Химико-технологический процесс в потоке

Любой химико-технологический процесс, как правило, сопровождается перемещением некоторых материальных потоков жидкости, газа или твердых частиц. Потоки могут быть однофазным и, [c.55]

Математические описания химико-технологических процессов используются для оптимальных расчетов или управления и включают уравнения балансов масс компонентов, тепла и кинетической энергии [1]. Уравнения баланса записывают для такого объема аппарата (обычно элементарного), который можно охарактеризовать истинными (не средними) концентрациями, температурой и давлением. Стремление получать математические описания в виде систем обыкновенных дифференциальных или алгебраических уравнений привело к использованию следующих моделей потоков при создании математических описаний. [c.97]

На следующем этапе — при макрокинетических исследованиях химико-технологических процессов на опытных, или пилотных, установках — изучают влияние на химическую кинетику таких факторов, которые проявляются при производственной реализации химического процесса, а именно условий организации потоков реагентов и их перемешивания (учет типа предполагаемого промышленного аппарата), влияния тепловых и диффузионных эффектов в аппаратах и др. [c.29]

На каждом из уровней эксперимент имеет свои особенности, связанные со структурой и характером информационных потоков, математическим и техническим обеспечением и возможной степенью автоматизации. Следует особо подчеркнуть, что выполнение натурных экспериментов помимо всего прочего имеет целью разработку или уточнение математических моделей соответствующих объектов. Во всяком случае, одной из конечных целей исследований химико-технологических процессов как системы является получение данных, необходимых для проектирования промышленной установки (или ее реконструкции) по аппаратурному оформлению, по структуре связей между аппаратами (или группами аппаратов), по структуре системы управления. [c.56]

В основе системного анализа лежит декомпозиция сложной системы (явления, химико-технологического процесса и т. д.) на от-дельные подсистемы й установление количественных связей между ними. Выделение подсистем (уровней) определяется не только сложностью рассматриваемого объекта, но и степенью изученности данного уровня и наличием математического описания. Рассматривая независимо каждую из подсистем с входными и выходными потоками (энергии, массы, импульса и т. д.) и оценивая потенциал этих потоков, можно выявить источники и стоки, определить допустимые по некоторому критерию потери, а также выявить резервы повышения эффективности отдельных аппаратов и схемы в целом. Например, эксергетический (термодинамический), анализ элементов технологической схемы позволяет не только выявить возможности вторичного использования энергии, но и определить оптимальный энергетический уровень схемы, обеспечивающий минимальные потери энергии в окружающую среду. [c.74]

Современный подход к решению задач химической технологии основан на принципах системного анализа и синтеза. Это означает, что химико-технологический процесс рассматривается как сложная система, состоящая из элементов различных уровней детализации, начиная от молекулярного и кончая отдельными процессами. Элементы системы, характеризующие процессы химического превращения, диффузионного, конвективного и турбулентного переноса вещества, т. е. явления на молекулярном уровне, а также явления коалесценции и диспергирования, распределения материальных и энергетических потоков и т. д., иерархически взаимосвязаны между собой в соответствии с физической реализацией процесса. Можно выделить четыре основных этапа системного исследования процесса. [c.3]

Элементы ХТС функционируют в условиях внешних и внутренних возмущающих воздействий, которые стремятся противодействовать целенаправленному протеканию химико-технологических процессов. Внутренние возмущающие воздействия обусловлены изменением технологических параметров элементов и параметров технологических режимов функционирования ХТС (старение катализаторов, изменения давления и температуры внутри элементов и т. д.). Внешние воздействия на элементы ХТС обусловлены изменением физических параметров материальных и энергетических потоков (количество и состав сырья или исходных продуктов, изменение давления потоков, изменение температуры хладоагентов и т. д.). Эти возмущающие воздействия носят как детерминированный, так и стохастический характер, а период их изменения колеблется в большом диапазоне значений (от 1 до 10 сут). Для обеспечения выполнения элементами ХТС заданных целей функционирования в условиях возмущающих воздействий используют локальные системы автоматического управления химико-технологическими процессами. [c.15]

