ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 1" Первое издание учебника вышло в 1992 г. и уже получило положительную оценку научнопедагогической общественности ( Журнал прикладной химии , 1993, т. 6, 7 Химическая промыщленность , 1994, 3 Известия высщей щколы , 1994, 3). Автор благодарен рецензентам за высказанные замечания и пожелания, направленные на повыщение качества учебника. Особое внимание рецензенты обратили на тот факт, что 1-е издание выщло небольшим тиражом и поэтому не смогло даже частично удовлетворить запросы вузов в учебнике по основному курсу в системе подготовки инженеров-технологов. [c.9] Замечания и предложения рецензентов, а также коллег по кафедре Процессы и аппараты химической технологии Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева в существенной мере учтены при работе над рукописью 2-го издания учебника. [c.9] Под процессами мы понимаем изменения состояния природных и технологических веществ, происходящие в тех или иных условиях. В окружающей нас природной среде наблюдаются явления, которые называют естественными процессами. К ним относятся, например, испарение воды с поверхностей водоемов, нагрев и охлаждение поверхности земли под действием различных факторов, движение воды в реках или других водоемах, таяние льда, удаление влаги из различных материалов или веществ и многие другие. Изучение естественных процессов составляет предмет и задачу физики, химии, механики и других естественных наук. [c.10] На основе данных, полученных в результате изучения естественных процессов и анализа достижений науки и техники, разрабатывают и реализуют многочисленные промышленные процессы с целью переработки продуктов природы (сырья) в средства производства и предметы потребления. Такие процессы называют производственными, или технологическими, процессами. [c.10] Изучение технологических процессов составляет предмет и задачу технологии - науки, определяющей условия практического применения законов естественных наук (физики, химии, механики и др.) для наиболее эффективного проведения разнообразных технологических процессов. Технология непосредственно связана с производством, а производство постоянно находится в состоянии изменения и развития. Поэтому существующая форма известного технологического процесса не может рассматриваться и трактоваться как окончательная. [c.10] Современная химическая технология изучает процессы производства различных кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений, продуктов переработки нефти и каменного угля, многочисленных органических соединений, полимерных и многих других материалов. Однако, несмотря на огромное разнообразие химических продуктов, получение их связано с проведением ряда однотипных процессов - таких как перемещение жидкостей и газов, нагревание и охлаждение, сущка, химическое взаимодействие и т.д. Эти процессы характеризуются общими законами гидромеханики, физики, физической химии, химической кинетики, механики твердых тел. [c.11] Сходством характеризуются и аппараты разнообразных конструкций, применяемые для одной и той же цели в различных отраслях химической технологии (например, сушку полимеров, красителей, медицинских препаратов, белково-витаминных концентратов и других веществ осуществляют в однотипных аппаратах, которые могут различаться только размерами). [c.11] Выявление общности различных процессов и аппаратов и обобщение методов их расчета является важным элементом науки о процессах и аппаратах химической технологии. В одноименном курсе изучают физико-химическую сущность и теорию процессов, характерных для всех отраслей химической технологии, а также принципы выбора и методы расчета аппаратов, предназначенных для проведения этих процессов. [c.11] За последние десятилетия существенно возросли экологические проблемы, стоящие перед человечеством. Человек построил производство как открытую систему - открытую на входе (общественное производство начинается с вовлечения в него определенных природных ресурсов) открытую в самом процессе производства (подвод энергии, воды и т.п.) открытую на выходе (человек получает необходимую продукцию и выбрасывает на свалки продукты природы, не переработанные в предметы потребления и средства производства,-так называемые отходы производства, к которым могут относиться вторичные - нецелевые - продукты промышленности на свалки уходит также значительная часть отслуживших хозяйственных предметов). Такое (открытое) производство может существовать достаточно продолжительное время лишь в малых масштабах. Если же производство начинает неуклонно расти, то рано или поздно оно приходит в противоречие с общим принципом, на котором строится жизнь на нашей планете,-принципом замкнутого цикла. [c.11] Таким образом, овладение наукой о процессах и аппаратах позволяет решать следующие задачи. [c.12] Классификация основных процессов химической технологии. Несмотря на огромное многообразие процессов химической технологии, все они, в зависимости от законов, определяющих скорость их протекания, могут быть объединены в следующие группы. [c.12] Перечисленные процессы составляют основу большинства химических производств и поэтому называются основными (или типовыми) процессами химической технологии. [c.13] Общим для первых четырех групп процессов является то, что их протекание связано с переносом субстанций-количества движения (импульса), энергии или массы. Механические процессы в программу курса Процессы и аппараты химической технологии не входят, так как этот раздел включен в курс Прикладная механика . (Механические процессы переработки синтетических материалов в изделия - прессование, литье и т. д.-рассматриваются в специальных курсах.) Пока не входит в программу курса Процессы и аппараты химической технологии также раздел Химические процессы , который изучают обычно в курсе Общая химическая технология или в спецкурсах. [c.13] По способу организации химико-технологические процессы подразделяют на периодические, непрерывные и комбинированные. [c.13] Периодический процесс характеризуется единством места протекания отдельных его стадий и неустановившимся состоянием во времени (температура, давление, концентрация и другие параметры в ходе процесса изменяются). При этом исходные вещества периодически загружаются в аппарат и обрабатываются, а готовый продукт выгружается, т.е. все стадии процесса обычно осуществляются в одном аппарате, но в разное время. Таким образом, все периодические процессы нестационарны. [c.13] Непрерывный процесс характеризуется единством времени протекания всех его стадий, установившимся состоянием, непрерывной загрузкой исходных материалов и выгрузкой конечного продукта. При этом все стадии процесса протекают одновременно, но в разных точках аппарата (или аппаратов), причем в каждой его точке параметры процесса во времени не изменяются. [c.14] Непрерывные процессы обязательно осуществляются в открытых системах, т. е. в системах, обменивающихся веществом с окружающей средой. [c.14] Комбинированный процесс представляет собой либо непрерывный процесс, отдельные стадии которого проводятся периодически, либо такой периодический процесс, одна или несколько стадий которого проводятся непрерывно. [c.14] Периодические процессы целесообразно применять в производствах небольшого масштаба, при часто меняющемся ассортименте выпускаемой продукции. Проведение процессов по непрерывному принципу позволяет значительно повысить производительность аппаратуры и качество получаемых продуктов, полностью автоматизировать и механизировать производство. Поэтому в промышленности, особенно в многотоннажных производствах, периодические процессы повсеместно вытесняются непрерывными. Применение периодических процессов оправданно в малотоннажных производствах с часто меняющимся ассортиментом выпускаемой продукции. [c.14] Большинство химико-технологических процессов многостадийно и включает обычно несколько последовательных стадий. Часто одна из стадий осуществляется значительно медленнее остальных, лимитируя скорость протекания всего процесса. В этом случае для того, чтобы увеличить общую скорость процесса, целесообразно воздействовать прежде всего на лимитирующую стадию. Знание того, какая стадия данного процесса является лимитирующей, часто позволяет упростить анализ, описание и интенсификацию процесса. [c.14] Вернуться к основной статье