Основные вопросы рабочей программы по химической технологии




Скачать 269.41 Kb.
НазваниеОсновные вопросы рабочей программы по химической технологии
страница2/2
Дата конвертации16.05.2013
Размер269.41 Kb.
ТипДокументы
1   2

Рекомендуемая литература


. Кутепов А.М., Бондарева Т.Н., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. - М.: Высшая школа, 1990. - 520 с.

  1. Основы химической технологии / И.П. Мухленов, А.Е. Горштейн, Е.С. Тумаркина/ Под ред. И.П. Мухлснова. — М.: Высшая школа, 1991. — 463 с.

  2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: В 2-х кн.-М.: Химия, 1995.

  1. Соколов Р.С. Химическая технология: В 2-х т. - М.: ВЛ АДАС, 2000. - 816 с.

  1. Химико-технологические системы / Под ред. И.П. Мухленова. - Л.: Хи­мия, 1986.-424с.

  2. Сафонов М.С. Критерии термодинамического совершенства технологи­ческих систем. М.: МГУ, 1988.

  3. Кафаров В.В., Макаров В.В. Гибкие автоматизированные системы в хи­мической промышленности. - М.: Химия, 1990. - 320 с.



ЛЕКЦИЯ 1

Литература:

  1. Мухленов И.П. и др. «Основы химической технологии». М.: Высш. шк., 1975 – 10 экз.

  2. Под ред. Бескова С.Д. «Основы химической технологии». М.: 1962 – 4 экз.

  3. Мухленов И.П., Тамбовцева В.Д. «Основы химической технологии». М.: 1968 – 4 экз.

  4. Соколов Р.С. «Химическая технология». М.: 2000 – 8 экз.

  5. Ахметов Г.Т. и др. «Химическая технология неорганических веществ». 2 тома М.: 2002 – 2 экз.

  6. Кутепов А.М. и др. «Общая химическая технология». М.: Высш. шк., 1990




  1. Предмет и задачи ХТ. Важнейшие направления развития химической техники и технологии. Сырье, сырьевая база.

Химическая технология - наука о наиболее экономичных и экологически обоснованных методах массовой химической переработки природного сырья в целевые продукты - является научной основой химической, нефтехимической, коксо-химической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности, черной и цветной металлургии. Используя достижения естественных наук, промыш­ленной экономики, материаловедения и кибернетики, современная химическая технология разрабатывает и изучает совокупность физических и химических процессов и оптимальные пути их реализации в условиях крупномасштабного и многоассортиментного производства.

Химическая технология базируется, прежде всего, на химических науках (физическая химия, химическая термодинамика и химическая кинетика), но в то же время не просто повторяет, а развивает закономерности этих наук в при­ложении к массовому промышленному производству. Химическая технология немыслима без тесной связи с экономикой, экологией, физикой, математикой, кибернетикой, прикладной механикой, другими техническими науками. Значи­тельный прогресс в химической технологии в последние годы связан с приме­нением современных вычислительных средств для решения теоретических и прикладных задач. Применение вычислительной техники не только позволило ставить и решать сложные задачи, но и обогатило химическую технологию но­выми подходами к их решению, связанными с математическим моделировани­ем и системными исследованиями. Появилось и успешно развивается новое на­правление в химической технологии - кибернетика химико-технологических процессов [Кутепов, с.4-6].

Основной чертой современной технологической идеологии является науч­ный системный подход, рассматривающий в единстве физико-химический, физи­ко-математический, инженерно-технический, экономический, экологический и социальный аспекты организации производства. Такое понимание должно быть нацелено на создание малостадийных (в идеале одностадийных), надежных, безопасных, малоэнергоемких, высокопроизводительных и экономичных, непре­рывных и безотходных, гибких (легко перестраиваемых) по сырью и целевым продуктам производств. Создание таких производств неразрывно связано с изме­нением подходов к аппаратурному оформлению технологических схем, разработ­ке новейших принципов разделения сред, интенсификации тепло- и массообмена, а также широкому внедрению методов математического моделирования и оптимизации как реакторной части технологической схемы, так и всей схемы в целом.

