ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химические процессы. Общие положения из "Динамика процессов химической технологии" В ходе химических процессов из исходного сырья получают различные химические продукты. В процессе производства стремятся достигнуть максимального выхода продукта (в молях на каждый моль исходного гещества) при минимальной стоимости переработки сырья. Одникэ в результате химической реакции, кроме основного продукта, могут образовываться и побочные продукты. На основании сказанного очевидно, что целью автоматического регулирования химических процессов является достижение максимального выхода основного продукта реакции при одновременном уменьшении выхода побочных продуктов. При изготовлении специальных видов химических продуктов, например лекарств, главные требования предъявляются к качеству продукта. [c.285] Регулирование химических процессов заключается в создании и поддержании условий, необходимых для проведения химических реакций. Это в свою очередь включает поддержание условий оптимизации при любых внешних возмущениях (изменение чистоты сырья, пропускной или удерживающей способности, внезапное или постепенное ухудшение свойств катализатора и других агентов, активирующих реакцию, и т. д.). [c.285] Химические реакции. Образование новых веществ при химических реакциях происходит вследствие взаимодействия между электронами атомов и молекул реагирующих веществ. Это взаимодействие в свою очередь обусловлено вероятностью столкновения различных атомов и молекул. Поэтому совершенно очевидно, что химическая реакция является микроскопическим процессом. [c.285] В молекуле. Возможны также различные способы соединения углеродных цепей для одного и того же числа атомов углерода. [c.286] Несмотря на трудность обобщения, можно сделать вывод, что в ходе реакций неорганических веществ образуются некоторые основные и побочные продукты. В то же время для органических реакций (особенно реакций типа полимеризации), в которых осуществляется распределение веществ по их молекулярным весам, различие между основными и побочными продуктами является по существу неопределенным. Действительно, в заданном продукте процентное распределение компонентов по их молекулярным весам может быть представлено кривой, показанной на рис. 111. [c.286] Типы химических реакторов. Химические реакции протекают в реакторах различных типов. Применяют открытые реакторы с мешалками, например реакторы периодического действия. Открытые проточные реакторы, в которых удерживается некоторое количество материалов, используются, в частности, для проведения реакций с неорганическими веществами (например, реакции нейтрализации, растворения металлов в кислоте) и для некоторых типов органических реакций. Обычные аппараты, работающие под давлением, и автоклавы периодического действия или проточные могут быть использованы как реакторы для неорганических и органических сред. [c.286] Иногда химические процессы комбинируют с другими технологическими процессами. Например, можно осуществить химическую реакцию в дистилляционной колонне, которая в свою очередь может служить также для выделения непрореагировавшего газа. На нижних тарелках колонны может протекать полимеризация, а отбор продукта при этом производится из куба. Целью некоторых реакций является получение дистиллята. На рис. 112 показано несколько различных типов химических реакторов. [c.287] ДЛЯ повышения производительности установки применяют каскад реакторов (рис. 113,е). В первом реакторе происходит лишь частичное превращение сырья в продукт во втором реакторе, расположенном последовательно за первым, и в третьем, помещенном за вторым, происходит дополнительное превращение. В пределе получается длинный трубчатый реактор непрерывного действия. Каскад реакторов, или реактор непрерывного действия, может иметь несколько точек ввода добавочных количеств сырья и катализатора. [c.289] Если время контакта в реакционной зоне между сырьем и различными активирующими агентами должно быть довольно большим, но при этом нецелесообразно иметь длинный реактор или очень большой сосуд с малыми потоками, то применяют процесс с системой рециркуляции (рис. 113,г). В таких процессах поток материала циркулирует непрерывно через реактор небольших размеров. Циркулирующий поток моя ет быть значительно больше потока продукта, извлекаемого из процесса. Циркулирующий поток содержит сырые материалы, полупродукты, побочные продукты и инертные вещества. С подводимым потоком поступает новое сырье, а инертные материалы удаляются из системы замкнутой циркуляции путем продувки. Целевые и побочные продукты отводятся в сепараторы. Несмотря на то, что при одном проходе через реактор выход продукта является небольшим, за счет рециркуляции значительно повышается степень превращения исходного материала в конечный продукт. Отходы при этом невелики, поскольку непрореагйровавшее сырье циркулирует в системе. [c.289] Извлечение продукта. По окончании реакции химические продукты извлекаются в сепараторе, помещенном на выходе из реактора. Конечный продукт отделяется от непревращенного сырья, всех побочных продуктов, остающихся инертных веществ и различных остатков (катализаторов, примесей). [c.289] На рис. 114 (стр. 290) показаны три схемы извлечения продукта. На рис. 114,а изображен сепаратор, в который поступает все содержимое реактора. Благодаря установке дроссельного клапана давление в сепараторе значительно меньше давления в реакторе. Из верхней части сепаратора вследствие перепада давления удаляется пар, в то время как снизу выходит жидкий продукт. Жидкость, удерживаемая в нижней части сепаратора, может содержать продукт в жидкой фазе с увлеченными примесями, инертными веществами и побочными продуктами. Для четкого разделения продукта иногда применяют многоступенчатые сепараторы. Если известны удерживающая способность и нагрузка аппарата, то для определения постоянной времени процесса перемешивания применяют метод, кратко изложенный в главе I. [c.289] Другую возможность разделения дает дистилляция. Поток, выходящий из химического реактора в виде пара или жидкости, может поступать в качестве питания в дистилляционную колонну (рис. 114,б). В процессе массопередачи в колонне смесь разделяется на легкие и тяжелые компоненты по способу, описанному в главе V. Чистота, или четкость разделения продукта от примесей. [c.290] Вернуться к основной статье