Значения коэффициентов разделения для любого компонента Б каждом элементе ХТС определяются природой химико-технологического процесса, происходящего в элементе, параметрами элемента и зависят от параметров входных технологических потоков. Если значения коэффициентов разделения в элементе ХТС получают совместным решением линеаризованных уравнений кинетики, фазового равновесия и материального баланса, то коэффициенты разделения [c.84]

Сложность структуры связей потоков и движущих сил определяется конкретным типом системы. Так, для изотропных систем при малых отклонениях от равновесия справедливы линейные кинетические соотношения между независимыми потоками и движущими силами одинаковой тензорной размерности (принцип Кюри), а структура прямых и перекрестных связей между ними для эффектов данной тензорной размерности определяется соотношениями взаимности или симметрии (принцип Онзагера). Для систем более сложного вида (например, системы с анизотропией или с большими отклонениями от равновесия) кинетические соотношения становятся существенно нелинейными и вместе с тем резко усложняется структура связей между диссипативными потоками и движущими силами различной физико-химической природы. Однако, как бы ни был высок уровень сложности ФХС, понятия диссипативных потоков и движущих сил остаются исходными категориями при описании физико-химических явлений, относящихся к надмолекулярным уровням иерархии ФХС. В этом смысле специфика химико-технологических процессов, как [c.6]

Одним из признанных эффективных методов интенсификации химико-технологических процессов (ХТП) является рециркуляция - многократный полный или частичный возврат потока газов, жидкостей или твердых веществ в технологический процесс, установку, аппарат. В настоящее время с рециркуляцией проводятся многие промышленные процессы, такие, как каталитический крекинг, пиролиз, риформинг, синтезы аммиака, карбамида, метанола, получение полиэтилена высокого давления и многие другие. [c.284]

Предметные знания, как правило, соответствуют декларативным знаниям в области химической технологии ]11]. Например, к ПрЗ можно отнести основные понятия ХТС тип химико-технологического процесса (ХТП) , инженерно-аппаратурное оформление ХТП , технологический поток ХТС и др. [c.280]

Внедрение вихревого сепаратора для отделения эпихлоргидрина при производстве эпоксидной смолы Известно, что вихревые сепараторы позволяют проводить химико-технологические процессы с большей эффективностью. Причем энергия потока обрабатываемой среды бывает достаточной для создания эффективного вихревого режима течения. С учетом того, что в последние годы стоимость энергии резко возрастает, разработка более экономичных и перспективных конструкций для технологических процессов на принципах кавитационно-вихревого воздействия очень актуальна. [c.270]

Одним из самых распространенных процессов в химической технологии является перемешивание, от эффективности которого зависит в конечном итоге производительность технологического цикла конкретного производства и качество продукта. В последние годы среди перемешивающих устройств наибольшее распространение в промышленности получили малообъемные роторные смесители, в частности роторно-пульсационные аппараты (РПА). Концентрация значительного количества энергии и ее рациональное распределение в рабочем объеме РПА, через который протекает организованный поток обрабатываемой среды, высокая гомогенизирующая и диспергирующая способность предопределили успешное применение этого вида оборудования с целью интенсификации различных химико-технологических процессов. Среди них растворение каучука в стироле при получении полистирола повышенной прочности, диспергирование и ввод стабилизаторов в процессах приготовления каучуков, получения тонкодисперсных высококачественных красителей и др. Использование РПА позволяет решать широкий круг задач по обработке веществ в жидкой среде — проводить процессы измельчения, эмульгирования, смешения при получении различных компаундов, безводного и водного получения полимеров в виде крошки и др. Применение РПА делает выгодным переход от периодических процессов к непрерывным даже в малотоннажном производстве. Для ряда процессов РПА позволяют заменить аппараты большого объема, снизить капитальные вложения, упростить эксплуатацию оборудования, повысить качество получаемого продукта. [c.320]

В практике решения задач оптимизации химико-технологических процессов приходится иметь дело с разнообразными по своей природе варьируемыми переменными потоками химических реагентов, температурой, давлением, временем контакта и др., которые не только различаются по своим абсолютным значениям, но и по-разному влияют на режим процесса. [c.82]

В дальнейшем блок-схему химико-технологического процесса будем называть технологической, если направления ее потоков совпадают с направлениями физических потоков, и информационной, если направления ее потоков совпадают с направлениями расчета блоков. [c.26]

