- •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
4.6. Связи
Связь – это физический канал, по которому происходит обмен веществом, энергией и информацией между элементами системы (внутренняя связь) и между отдельными системами (внешняя связь). К внешним связям относят ресурсы сырья, вспомогательных материалов, энергии, финансовые и трудовые ресурсы, технику. Информационные внешние связи могут быть представлены связями с потребителями, поставщиками, банками, товарно-сырьевыми биржами, рынком ценных бумаг, налоговыми управлениями, рекламными агентствами и т.д. Наиболее важна связь с потребляющими химический продукт системами, ибо они определяют смысл существования ХТС.
По этой причине в состав ХТС обязательно включают подсистемы, изучающие рынок химических товаров, прогнозирования изменения спроса на отдельные виды продуктов и т.д. По физическому смыслу связи подразделя-ют на материальные, энергетические и информационные. Первые два типа относятся к технологическим.
4.6.1. Материальные связи – это потоки сырья, вспомогательных ма-териалов, продуктов и полупродуктов, отходов.
4.6.2. К энергетическим связям относят потоки топлива, теплоносителей и хладагентов. Технологические связи в ХТС представлены в виде магистралей газо-, водо- и паропроводов, электрокабелей, электросетей, транспортных средств.
4.6.3. Информационные связи – это поступающие в систему в виде пневмо-, электро- , теле- и радиосигналов.
По направлению различают прямые и обратные связи. Под мощностью связи понимают ее пропускную способность. Для материального потока она измеряется в кг/ч, для энергетического – в кДж/ч, для информационного – в Мбайт/ч. Роль связи в системе определяется ее влиянием на ход процесса (соединением, усилением, ослаблением, отключением). Наиболее важны так называемые системообразующие связи, разрыв которых приводит к нарушению функционирования системы или разрушению одного или нескольких ее элементов.
Технологическая структура ХТС реализуется в определенной последовательности внутренних технологических связей между элементами. Основные виды структур определяются способами соединения операторов между собой. Различают следующие соединения: последовательное, параллельное, обводное (байпасное) и обратное (рецикл) или их комбинации.
Обычно структуру ХТС представляют словесным описанием, графи-ческой или матричной формами. Словесное описание используют при документальном оформлении технологической схемы, которая является составной частью технологического регламента. Графические методы представляются наиболее информативными и наглядными. В зависимости от элементного состава, характера связей и назначения различают функциональные, операторные, структурные и технологические схемы.
Элементами структуры в функциональной схеме являются подсистемы, соединенные материальными связями. Элементами операторной схемы служат соединенные материальными связями технологические операторы. Операторные схемы дают наглядное представление о физико-химической сущности технологических процессов, используемых системой для последовательного превращения сырья в готовый продукт.
В структурной схеме операторы представлены в виде блоков, имеющих несколько входов и выходов, соединенных между собой сплошными линиями, изображающими материальные связи. В отличие от операторной схемы, на структурной схеме изображают также энергетические связи, которые чаще располагают перпендикулярно блоку и показывают пунктиром. При разработке структурной схемы изображения операторов заменяют пря-моугольниками, которые затем объединяют в систему материальными (горизонтальные линии) и энергетическими (вертикальные линии).
На основе структурной схемы составляют энергетические и тепловые балансы, необходимые для расчета энергоемкости системы и определения требуемых поверхностей теплообмена аппаратов.
Технологическую схему составляют на основе операторной, при этом взамен технологического оператора ставят аппарат, наиболее соответствующий требованиям технологической операции, осуществляемoй данным опе-ратором (реактор, колонна, смеситель, теплообменник, печь и т. д.). Техноло-гическая схема состоит из графического изображения соответствующих ап-паратов и технологических линий, сопровождаемoe его описанием.
Описание технологической схемы дается по каждой подсистеме, начи-ная с поступления и подготовки сырья и кончая отгрузкой готовой продукции, с указанием основных технологических параметров процесса, характеристикой используемого основного оборудования, систем регулирования и блокировок, со ссылкой на чертеж технологической схемы. На чертеже указывают оборудование, направление движения материальных потоков сырья, продуктов, теплоносителей, вспомогательных материалов, места контроля и регулирования технологических параметров процесса, а также сигнализации и блокировок. Технологическая схема снабжается спецификацией оборудова-ния, технологических линий и привязкой контрольно-измерительных (КИП) и регулирующих приборов (РП).
Принципиальная технологическая схема – упрощенный вариант изображения производственного процесса – представлена технологическими аппа-ратами, необходимыми для промышленной реализации разработанной техно-логии, последовательно соединенными материальными линиями.