Особенности материального баланса химического процесса

Под математической моделью (математическим описанием) понимается совокупность математических зависимостей, отражающих в явной форме сущность химического процесса и связывающих его физико-химические, режимные и управляющие параметры с конструктивными особенностями реактора. В общем случае математическая модель химического реактора должна состоять из кинетических уравнений, описывающих зависимость скорости отдельных реакций от состава реагирующих веществ, температуры и давления, из уравнений массо-теплообмена и гидродинамики, материального и теплового балансов и движения потока реагирующей массы и т. д. [c.7]

Когда говорят о теории хроматографии, то обычно имеют в виду решение дифференциальных уравнений материального баланса и соответствующие выводы относительно возможности и полноты разделения, если известно, что один компонент адсорбируется сильнее другого. Поэтому особенно важным является вопрос о том, почему один компонент смеси адсорбируется сильнее другого и что нужно сделать в отношении улучшения свойств адсорбентов и методов работы, чтобы максимально увеличить эффективность хроматографического разделения. Поскольку в основе молекулярной хроматографии лежит процесс адсорбции, необходимо исследовать адсорбционные свойства углеводородов и их спутников, присутствующих в нефтепродуктах. Такое исследование встречает большие затруднения. В лучших справочниках физико-химических констант нет главы, содержащей данные по адсорбции, несмотря на тысячи работ в этой области, которые опубликованы почти за 200-летнее существование этой области науки. [c.36]

ОСОБЕННОСТИ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА [c.629]

При выводе дифференциальных уравнений скоростей реакций как для простых, так и в особенности для сложных химических процессов необходимо соблюдать условие материального баланса по каждому реагенту. Это условие как для закрытых, так и для открытых систем может быть записано в форме [c.535]

Излагаемые в настоящем параграфе закон и правила приведения сложных смесей компонентов являются основой не только для решения задачи по составлению материального баланса рециркуляционных процессов с обусловленными составами питания реакторов, но имеют общее значение для приведения к заданному составу любых смесей. Это особенно важно, так как при осуществлении физических или химических процессов со смесями различных веществ мы сталкиваемся с такими случаями, когда смесь нескольких компонентов данного состава необходимо привести к смеси, состоящей из тех же компонентов, но в других количественных соотношениях. Решать такую задачу в самом общем виде следует с минимальными количественными изменениями системы посредством добавления недостающих или отводом избытка некоторых ее компонентов. [c.75]

Неявно предполагается также, что г Ер) не зависит от состава. Наилучшее соответствие функций ХА(г) и Хв(г) разным уравнениям вида (14) можно получить методом подбора. На практике для получения сколько-нибудь достоверных данных о распределении состава по глубине необходимо измерить по крайней мере две линии от каждого компонента, и эти линии на энергетическом спектре должны быть как можно дальше удалены друг от друга. Искомое распределение должно удовлетворять материальному балансу (любому значению 2 или I должно соответствовать равенство Ха + Хл= I). Кроме того, если избирательное удаление какого-либо компонента с поверхности можно считать несущественным, тогда суммированное по глубине отношение концентраций двух компонентов, полученное методом ЭОС, равно их отношению в объеме (предполагается, что отклонение от объемного состава становится незначительным по достижении максимальной глубины ЭОС). Однако пренебрегать возможностью избирательного удаления одного из компонентов в процессе получения образцов не следует, особенно если поверхность подвергают химическому травлению или ионной бомбардировке. [c.421]

Наиболее универсальным и надежным параметром для контроля хода реакции являются концентрации реагентов и продуктов. При этом всюду, где это возможно, следует вести полный анализ реагирующей смеси с расчетом материального баланса. Такой метод контроля процесса наиболее распространен в прикладных кинетических исследованиях. При использовании современных методов физико-химического анализа, в особенности газовой и газо-жидкостной хроматографии, этот метод контроля становится быстрым, достаточно простым и может быть [c.343]

В книге при достаточно полном освещении химических и физико-химических основ процессов дается подробное изложение их технологических особенностей. Рассмотрены теоретические основы аппаратурного оформления процессов и методы составления наиболее сложных материальных балансов, требующих использования специальных приемов. [c.8]