При решении задач оптимизации химико-технологических процессов очень часто ограничения на управляющие переменные являются линейными. Часто они имеют характер простых ограничений на максимальные и минимальные значения соответствующих управляющих переменных (1,9). В схемах, как правило, имеются делители потоков, на коэффициенты деления которых налагаются линейные ограничения вида (1,7). Особенно много таких ограничений будет в задачах синтеза при применении метода структурных параметров (см. гл. VI). Конечно, для решения задачи оптимизации с линейными ограничениями, можно использовать общие методы, разработанные для случая произвольных ограничений. Однако этот случай можно рассматривать отдельно по двум причинам. Первая из них состоит в том, что в задачах, где имеются только линейные ограничения, удается построить более эффективные алгоритмы, используя линейный характер ограничений. Вторая причина состоит в следующем. Математические модели отдельных аппаратов часто могут работать только в некоторой допустимой области. Скажем, если во время оптимизационной процедуры концентраций какой-либо компоненты на входе реактора примет [c.149]

Принципы математического моделирования химико-технологических процессов, составления материальных и тепловых балансов, потоков, описание и размерности физико-химических свойств углеводородных компонентов и узких нефтяных фракций. [c.374]

Основной принцип нового направления масштабного перехода, сформулированный Боресковым и Слинько [37], заключается в осуществлении ряда процедур 1) в дифференциации единого сложного химико-технологического процесса на отдельные уровни и относительно самостоятельные разнородные явления, к каковым относятся все химические процессы, выраженные кинетикой химических превращений, и все физические процессы — перенос массы и теплоты, движение потоков 2) в установлении первичных закономерностей процесса путем раздельного изучения скоростей химических реакций и физических факторов 3) в установлении их взаимосвязи как элементов на каждом уровне 4) в последующем синтезе всей информации посредством общей математической модели по иерархическому принципу из моделей отдельных частей сложного процесса. [c.161]

Обобщая характерные особенности работы конденсаторов в химико-технологических процессах, можно сделать вывод, что математическая модель конденсатора должна учитывать многообразие условий конденсации и свойств конденсируемых компонентов, наличие инертных газов с различными по силе источниками, включая случай отсутствия инертного газа, разнообразие гидродинамических режимов движения материальных потоков. [c.28]

Агафонов [42] применяет для определения площади поверхности теплообмена конденсаторов энергетических установок известную формулу Грасгофа с использованием коэффициента теплопередачи, учитывающего массовую скорость парогазового потока, содержание инертных газов и особенности конструирования трубного пучка. Приведенная формула для расчета коэффициента теплопередачи обобщает результаты экспериментального исследования судовых конденсационных установок. Поэтому предлагаемый метод расчета не может быть перенесен на конденсаторы химико-технологических процессов. [c.38]

В уравнениях (11,14) —(II, 18) и (II, 20) —(II, 22) интенсивность источников вещества и тепла может быть в общем случае функцией многих параметров процесса, например концентраций других веществ в рассматриваемом или взаимодействующем с ним потоке, температуры и т. д. Поэтому данные уравнения необходимо интегрировать совместно с уравнениями, описывающими изменение всех без исключения параметров, от значений которых зависит интенсивность указанных источников. Такая замкнутая система уравнений, характеризующая все переменные процесса, которые влияют на интенсивность источников вещества и тепла в потоках, и составляет математическое описание химико-технологического процесса. [c.63]

Внешний потенциал информации о химико-технологических процессах очень велик. Для того чтобы пропустить информацию по весьма тесным каналам восприятия, мы вынуждены уменьшить этот потенциал и ограничить количество возможностей, между которыми делается выбор. Это достигается познанием процесса через модели — такие упрощенные системы, которые отражают отдельные ограниченные в нужном направлении стороны явлений рассматриваемого процесса. Потоки информации разбиваются на два этапа на первом модель сравнивается с явлением и считается удовлетворительной, если расхождение невелико на втором мы сравниваем наше о ж и д а н.и е с показанием модели. Этот процесс называется моделированием. [c.14]

На втором этапе — при макрокинетических, исследованиях химико-технологических процессов — на опытных, или пилотных, установках — изучают влияние на химическую кинетику таких факторов, которые проявляются при производственной реализации химического нроцесса, а именно, условия организации потоков реагентов и их перемешивания (учет типа предпо- [c.483]