Занимая особое место в современной техносфере, химическая технология рас­сматривает ресурсные, энергетические и экологические предпосылки и ограничения в развитии химических производств, а также важнейшие связи химической технологии с другими областями науки и техники, в особенности с энергетикой, материаловедением, биотехнологией [Кутепов, с. 8-14; Мухленов, с. 6-8].

Химическая технология является одной из важнейших областей знаний и прак­тической деятельности и занимает ведущее место в народнохозяйственном ком­плексе страны. Уровень развития химической промышленности в значительной степени определяет экономический потенциал государства; без разнообразных продуктов химической промышленности невозможна была бы жизнь современного общества.

Одним из основных путей технического прогресса является химизация народного хозяйства.

Химизация - внедрение методов химической технологии, химического сырья, материалов и изделий из них в производственную и непроизводственную сферы - служит одним из решающих факторов повышения эффективности производства. За­траты труда на производство химических материалов значительно ниже, чем на по­лучение естественного сырья; при этом в 2-3 раза уменьшаются и энергетические за­траты.

Создание и производство новых химических материалов, развитие технологии их переработки радикальным образом влияют на повышение надежности и долго­вечности машин и оборудования, снижение их материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости изготовления, а также на экономию черных, цветных и редких метал­лов.

Основные тенденции развития современной химической промышленности свя­заны, прежде всего, с решением глобальных проблем человечества. К ним относятся: продовольственные ресурсы; ресурсы минерального сырья для промышленности; энергетические ресурсы; предотвращение загрязнения окружающей среды. Все эти проблемы взаимосвязаны и должны решаться комплексно.

Современное химическое предприятие представляет собой сложную химико-технологическую систему (ХТС), состоящую из большого числа аппаратов (реакто­ров) и связей (потоков) между ними. Для ее эффективного функционирования не­обходимо решить многие задачи еще до строительства нового предприятия, на ста­дии проектирования. Анализ процессов и расчет аппаратов и реакторов при иссле­довании ХТС проводят в определенной последовательности:

а) определение принципиальной (термодинамической) осуществимости данного химического превращения; термодинамика

б) установление условий предельного, или равновесного, состояния системы;
статика

в) вычисление расходов исходного сырья и количества получаемых продуктов,
а также расхода энергии и теплоносителей;

г) определение оптимальных режимов работы аппаратов и реакторов, а также
вычисление их основных параметров.

Созданию эффективно функционирующих ХТС предшествуют многочисленные расчеты и анализы, выполняемые задолго до создания химического производства.

Первый этап этих расчетов - установление термодинамической вероятности всех химических реакций, лежащих в основе данного производства. Т.е. пойдет ли реакция слева направо (песок с водой) - термодинамика

Второй этап этих расчетов - если А превращается в R, то на какую глубину. Т.е. изучает равновесие этой системы - статику.

Третий этап расчетов - Если статистические показатели устраивают технолога, то далее исследуют, с какой скоростью U наступает равновесие - динамика.

Четвертый этап этих расчетов: изучают, при каких условиях технологического режима (t, р, с) сырье переходит в целевой продукт A → R.

Пятый этап расчетов. Аппаратурное оформление XТП.

Шестой этап расчетов. Материальный и тепловой баланс.

Природное сырье обозначают буквой А (руда, минерал), целевой продукт – R.

Поскольку в технологических процессах обычно участвует не один, а несколько видов природного сырья, то пишут:

 (1)

где  - побочный продукт.

Начинаем с того, пойдет ли реакция вообще или нет.

О термодинамической вероятности протекания химической реакции можно судить по изменению (изобарно-изотермического потенциала) ΔG - энергии Гиббса.