Для расчета и проектирования реакторов, для обеспечения эффективного ведения процессов и управления процессами, протекающими в реакторах, необходимо располагать совокупностью математических зависимостей, отражающих в явной форме сущность химического процесса и связывающих его физико-химические, режимные и управляющие параметры с конструктивными особенностями реакторов. Эта совокупность зависимостей называется м а-тематической моделью и обычно состоит из кинетических уравнений, описывающих основную и побочную реакции (с учетом зависимости от температуры, давления и других параметров), уравнений массо- и теплообмена, гидродинамики, материального и теплового балансов и т. п. [c.126]

При разработке процесса (подбор состава катализатора, оптимального режима) и решении задач оптимального управления путь получения математического описания произволен. Однако и здесь приходится отдать предпочтение физико-химическому подходу. При этом удается учесть все накопленные ранее ведения о процессе и тем самым резко сократить объем информации, необходимой для составления описания. Особенно ценно, что использование кинетических описаний исключает ошибочную информацию, противоречащую, например, материальным и тепловым балансам. [c.54]

Двухфазная модель реакторов с зернистым слоем. До сих пор часто в математической модели реакторов члены уравнений материального и теплового балансов, выражающие скорость химических реакций, аппроксимируются уравнениями формальной химической кинетики с некоторыми эффективными значениями кинетических констант. Недостатками такого приближения, во-первых, является то, что эффективные константы должны определяться для каждого размера зерна и каждой структуры катализатора, а, во-вторых, в этом случае модель обладает слабой экстраполирующей способностью, особенно для быстрых и сильно экзотермических реакций, где велика роль процессов переноса. [c.291]

Расчет основных показателей газификации твердого топлива. Основные показатели процесса газификации твердого топлива — состав генераторного газа, его теплота сгорания и выход на единицу перерабатываемого топлива расход окислителя (водяного пара, воздуха или кислорода). Для контроля правильности выполненных расчетов и последующего расчета теплового баланса составляют материальный баланс всех элементов, участвующих в процессе газификации. Так как ни одна из протекающих в процессе газификации химических реакций не достигает равновесного состояния ввиду кратковременного контакта реагирующих веществ, полностью не выявлена сложная зависимость процесса от особенностей топлива, режима газификации, конструкции газификатора и других факторов, точно рассчитать все показатели процесса только на основании теоретических положений невозможно, поэтому существующие методы расчета состава смешанного газа основаны на практических данных протекания процесса (методы Грумм-Гржимайло и Доброхотова) или на упрощенной схеме процесса (алгебраический метод Дешалита). [c.133]

Основой содержания курсового и дипломного проектирования по технологии неорганических веществ является выполнение расчетов по составлению материальных и тепловых балансов, расчетов по определению размеров аппаратуры и ее конструированию. В основе этих расчетов лежат уравнения химических реакций, термодинамические подсчеты возможных выходов или скорость протекания самих реакций. Особенно важной частью дипломного проекта является определение на основе физико-химических расчетов скорости протекания процесса, размеров аппаратов или производительности проектируемых аппаратов и установок. Выбор оптимальных условий проведения реакции, обеспечивающих наилучшие техно-эконо-мические показатели, требует глубоких знаний физической химии, химической технологии, процессов и аппаратов и других сопряженных отраслей науки и правильного использования их при проектных исследованиях. [c.4]

Для современных промышленных установок, перерабатывающих типовые восточные нефти, рекомендуются следующие фракции, из которых составляются материальные балансы переработ-. ки бензин 62—140°С (180°С), керосин 140 (180)-240°С, дизельные топлива 240—350 °С, вакуумные дистилляты 350—490 °С (500 °С), тяжелый остаток — гудрон >490(500 °С). Нефти сильно различаются по фракционному составу. Некоторые нефти богаты содержанием компонентов светлых, и количество в них фракций, выкипающих до 350 °С, достигает 60—70 вес. %. Фракционный состав нефтей играет важную роль при составлении и разработке технологической схемы процесса, расчете ректификационной системы и отдельных аппаратов установки. Температуры выкипания отдельных фракций зависят от физико-химических свойств, нефти. Последние учитываются при разработке и выборе схем первичной переработки, аппаратурном и материальном оформлении установки. Так, при переработке нефтей, содержащих серу, требуются дополнительные процессы гидроочистки для обессеривания нефтепродуктов, а для парафинистых нефтей — депарафинизацион-ные установки по обеспарафиниванию фракций, особенно кероси-но-газойлевых. Для проектирования новых установок необходимо разработать соответствующий регламент и получить нужные рекомендации. [c.23]

В первом случае строится система нелинейных дифференциальных уравнений теплового и материального балансов с учетом кинетики и гидродинамики процесса. Основные трудности , с которыми сталкивается разработчик в этом случае, заключаются в правильном выборе модели идеализированного процесса, т.е. в принятии таких допущений, которые позволят прийти к рациональному компромиссу меаду простотой модели и глубиной отражения физико-химических особенностей. Здесь решащую роль играет квалификация и опнт разработчика. Как непришлемо слишком "перегрузить" модель переменными, так и недопустимо упустить существенные параметры. [c.32]

Следовательно, начальным этапом построения математической модели ректификационной установки является разработка математического описания, которое состоит из взаимосвязанных описаний кинетики массопередачи, гидродинамики потоков, равновесных зависимостей, уравнений тепловых и материальных балансов элементов установки. При этом гидродинамика движения потоков пара и жидкости оказывает двоякое влияние на разделительную способность отдельных элементов. С одной стороны, влияние гидродинамики проявляется через общую структуру взаимодействующих потоков пара и жидкости (макроуровень), а с другой стороны, влияние гидродиками-ки сказывается на характеристиках интенсивности локального массообмена между контактирующими потоками пара и жидкости. Именно сложность такого двоякого учета влияния гидродинамических условий взаимодействия контактирующих потоков на эффективность массопе,редачи в ректификационных установках явилась одной из причин широкого использования концепции теоретической ступени разделения. Другой причиной являются значительные трудности теоретического описания процессов межфазного массообмена в многокомпонентных смесях, особенно в случае ректификации смесей компонентов с существенно различными физико-химическими свойствами. [c.31]

Приведены примеры топологического описания отдельных фрагментов гетерофазных ФХС, гидравлических систем и некоторых моделей механики сплошной среды. Описаны два подхода к построению связных диаграмм гидравлических систем. В основе первого подхода лежит аналогия между законами движения твердого тела и деформируемого материального континуума. При этом конечный объем деформируемой сплошной среды рассматривается как единое целое, для которого справедливы те же законы динамики, что и для твердого недеформируемого тела. Второй подход основан на использовании понятия псевдоэнергетических переменных, инфинитезимальных операторных элементов и обобщенных диаграмм связи баланса субстанции произвольного вида. Основное достоинство этого подхода состоит в наглядности представления структуры физико-химических явлений, происходящих в элементарном объеме сплошной среды. Последнее особенно важно при описании сложных ФХС, к которым относятся многофазные многокомпонентные системы, где протекают процессы тепло- и массопереноса совместно с химическими реакциями и явлениями электрической и магнитной природы. [c.182]

Поверхностные аппараты являются наиболее широко распространенными типами испарителей, применяющимися в химической промышленности. Главной особенностью поверхностных аппаратов является то, что основным лимитирующим фактором, определяющим скорость перехода испаряемого вещества из жидкой фазы в газообразную, является передача тепла от тешюносителя к продукту через стенку аппарата. Поэтому определение площади поверхности теплообмена и других основных геометрических параметров вьшар-ного аппарата является очень важной инженерной задачей и производится в результате выполнения теплового расчета. Для правильного выполнения теплового расчета необходимо знать материальный и тепловой балансы процесса и определить ряд параметров, вытекающих из гидродинамического расчета. Гидродинамический и тешювой расчеты а1шаратов часто бывают настолько взаимосвязаны между собой, что отделить один от другого невозможно. [c.180]