VI. Схема химического синтеза, физико-химические основы технологических процессов и принципиальная технологическая схема производства. В этом разделе приводятся кинетические уравнения основных и побочных реакций сведения об активности катализаторов и об ингибиторах химико-технологических процессов (ХТП) исследование влияния гидродинамической структуры потоков в аппаратах и установках на протекание химических реакций сведения о необходимости применения специальных методов разделения (например, азеотропная и экстрактивная дистилляция), связанных с трудностями фракционирования технологических смесей обычными методами указания о наличии азеотропов и коэффициенты относительной летучести в системах с образованием третьего компонента. Принципиальная технологическая схема производства сопровождается кратким описанием. [c.17]

Поясним это определение на примере промышленного синтеза аммиака из азота и водорода. Аммиак образуется в химическом процессе при протекании химической реакции N2 + ЗН2 = МНз. Превращение осуществляют при температуре 700-850 К и давлении 30 МПа. Из-за обратимости реакции исходная азотоводородная смесь не может превратиться полностью, и прореагировавшая смесь содержит как продукт реакции - аммиак, так и непрореагировавшие азот и водород. Образовавшийся аммиак необходимо выделить. Для этого прореагировавшую смесь охлаждают, и сконденсированный аммиак отделяют от газообразных компонентов. Конденсация - физико-химический процесс в промышленном синтезе аммиака. Непрореагировавшие N5 и Н2 возвращают в реактор. Для повышения давления, а также для циркуляции газов необходимо их сжатие, что является механическим процессом. Нагрев и охлаждение потоков, осуществляемые при этом, - теплообменные процессы. Совокупность указанных операций в их последовательности, реализующих промышленное получение аммиака (продукта) из водорода и азота (исходные вещества), е,стъ химико-технологический процесс синтеза аммиака. [c.16]

Элемент ХТС может быть представлен отдельным аппаратом (реактором, смесителем, абсорбером, теплообменником, турбиной и т.д.) или их совокупностью. Например, каскад реакторов с теплообменниками и смесителями потоков, расположенных между ними, изменяет химический состав, и эту совокупность аппаратов можно представить как элемент ХТС. Степень детализации элемента (один аппарат или совокупность нескольких) зависит от задачи исследований (определить те или иные показатели химико-технологического процесса, определить особенности функционирования и т.д.). [c.228]

Утилизация теплоты и энергии заключается в использовании теплоты (энергии) потока для выработки тепловых (пар, горячая вода), электрических и других энергетических ресурсов, используемых не в самом производстве. Большая часть энергии химического производства, используемая для обеспечения химико-технологического процесса, остается в виде энергии технологических потоков (остальная часть потребляется на осуществление эндотермических процессов, и теряется [c.308]

Количество энергии, которое необходимо подвести на разных стадиях химико-технологического процесса, определяется его режимом. Эти затраты можно уменьшить путем регенерации энергии между стадиями процесса и использования потенциала потоков в самом процессе. Но компенсировать полностью затраты энергии не всегда удается. Причин несколько. [c.314]

В химико-технологическом процессе технологические и вспомогательные потоки многократно нагреваются и охлаждаются. Естественно, по экономическим причинам теплоту охлаждаемых потоков целесообразно передавать нагреваемым (регенерация теплоты) и сокращать потоки отдельных теплоносителей. Для этого создается система теплообменников, обеспечивающих минимальные затраты на [c.335]

В /чебном пособии рассмотрены основные понятия и определения, принятые в моделировании химико-технологических процессов на ЭВМ. Приведены методы построения математических моделей. Рассмотрены типовые модели структуры потоков в аппаратах и математические описания некоторых химических, тепло-обменных и массообменных процессов. [c.2]

Символические математические модели реальной ХТС представляют собой совокупность математических соотношений в виде формул, уравнений, операторов, логических условий или неравенств, которые определяют характеристики состояния ХТС (физические параметры состояния материальных и энергетических потоков химических продуктов на выходе системы) в зависимости от конструкционных и технологических параметров ХТС, параметров состояния элементов системы и от параметров входных технологических потоков системы. Такая модель является результатом формализации химико-технологических процессов, происходящих в системе, т. е. результатом создания четкого формальноматематического описания процесса функционирования ХТС с необходимой степенью приближения к действительности. [c.19]