Для теоретического расчета ΔG используют уравнение

 (2)

где  и  – число молей и изменение энергии Гиббса i-го компонента, соответственно. Например, для модельной реакции (1) уравнение (2) запишется так:

 (3)

При экспериментальном определении  применяют уравнение

 (4)

где  - тепловой эффект (энтальпия) реакции;  - изменение энтропии; его находят по разности между энтропией конечных продуктов и исходных веществ, т.е.

 (5)

Для модельной реакции (1) уравнение (4) запишется в виде

 (6)

Значения стандартных энергий Гиббса  образования большинства химических соединений сведены в таблицы термодинамических свойств и приводятся в справочной литературе. Порядок и знак величины  позволяют качественно оценить положение равновесия исследуемой реакции. Если  то равновесие сдвинуто вправо, выход продукта велик и наоборот [Кутепов, с.30-35].


  1. Химико-технологический процесс (ХТП) и его содержание. Лимитирующие стадии. Процессы, протекающие в кинетической, диффузионной и переходной областях.

Химико-технологический процесс представляет собой совокупность физических и химических операций, предназначенных для переработки исходного сырья в целе­вой продукт. Некоторые из этих операций необходимы для подготовки исходных реагентов к переработке, перевода их в наиболее реакционноспособное состояние (очистка, обогащение, измельчение, нагревание исходного сырья и т.п.).

Подготовленные соответствующим образом реагенты подвергают химиче­ской переработке, включающей, как правило, несколько стадий. В результате этих процессов получают смесь продуктов (целевых и побочных) и непрореагировавших реагентов. Заключительные операции связаны с разделением этой смеси, для чего вновь применяют гидромеханические, тепло- и массообменные процессы, напри­мер, абсорбцию, экстракцию, ректификацию, фильтрование, центрифугирование и т.д.

Непрореагировавшее сырье вновь возвращают в систему, организуя его ре­цикл.

Таким образом, химико-технологический процесс (ХТП) представляет собой сложную систему, состоящую из единичных, связанных между собой операций. Анализ единичных элементов (операций) и их взаимного влияния позволяет раз­работать технологический режим - совокупность параметров (Р, t, С и т.д.), опре­деляющих условия работы аппарата или темы аппаратов. Единичные процессы протекают в различных аппаратах и реакторах, соединенных в технологическую линию. Разработка и внедрение эффективно функционирующей технологической схемы - важная задача химической технологии.

Химико-технологический процесс складывается, как правило, из следующих взаимосвязанных элементарных стадий:

  1. подвода реагирующих компонентов в зону реакции;

  2. химических реакций,

  3. отвода образовавшихся продуктов из реакционной зоны.

Первая и третья стадии совершаются молекулярной диффузией или конвек­цией, а вторая стадия - химические реакции. В реагирующей смеси обычно проис­ходит несколько последовательных (или параллельных) химических реакций, при­водящих к образованию основного (целевого) продукта, а также ряд побочных ре­акций между основными исходными веществами и примесями, наличие которых в исходном сырье неизбежно. В результате, кроме основного образуются побочные продукты и отходы производства. Обычно при анализе производственных процес­сов учитываются не все реакции, а лишь те из них, которые имеют определяющее влияние на количество и качество получаемых целевых продуктов. Общая (суммарная) скорость химико-технологического процесса есть результирую­щая скоростей перечисленных элементарных стадий, протекающих, как правило, с различной скоростью и последовательно.

Поэтому общая скорость процесса лимитируется скоростью наиболее мед­ленной стадии. Если наиболее медленно протекает сама химическая реакция (вторая стадия) и она лимитирует суммарную скорость, то процесс протекает в кинетиче­ской области.

Если общую скорость процесса лимитируют первая (подвод реагирующих компонентов в зону реакции) или третья (отвод продуктов реакции из зоны) стадий, процесс в целом протекает в диффузионной области.

Если же скорости всех трех стадий технологического процесса соизмеримы, процесс протекает в так называемой переходной области.

С учетом этих обстоятельств выбирают те или иные пути повышения общей скорости химико-технологического процесса [Мухленов, с 20-22].

