Неволина Татьяна Анатольевна К 414 Лекции 18 часов

Неволина Татьяна Анатольевна К. 414 Лекции 18 часов Лабораторные работы 18 часов Химическая технология Ознакомительная практика 2 недели Самостоятельная работа 54 часа

Литература Соколов Р. С. Химическая технология : учеб. пособие для студентов вузов: В 2 т. / Р. С. Соколов. - М. : Владос, 2003 Кутепов А. М. Общая химическая технология : учеб. пособие / А. М. Кутепов, Т. И. Бондарева, М. Г. Беренгартен. - 2 -е изд. , испр. и доп. -М. : Высш. шк. , 1990. -519 с

Кондауров Б. П. Общая химическая технология : учеб. пособие для вузов / Б. П. Кондауров, В. И. Александров, А. В. Артемов. - М. : Академия, 2005. - 336 с. Захарова А. А. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие / под ред. А. А. Захаровой. - М. : Академия, 2006. - 528 с.

Мухленов И. П. Оcновы химической технологии : учеб. пособие для вузов / И. П. Мухленов - М. : « Высшая школа» , 1991. - 463 с. Бесков В. С. Общая химическая технология: учеб. пособие для вузов / В. С. Бесков. - М. : ИКЦ « Академкнига» , 2005. - 452 с. Лабораторные работы Рубцов Александр Евгеньевич Лисовенко Наталья Юрьевна 407 комната

Что подразумевается под словами «химическая технология» ?

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Связь химической технологии с другими науками Химия Инженерные науки Физика Минералоги я Математика Экономика Химическая технология Экология

Химические производства неорганические производства основных химических веществ электрохимические производства производство тонких неорганических продуктов основной (тяжелый) органический синтез переработка горючих материалов производство высокомолекулярных веществ металлургия тонкий органический синтез производство силикатов производство пищевых продуктов производство минеральных красок и пигментов N 2 + 3 H 2 = 2 NH 3 + Q 1, CO + 2 H 2 = CH 3 OH + Q 2

Содержание химико-технологического процесса (ХТП) Химико-технологический процесс представляет собой совокупность операций, позволяющих получить целевой продукт из исходного сырья Принципиальная схема простейшего ХТП 1 – подготовка сырья; 2 – химические превращения; 3 – выделение целевого продукта

химико-технологический процесс в целом это сложная Элементами химико-технологической системы являются система, состоящая из единичных связанных между система процессы тепло- и массообмена, гидромеханические, собой процессов (элементов) и взаимодействующая с химические и т. д. окружающей средой Важной подсистемой сложного химико-технологического процесса является химический процесс. Он представляет собой одну или несколько химических реакций, сопровождаемых тепло- и массообменными явлениями

Технологическим режимом называется совокупность параметров, определяющих условия работы аппарата или системы аппаратов. Параметром технологического режима называется величина, характеризующая какое-либо устройство или режим работы аппарата. Основные параметры: температуры, давления, концентрация реагентов, интенсивность катализатора и другие Оптимальные условия ведения процесса – это сочетание основных параметров, позволяющее получить наибольший выход продукта с высокой скоростью или обеспечить наименьшую себестоимость

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2. Экономические показатели Капитальные затраты Экономи ческая эффекти вность Производитель ность труда Себестоимость продукции

3. Эксплуатационные показатели

МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНСЫ

В основу энергетического баланса положен закон сохранения энергии, согласно которому количество энергии, введенной в процесс, равно количеству выделяющейся энергии, т. е. приход энергии равен ее расходу Тепловой баланс: приход тепла в данной технологической операции ΣQпpиx должен быть равен расходу тепла в той же операции расходу ΣQpacx , т. е. ΣQпpиx = ΣQpacx.

Химическое производство как система

Состав и структура ХТС Структура ХТС – совокупность связей (потоков) и элементов Общая структура и функциональные подсистемы химического производства

Масштабные подсистемы ХТС можно систематизировать в виде их иерархической последовательности. Иерархическая структура ХТС

Первую, низшую ступень иерархической структуры ХТС составляют типовые процессы (гидродинамические, массообменные, тепловые, механические, химические), а также локальные системы управления ими, в основном системы автоматического регулирования (САР) Вторая - это агрегаты и комплексы, в которых осуществляются как отдельные типовые процессы, так и совокупность их, представляемая отдельными участками производства, а также автоматические системы управления технологическим процессом (АСУТП). Агрегат включает в себя несколько аппаратов. Третья ступень иерархии включает химические производства, состоящие из нескольких цехов, где получают целевые продукты, а также АСУ технологического и организационного функционирования производств

Четвертая ступень – химическое предприятие в целом или несколько родственных предприятий, объединенных в комбинат (производственное объединение) и автоматизированную систему его управления (АСУП)

Типы связей 1. Последовательная связь 2. Разветвленная связь 3. Параллельная связь

4. Обводная(байпасная) связь 5. Рецикл или обратная связь 5. Комбинация потоков

Модели химико-технологических систем Операционноописательные Качественные (обобщительные Функциональные(при нципиальные) схемы Структурные схемы Иконографическ ие Операторные схемы Моедли Технологические схемы Аналитические (символические) Топологические математические Иконографическ ие Сетевые Структурные блоксхемы

Операционно-описательные модели

Иконографические модели (схемы) всегда связаны с наглядным графическим изображением, чертежом.