Решение задачи идентификации модели нелинейного химико-технологического процесса [10]. Построение адекватной модели технологического процесса предполагает адекватное отражение гидродинамической структуры потоков в аппарате и адек-кватное описание кинетики процесса. В настоящее время решение первой задачи сводится в основном к обработке кривых отклика системы на типовое (импульсное, ступенчатое, гармоническое) или произвольное (детерминированное, случайное) возмущение по концентрации индикатора в потоке с использованием методов теории линейных систем автоматического регулирования. Эти методы, подробно рассмотренные выше, ограничиваются линейным случаем и не пригодны для решения нелинейных задач. Решение задачи идентификации линейных кинетических уравнений не представляет математических трудностей и ограничивается в основном использованием аппарата линейной алгебры. [c.461]

Специфика химико-технологического процесса как сложной системы состоит в том, что понятия элемент и связь здесь характеризуют не столько разнесенные в пространстве объекты и их взаимосвязи, сколько сложный комплекс элементарных физикохимических явлений, совмещенных в локальной точке пространства. При этом связь ассоциируется с потоком субстанции (вещества, энергии, импульса, момента импульса, заряда), а элемент — с преобразователем этого потока (например, диссинатор, накопитель, передатчик, смеситель, источник, сток, различного вида операторы совмещения потоков в локальной точке пространства и т. п.). [c.25]

Циклический метод организации потоков в аппарате является относительно новым подходом при решении задачи интенсификации химико-технологических процессов. М. R. annon опубликовал первые работы, посвященные циклическим процессам работы массообменных аппаратов, в середине 50-х годов. Ре- [c.211]

В рассмотренных в работах [1—9] процессах температура слоя медленно меняется со временем при внесении внешних возмущений (например, при изменении скорости потока и 1)). Б то же время концентрационные поля газового реагента изменяются по сравнению с температурой практически безынерционно, т. е. концентрация реагента находится в квазистационарном режиме по отношению к температуре. Возникает естественное разделение переменных на быструю — концентрацию и медленную — температуру. В гл. 3 рассматривался вопрос разделения времен в подобных химико-технологических процессах. Там же приведены различные оценки, позволяющие с достаточным основанием считать одни процессы быстрыми, а другие медленными. Для изучаемого в настоящей работе нестационарного процесса предположение о квазистационарпости концентрационных полей по отношению к тепловым подразумевает, что в системе уравнений явно зависит от времени только медленная переменная, ответственная за изменение тепловых полей. Локальные флуктуации концентрационных полей предполагаю йся не наблюдаемыми концентрации не зависят от времени явно. Концентрационные поля следуют за тепловыми безынерционно. Распределение концентраций по длине реактора зависит только от мгновенного значения скорости потока газа (управляющего параметра) и мгновенного распределения температуры по длине реактора. [c.101]

Химико-технологический процесс [2], схема которого дана на рис. 1, предназначен для выделения компонент Аг и Аз из смеси изомеров октана Ах—А . На вход узла разделения подается указанная смесь изомеров вместе с небольшим количеством углеводородных смесей С, и Сд .. Входной поток распределяется между блоком разделения и кристаллизатором. Некоторая его часть может быть направлена прямо на выход из системы (к бензосмесительной станции). Двухступенчатая схема разделения, включающая две ректификационные колонны К-1 и /С-2, предназначена для отделения изомера Ад. Тяжелые ароматические соединения, собирающиеся в кубе второй колонны К-2, также являются одним из видов товарной продукции. Дистиллят, отбираемый из первой колонны К- и содержащий в основном смесь изомеров октана Аг, А , А и углеводородов С, , Сд+, распределяется между кристаллизатором и блоком изомеризации. Некоторая его часть может быть также выведена из системы [c.10]

Материальным потоком называется графическое отображение движения и изменения веществ, участвующих в химико-технологическом процессе. Материальный поток выражается в виде материально-потокового графа (МПГ) процесса, то есть графической схемы, в которюй отражены природа вещества, направление его перемещения, изменение агрегатного состояния и химического состава. В МПГ различают узлы , то есть аппараты и машины, и ребра — перемещающиеся в процессе вещества. На рис. 8.1 представлен фрагмент подобного матери-ально-потокового графа, где А, В, С и О — компоненты сырья, участвующие в превращениях в ходе химико-технологическо-го процесса. [c.87]