Классификацию химико-технологических процессов проводят по различным признакам.

по кинетическим признакам - на гидромеханические, тепловые, массообменные (диффузионные), химические и механические;

по фазовому составу реагирующей смеси - на гомогенные и гетерогенные;

по направлению материальных и энергетических потоков - на прямоточ­ные, противоточные и перекрестные;

по организационно-технической структуре - на периодические, непрерывные и полунепрерывные.



  1. Основные технологические понятия и определения: производительность, мощность, интенсивность, расходные коэффициенты, степень превращения, выход продукта, селективность.

Важнейшими понятиями и определениями химической технологии или техноло­гическими критериями эффективности ХТП являются:

Производительность – количество выработанного целевого продукта или переработанного сырья в единицу времени

 (т/ч, м3/сут). (7)

Мощностью называется максимально возможная производительность.

Интенсивность – это производительность, отнесенная к какому-нибудь параметру, характеризующему геометрические размеры аппаратов и реакторов

 (т·м-3·м-2; м3·м-2ч-1 и т.д.) (8)

Степень превращения - отношение количества исходного сырья, вступившего в реакцию, к его начальному количеству (концентрации), например, для простой необра­тимой реакции A → R степень превращения (ХA)



По этим соотношениям обычно вычисляют



Выходом продукта называют отношение реально полученного количества продукта (Gф) к максимально возможному его количеству(GT):

 (% или доли единицы)

Селективность (избирательность) - отношение количества образовавшегося целевого продукта (R) к общему количеству всех полученных продуктов (R+S).

Знание этих и других технологических понятий и определений необходимо для оценки эффективности функционирования действующих, а также при анализах и расчетах, предшествующих и сопутствующих созданию новых химических произ­водств


Учебно-методический комплекс

по дисциплине ЕН. В. 02 «Численные методы в химии»

для студентов, обучающихся

по направлению 020 100-

«ХИМИЯ»
1   2

Похожие:

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconРабочая программа по дисциплине Ф. 13 «Системный анализ процессов химической технологии» для специальности 17. 05. 00 «Машины и аппараты химических производств» (дневная, заочная формы обучения)
Изучение дисциплины «Системный анализ процессов химической технологии» основано на знании студентами материалов дисциплин: «Общая...

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconАннотация рабочей программы
«Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии». Дисциплина реализуется на Нефтетехнологическом...

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconМеждународная конференция по химической технологии хт’12
Целью конференции является анализ состояния и развития фундаментальных и прикладных исследований в различных областях химической...

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 17. 11 «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов» по техническим и химическим наукам
Настоящая программа охватывает основополагающие основы химии твердого тела, физической химии силикатов, общей технологии силикатов,...

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconХимическая технология как наука. Этапы развития химической технологии. Роль химической технологии в народном хозяйстве. Основные направления развития
Химическая технология – наука о способах и процессах производства промышленных продуктов из природного сырья

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconПрограмма вступительного междисциплинарного экзамена в магистратуру
В основу настоящей программы положен целый ряд дисциплин по основным циклам подготовки бакалавра: процессы и аппараты химической...

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconРабочая программа по дисциплине "Основные процессы и аппараты химической технологии" для специальности 281000 "Технология кожи и меха" Кафедра "Инженерной химии и промышленной экологии"
Основные процессы и аппараты химической технологии" для специальности 281000 "Технология кожи и меха"

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconРабочая программа п о дисциплине ф 12 «Теоретические основы энерго- и ресурсосбережение в химической технологии»
Ф 12 «Теоретические основы энерго- и ресурсосбережение в химической технологии» для специальности 170500 – Машины и аппараты химических...

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconЛитература Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: 1973, 754 с
Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: 1973, 754 с

Основные вопросы рабочей программы по химической технологии iconПрограмма учебной дисциплины «высокотемпературные процессы химической технологии»
Учебная дисциплина «Высокотемпературные процессы химической технологии» обязательная дисциплина федеральных государственных стандартов...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница