- •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
4.7. Классификация технологических схем
Технологические схемы разделяются по характеру организационной структуры, числу химических стадий, направлению технологических потоков, их числу и т.д. (табл. 4.5).
Таблица 4.5
Классификация технологических схем
Признак классификации |
Характеристика |
Организационная структура процесса |
Периодическая; непрерывная; комбинированная |
Число химических стадий |
Одно-, двух-, многостадийная |
Технологический маршрут сырья |
Прямая; циркуляционная |
Число продуктовых линий |
Однопродуктовая, многопродуктовая |
Номенклатура товарной продукции |
Индивидуальная; совмещенная; гибкая (модульная) |
Способ рекуперации энергии |
Энерготехнологическая; технологическая |
Степень экологизации |
Традиционная технологическая; экотехнологическая |
Размещение оборудования |
Вертикальная; горизонтальная; смешанная |
Периодические схемы в настоящее время почти не применяются в химической технологии, т. к. они уступают по ряду основных показателей схемам непрерывной структуры, а именно: по производительности, стационарности химико-технологического процесса, возможности рекуперации энергии и создания оптимальных условий процесса в каждом аппарате ввиду их пространственной разобщенности.
Технологический маршрут сырья – это направление движения сырья по технологическим аппаратам схемы. Существуют процессы с открытой цепью и циклические (круговые). В процессах с открытой цепью превращение исходного сырья в конечный продукт совершается за один проход через систему аппаратов. Циклическую схему применяют в случае низкой степени превращения сырья за один проход через реактор, когда непревращенное сы-рье рециркулируют в начало технологического процесса и смешивают со свежим исходным сырьем и снова направляют в процесс превращения. Такое непревращенное сырье называют рециклом, а способ его организации – принци-пом рециркуляции.
Циркуляционная схема имеет ряд преимуществ:
- возможность более полного использования сырья в условиях огра-ниченной степени превращения;
- наличие высокой скорости реакции и ее стационарности;
- возможность проведения процесса при неблагоприятных кинетических и термодинамических условиях;
- возможность управления процессом путем изменения количества, состава и температуры рецикла.
Если целевой продукт получают в одну стадию химической реакции, то такую схему называют одностадийной, если в две стадии – двухстадийной, более стадий – многостадийной. Химические стадии двух- и более стадийных непрерывных процессов могут протекать в разных реакторах, но современные технологические процессы предусматривают проведение многостадийных процессов в одном реакторе.
Рассмотренные основные закономерности и принципы химической технологии являются основой функционирования и совершенствования химических производств и позволяют намечать перспективы их развития. Из обозначившихся в последнее время таких перспективных направлений можно отметить следующие:
- повышение единичной мощности отдельных аппаратов и технологических установок в целом;
- сокращение, где это возможно, числа стадий производства;
- снижение энергозатрат путем создания энерготехнологических схем на основе максимального использования вторичных энергоресурсов;
- создание малоотходных и безотходных технологий, экологизация производства;
- создание гибких технологических схем с возможностью увеличения числа продуктовых потоков и ассортимента товарной продукции;
- использование новейших достижений науки и техники;
- комплексная автоматизация производственных процессов;
- использование модульного принципа в конструировании аппаратов.