К их числу относятся и технологии, использующие акустические (волновые) методы воздействия на химико-технологические процессы. В мощном акустическом поле, создаваемом специальной аппаратурой в газе, жидкости или многофазной среде, помимо колебательного движения возникают однонаправленные вихревые потоки — акустические течения. Ни одно из вторичных явлений, возникающих в акустических полях в жидкостях, не имеет такого большого значения в химической технологии, какое имеет кав итация. Скорость движения стенки кавитационного пузырька прй образовании кумулятивной струи достигает 500 — 600 м/с. Высокоскоростные кумулятивные струи создают локальные давления порядка 10 —10 МПа. На поведение кавитационных полостей существенное влияние оказывают внешнее давление среды, электрическое поле, добавки ПАВ и другие дополнительные воздействия, позволяющие управлять кавитацией. [c.3]

Как показывают многие авторы [1,2,3,4,8], мощный излучатель не только приводит в колебательное движение прилегающие к нему частицы относительно их положения равновесия, но и вызьгвает постоянное их смещение, постоянный поток, который носи название акустического течения (или звукового ветра). Оно всегда имеет вихревой характер, его скорость возрастает с увеличением интенсивности звука, но обычно не превосходит величины колебательной скорости частиц в звуковой волне. Эффект акустического течения представляет суп1ественный интерес, поскольку он проявляется в виде сильных течений, приводящих к перемешиванию среды, а, как известно, перемешивание в значительной мере ускоряет многие химико-технологические процессы. [c.7]

Любой химико-технологический процесс, как правило, сопровождается перемещением некоторых материальных потоков жидкости, газа или твердых частиц. Потоки могут быть однофазными, т. е. целиком состоять только из одной фазы, перемещае мой в некотором объеме аппарата, и многофазными (в частности, двухфазными), когда процесс проходит в условиях взаимодействия нескольких фаз, например газ — жидкость, жидкость — твердое тело, газ — твердое тело и т. д. В связи с этим особое значение в задачах математического моделирования приобретает описание движения потоков. [c.57]

Из рисунка мы видим, что, хотя скорость уноса мелких частиц и уменьшается с увеличением их относительной концентрации, потоки их массы и энергии при этом возрастают. Но поток массы частиц мелкой фракции определяет количество частиц, унесенных из промышленных аппаратов, а поток их энергии—характерное время, в течение которого изнашиваются устройства, улавливающие пыль из промышленных аппаратов. Следовательно, оптимальный режим химико-технологических процессов, в которых используется полидисперсиый катализатор, взвешенный в потоке газа, определяется минимальной относительной концентрацией частиц мелкой фракции, необходимой для нормального протекания химических реакций. [c.185]

Для изучения химико-технологических процессов создаются АСНИ, специализированные на задачах анализа кинетики каталитич. хим. р-ций. Элементы исследуемого объекта-реакционноспособные фрагменты молекул и активные центры катализатора осн. задача-выбор эффективных каталитич. системы и режшыа работы катализатора. Для решения этой задачи синтезируются варианты гипотетич. маршрутов хим. р-ций, по к-рым в ЭВМ автоматически составляются системы дифференц. ур-ний, представляющих собой мат. модели кинетики р-ций. Число вариантов моделей ограничивается по результатам предварит. экспериментов. На основе анализа входных и выходных расходов и концентраций потоков, т-р и давлений в исследуемых реакторах (в контролируемых условиях тепло- и массообмена внутри реакц. слоя) оцениваются константы скоростей и энергии активации в ур-ниях кинетики. Анализ особенностей кинетич. ур-ний дает возможность планировать последующие эксперименты для сокращения числа гипотез и выбора оптимальных условий использования каталитич. системы. Выявление лимитирующих стадий процесса позволяет найти направление совершенствования катализатора. Принципиальное улучшение исследований данного класса стало возможным на базе изучения кинетики хим. р-ций в динамич. режимах и благодаря слежению физ. методами (ЭПР, диэлькометрия и др.) за состоянием активных центров катализатора в ходе р-ций. [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология