4. Сравнение эффективности проточных реакторов идеального смешения и идеального вытеснения
- •8.5. Конструкции реакторов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9 производство серной кислоты
- •9.1. Способы производства серной кислоты
- •8.2. Сырье процесса
- •8.3. Промышленные процессы получения серной кислоты
- •Влияние параметров процесса на степень превращения so2 в so3
- •9.4. Пути совершенствования сернокислотного производства
- •Динамика использования различных источников сырья
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9 производство аммиака
- •10.1. Проблема связанного азота
- •10.2. Получение азота и водорода для синтеза аммиака
- •10.3. Синтез аммиака
- •Контрольные вопросы
- •Тема 11 переработка нефти
- •11.1. Общие сведения о нефти
- •11.2. Классификация нефтей
- •11.3. Состав нефти
- •11.4. Нефтепродукты
- •11.5. Подготовка нефти на нефтепромыслах
- •11.6. Первичная переработка нефти
- •11.7. Пиролиз
- •11.8. Коксование
- •11.9. Каталитический крекинг
- •11.10. Каталитический риформинг
- •11.11. Гидроочистка
- •11.12. Производство нефтяных масел
- •Контрольные вопросы
- •Тема 12 переработка каменного угля
- •12.1. Показатели качества каменных углей
- •12.2. Классификация углей
- •12.3. Коксование каменных углей
- •Коксование
- •Тушение
- •Разгонка
- •12.4. Состав прямого коксового газа и его разделение
- •11.5. Переработка сырого бензола
- •12.6. Переработка каменноугольной смолы
- •12.7. Газификация твердого топлива. Процесс Фишера – Тропша
- •Контрольные вопросы
- •Тема 13 производство стирола
- •13.1. Получение этилбензола
- •13.2. Производство стирола дегидрированием этилбензола
- •13.1.3. Технологическая схема производства стирола дегидрированием этилбензола
- •Контрольные вопросы
- •Тема 14 производство этанола
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Тема 5. Общие закономерности химических процессов……………………..54
- •Тема 6. Гетерогенный катализ ……………………………………….................64
- •Тема 7. Гомогенный катализ……………………………………………………93
- •Тема 8. Химические реакторы…………………………………………………101
- •Тема 9. Производство серной кислоты……………………………………….123
- •Тема 10. Производство аммиака………………………………………………137
- •Тема 11. Переработка нефти…………………………………………………...146
- •Тема 12. Переработка каменного угля………………………………………..204
- •Тема 13. Производство стирола……………………………………………….213
- •Тема 14. Производство этанола………………………………………………..218
4.4. Матричное представление моделей
С целью синтеза и особенно анализа ХТС с помощью ЭВМ технологические схемы представляют в виде информационных схем, т. е. закодированных в виде различных матриц: процесса, потоков, инцинденций и смежности.
4.4.1. Матрица процесса. Каждый блок информационной схемы задается одной строкой матрицы процесса, содержащей номера или обозначения аппаратов, их наименования, номера потоков на входе (положительные) и на выходе (отрицательные). В таблице 4.1 приведена матрица процесса, соответствующая технологической схеме, изображенной на рис. 4.2а.
Таблица 4.1
Матрица процесса
Обозначение блока (аппарата) |
Название блока (аппарата) |
Номер потока, связанный с блоком (аппаратом) |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
||
А |
Ректификационная колонна |
1 |
4 |
–2 |
–3 |
Б |
Отгонная колонна |
6 |
|
–5 |
–7 |
В |
Ректификационная колонна |
3 |
|
–8 |
–9 |
Г |
Ректификационная колонна |
9 |
|
–10 |
–11 |
Д |
Флорентийский сосуд |
2 |
5 |
–4 |
–6 |
Матрица процесса кодирует внутреннюю структуру информационной схемы, какой поток, и с каким аппаратом он связан; название каждого аппарата, расположение входных и выходных потоков аппарата.
4.4.2. Матрица потоков. Она представляет собой последовательность с тремя целыми числами в каждой строке, где первое число – это номер потока, второе – номер аппарата, из которого этот поток выходит, а третье – номер аппарата, в который он входит. Матрица потоков (табл. 4.2) может быть составлена на основе либо технологической схемы (рис. 4.1), либо матрицы процесса (табл. 4.1).
Таблица 4.2
Матрица потоков
№ потока |
Из блока (аппарата) |
В блок (аппарат) |
№ потока |
Из блока (аппарата) |
В блок (аппарат) |
1 |
0 |
А |
7 |
Б |
0 |
2 |
А |
Д |
8 |
В |
0 |
3 |
А |
В |
9 |
В |
Г |
4 |
Д |
А |
10 |
Г |
0 |
5 |
Б |
Д |
11 |
Г |
0 |
6 |
Д |
Б |
|
|
|
В матрице потоков питающие систему потоки и выходящие из ней обозначают символом «0». По эти символом понимают внешнюю среду – источник сырья для системы и потребитель продукции системы. Следует отметить, что матрица потоков не указывает название аппаратов и не содержит инфор-мации о порядке ввода и вывода потоков.
4.4.3. Матрицы инцинденций и смежности. Для расчленения и анализа технологических схем по частям, в особенности при наличии рециклов, матрицы инцинденций и смежности имеют большое значение. Их можно построить на основе технологической схемы, либо графа, ей соответствующего. Для технологической схемы (рис. 4.2) матрица инценденций имеет следующий вид (табл. 4.3).
Таблица 4.3