Технологическая схема производства аммиака 1 — компрессор; 2—инжектор; 3 — теплообменник; 4—испаритель жидкого аммиака, 5, 8 — сепараторы; 6 — колонна синтеза, 7—водяной холодильник, 9 — циркуляционный компрессор

Функциональная (принципиальная) схема Функциональная схема производства аммиака

Функциональная схема предполагает перечисление операций осуществляемых на данном производстве, каждая из которых представляется в виде прямоугольника с указанием направленности материальных потоков показанных в виде стрелок. Представление основных операций химико-технологического процесса в виде функциональной схемы весьма удобно для его понимания. Она дает общее представление о функционировании ХТС и служит предпосылкой для аппаратурного оформления и более детальной разработки ХТС

Структурная схема синтеза аммиака 1 — компрессор, 2 — инжектор, 3 — теплообменник, 4 — испаритель жидкого аммиака, 5, 8 — сепараторы; 6 — колонна синтеза, 7— водяной холодильник, 9—циркуляционный компрессор; G 1 -G 12 - потоки газа, L 1 -L 5 —потоки жидкости

Структурная схема ХТС дает изображение всех элементов в виде блоков с указанием и обозначением всех входных и выходных потоков и технологических связей между блоками (элементами ХТС). Структурные схемы, как правило, используются для анализа и последующего расчета материальных и энергетических балансов ХТС.

Операторная схема синтеза аммиака 1 — компрессор, 2 — инжектор; 3 — теплообменник, 4 — аммиачный холодильник (испаритель жидкого аммиака), 5, 8 — сепараторы, 6—колонна синтеза аммиака (реактор), 7—водяной холодильник, 9 - циркуляционный компрессор, М 1 -М 17— физические потоки

Основные технологические Вспомогательные операторы технологические операторы - химическое превращение - нагрева и охлаждения - смешение - сжатия и расширения - разделение - изменения агрегатного состояния вещества - межфазный массообмен

Математические модели Аналитические (символические) Символическая (аналитическая) модель – это совокупность математических соотношений – формул, уравнений, неравенств. Эти соотношения позволяют определить физические параметры состояния технологических потоков на выходе системы в зависимости от факторов, воздействующих на систему: параметров входных технологических потоков (Х), параметров окружающей среды (V), технологических (D), и конструкционных (К) параметров элементов системы

Математическая модель процесса в элементе устанавливает связь параметров выходящих потоков Yk kго элемента и входящих в него Xk. Показатели потока – это его величина, состав (концентрации), температура, давление, теплосодержание и другие параметры. Yk = F(Xk, Dk, Kk, Vk) Уравнения данного типа – это математические модели реактора, абсорбера, компрессора, ректификационной колонны и других аппаратов и машин. Связи ХТС характеризуют передачу потока от элемента к элементу и в общем виде представляются уравнениями типа: Xk =α i-k Yi где - α i-k коэффициент передачи потока из элемента i к элементу k

Иконографические математические модели – наглядное графическое отображение таких качественных свойств технологической структуры ХТС, по которым можно определить количественные характеристики системы. 1) Топологические модели представляют в виде графов. Граф – это фигура или конфигурация, образованная совокупностью некоторых точек (вершин или узлов), соединенных отрезками прямых, ломаных или кривых линий. Линии могут иметь yправления (тогда они называются дугами) или не иметь его (рёбра). Для химико -технологического процесса обычно вершинами графа являются его элементы, а дуги показывают связь между элементами.

Топологические Материальный потоковый граф по общим расходам 2, 5, 8 — номера вершин, соответствующих номерам операторов на операторной схеме; i — источник, соответствующий поступлению сырья с физическим потоком М 1; S' и S" —стоки веществ с потоками М 14 и M 8; m 1 -m 6 - массовые потоки по общему расходу вещества

Структурные блок-схемы Структурная блок-схема – это иконографическая математическая модель, соответствующая определённой символической математической модели. На структурной блок-схеме каждая операция изображается в виде блока X и Y – векторы параметров состояния входного и выходного технологических потоков; [K] – набор коэффициентов передачи, представленный в виде матрицы

Сетевые модели – это иконографические модели, отображающие организационные процессы проектирования, эксплуатации и проектирования ХТС