Собственно химические превращения

В любом химическом производстве основными являются три технологические операции подготовка сырья, собственно химическое превращение и выделение целевых продуктов [1]. Эта последовательность операций представляет собой единую сложную химико-технологическую систему (ХТС). Иерархическая структура ХТС включает уровни, начиная от молекулярного до уровня предприятия. [c.10]

Основные каталитические процессы в нефтехимической и химической промышленности характеризуются многостадийностью собственно химических превращений при значительном числе участвующих в них реактантов. Последнее является причиной многомерности и сложности математических моделей, в которые входят большое количество уравнений, в первую очередь материального и теплового балансов. Практическое использование подобных моделей затруднительно, ибо для получения на ЭВМ полей концентраций реагентов и температуры в реакторе требуются большие затраты машинного времени. Это приводит во многих практических ситуациях к чрезмерному усложнению процедур структурной и параметрической идентификации и к невозможности научно обоснованного выбора математической модели каталитического процесса, отражающей результаты промышленного эксперимента в широком диапазоне изменения технологических параметров. Эффективный путь преодоления этих трудностей состоит в сокращении размерности уравнений модели за счет априори построенных уравнений инвариантов физико-химических (реакторных) систем. Инварианты позволяют также осуществить предварительную оценку параметров реакторных моделей, проверить обоснованность выбора граничных условий. [c.242]

Иерархия химико-технологических систем. Любое химическое производство представляет собой последовательность трех основных операций подготовка сырья, собственно химическое превращение и выделение целевых продуктов. Эта последовательность операций воплощается в единую сложную химико-технологическую систему (ХТС). Современное химическое предприятие состоит из большого числа взаимосвязанных подсистем, между которыми существуют отношения соподчиненности в виде иерархической структуры с тремя основными ступенями (рис. 1). При этом системы, относящиеся к более низкой сту- [c.11]

Это означает, что обмен может идти через стадию образования промежуточных продуктов и имеет некоторую константу равновесия, которая, впрочем, почти всегда равна единице (что соответствует равномерному распределению изотопа между обменивающимися соединениями). Поскольку при изотопном обмене не происходит собственно химических превращений, энтальпия реакции обмена АЯ = 0, т. е. процесс идет адиабатически (разд. 19.2.3). Единственной движущей силой этой реакции является увеличение энтропии, происходящее при выравнивании концентрации изотопа в обменивающихся веществах (подобно энтропии смешения газов, разд. 22.1.2). [c.202]

Естественно, что изменение рабочего давления (температуры) совмещенного процесса наиболее сильно влияет на химическую кинетику и, таким образом, является эффективным фактором изменения соотношения скоростей собственно химического превращения и массопередачи. [c.208]

Второй причиной, приводящей к отклонению идеальных моделей от реальных, является уменьшение скорости химических превращений вследствие локального массо- и тепло-переноса. Чтобы учесть это, необходимо вместо уравнений формальной кинетики, отражающих законы собственно химических превращений, применять уравнения макрокинетики [34,36, 37], учитывающие влияние локального массо-и теплопереноса. [c.39]

Таким образом, реальная модель процесса в отличие от идеальной должна отражать не только закономерности собственно химических превращений, но и сопровождающие их явления массо- и теплопередачи с учетом гидродинамических условий и характера распределения времени пребывания компонентов реагирующей массы в реакционной зоне химических аппаратов. [c.39]

Функциональное отделение или технологический узел химического или нефтехимического производства — это ХТС, состоящая из совокупности аппаратов с обвязочными трубопроводами и арматурой, в которых начинается и полностью завершается одна из основных технологических операций (подготовка сырья, собственно химическое превращение, выделение целевых продуктов), необходимых для получения требуемой продукции. [c.100]

Химико-технологическая система (ХТС) — это совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций (подготовка сырья, собственно химическое превращение и выделение целевых продуктов). Как любая сложная система химическое предприятие состоит из большого числа взаимосвязанных элементов или частей целого. С точки зрения исследовательских задач понятие элемента системы весьма относительно. Если в качестве сложной системы рассматривать химическое предприятие, то его элементами можно считать отдельные химические производства или технологические цехи. Если сложной системой является технологический цех или технологическая линия, то их элементами служат отдельные аппараты и агрегаты. При изучении отдельного аппарата как системы, нанример ректификационной колонны, ее элементами являются тарелки. [c.11]

Основные показатели эффективности функционирования элементов ХТС выражают в виде коэффициентов полезного действия (к. п. д.) элементов или величин, характеризующих фактический выход химического продукта из элемента ХТС, которые для технологических процессов собственно химического превращения представляют собой степени превращения химических компонентов, а для технологических процессов межфаз-ной массопередачи — степени межфазного перехода (степени разделения) или коэффициенты извлечения. К. п. д. элементов показывают степень приближения технологического процесса к равновесию. Расчеты к. п. д. требуют знания равновесных соотношений, хотя эти величины определяются в основном кинетикой процесса фактическое число компонентов, вступивших в химическую реакцию, или количество поглощаемого компонента зависит соответственно от скорости химического превращения или от скорости массопередачи. [c.15]

Выделение или поглощение тепла в процессе химического превращения продолжается до тех пор, пока существует отклонение химической системы от равновесия, которое характеризуется нулевым производством энтропии. Полная диаграмма химической системы должна топологически отражать связь производства энтропии с необратимыми процессами собственно химических превращений и тепловыделений (теплопоглощений). Зависимость теплового эффекта реакции АН от степени ее удаления от равновесия В характеризуется соотношением [c.137]

Построенная выше 1-структура с К-элементом служит звеном связи между диаграммой собственно химических превращений и диаграммой тепловыделений (поглощений) в химической системе. Полная диаграмма в случае одной реакции представлена на рис. [c.138]

Во-первых, в начале процесса его скорость лимитируется внешней диффузией и скоростью собственно-химического превращения. Она возрастает по мере зарождения и быстрого роста ядер ионита, но при слиянии образовавшихся ядер и образовании поверхности раздела фаз сополимера и ионита фронт реакции перемещается вглубь гранулы сополимера, что приводит к уменьшению скорости процесса за счет увеличения внутридиффузионного торможения. [c.352]

Химико-технологическая система (ХТС) - это упорядоченное множество взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов, в которых протекают ХТП, осуществляющие требуемую совокупность трех основных операций подготовки сырья, собственно химического превращения и вьщеления целевых продуктов. Элемент ХТС - это аппарат, в котором проводится некоторый процесс. [c.285]

Влияние масштаба реактора на структуру его модели. Кинетическая модель реактора не зависит от масштаба, поскольку размеры реакционной системы не сказываются на скорости собственно химического превращения. Однако химическая реакция приводит к изменению состава реагирующей смеси и температуры. Следствием этого является возникновение процессов переноса вещества и тепла, на скорость которых существенно влияет характер концентрационного и температурного полей в реакторе. Указанные поля зависят от формы и размеров реакционной системы. В свою очередь состав и температура очень сильно влияют на скорость химического превращения. В результате этого протекание химического процесса в целом находится в сложной зависимости от размеров аппарата. [c.465]

Протекание той или иной реакции на поверхности катализатора всегда связано с транспортировкой реагирующих веществ и продуктов реакции к участкам внутренней поверхности и от них. Как было указано (см. гл. II), в зависимости от условий процесса, активности, пористой структуры и размеров зерен катализатора процесс могут лимитировать собственно химические превращения (кинетическая область) либо диффузионные торможения (диффузионная область) [1, 2, 99—108]. [c.71]

Цех — это ХТС самого распространенного типа, предназначенная для производства определенного продукта или полупродукта. Цех состоит из подсистем подготовки сырья собственно химического превращения выделения целевых продуктов энергообеспечения автоматизации и т. д. (рис. 1.9). В зависимости от конкретного производства может преобладать та или иная подсистема. Существует большое разнообразие задач, которые необходимо решать на этом уровне иерархии. При проектировании нового производства — это [c.15]

Реакторы — аппараты для осуществления собственно химических превращений. [c.11]

Технология подразделяется на механическую технологию, изучающую производственные процессы переработки, связанные только с изменением размеров, формы, агрегатного состояния, кристаллической структуры веществ, и на химическую технологию. Химическая технология не может быть сведена только к методам химической переработки, так как в химическом производстве собственно химическим превращениям сопутствуют разнообразные физические, физико-химические и механические процессы. [c.34]

В процессах массопередачи различают внешнюю и внутреннюю массопередачу. В качестве примера процесса, в котором в зависимости от условий скорость может определяться либо внешней, либо внутренней массопередачей, рассмотрим восстановление закиси железа. При обычных для верхних горизонтов доменной печи температурах собственно химическое превращение [c.360]

Для того чтобы произошла химическая реакция, сначала молекулы должны сблизиться до довольно малого расстояния, или, как говорят, молекулы должны столкнуться. Один из возможных результатов этого — химическое превращение, сопровождающееся разрывом старых связей и образованием новых . Теория, описывающая на основании свойств реагирующих молекул кинетику реакции, тем или иным образом решает как задачу расчета чисел столкновений реагирующих молекул, так и задачу о собственно химическом превращении в комплексе столкнувшихся частиц. [c.724]

В гетерогенном катализе скорость химической реакции увеличивается под влиянием катализаторов, образующих отдельную фазу последние вместе с реагентами и продуктами реакции составляет гетерогенную систему. Это — обычно системы твердое тело — газ и твердое тело — жидкость. Реакция происходит на поверхности катализатора — твердого тела, а газ и жидкость могут рассматриваться в качестве резервуара частиц. Процесс в случае гетерогенного катализа включает в себя пять стадий подвод (транспорт) веществ к поверхности адсорбцию по крайней мере одного из реагентов собственно химическое превращение на поверхности десорбцию продуктов реакции отвод вешеств от поверхности. [c.764]

На практике стремятся к исключению влияния диффузии на кинетику реакции. Этого можно добиться, например, путем интенсивного перемешивания. Оно уменьшает толщину диффузионного слоя б, что приводит к возрастанию константы скорости диффузии р. Перевода процесса из диффузионной области в кинетическую можно добиться понижением температуры. Поскольку константа скорости химического превращения сильнее зависит от температуры, чем коэффициент диффузии, то при низкой температуре процесс лимитируется не диффузией, а собственно химическим превращением. [c.768]

Определение по температурному коэффициенту суммарной скорости процесса. Если с изменением температуры на 10° С суммарная скорость процесса изменяется в 2—3 раза (как следует из закона Аррениуса), лимитирующей стадией является собственно химическое превращение. Если же с изменением температуры на 10° С суммарная скорость процесса изменяется менее чем в 2 раза, лимитирующей стадией служит массообмен. В промежуточных случаях реакция протекает в диффузионно-кинетической области. [c.392]

Определение по зависимости суммарной скорости процесса от гидродинамических условий его проведения. Если скорость процесса не зависит от гидродинамических условий его проведения, то лимитирующей стадией является собственно химическое превращение. В случае влияния гидродинамики на скорость процесса лимитирующей стадией является либо процесс массообмена, либо одновременно процессы массообмена и химического превращения (т. е. реакция протекает в диффузионно-кинетической области). [c.392]

В уравнении (3.15) первый член в правой части характеризует тепловыделение в результате протекания химических реакций второй - тепло, переносимое стефановским потоком, и третий -массовый поток вследствие протекания собственно химических превращений. [c.93]

Химико-технологическая система (ХТС) [2] — это совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как единое целое аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций (подготовка сырья, собственно химическое превращение и вьщеление целевых продуктов). [c.19]

Взаимодействие в этом случае происходит на поверхности раздела фаз, и его скорость зависит от степени измельчения СаО. Это объясняется тем, что реакция в целом складывается из двух стадий - переноса реагентов через поверхность раздела и собственно химического превращения. [c.154]

Известно, что законы элементарных актов собственно химических превращений не зависят от масштаба эксперимента. Это должно было бы послужить основанием для непосредственного переноса результатов измерений в лабораторных условиях на установки промышленных размеров. Однако наблюдения показывают, что в действительности химические процессы в значительной степени зависят от размеров реакторов. Отмеченное противоречие возникает потому, что химическая реакция приводит к изменению состава реагирующей смеси и температуры. Вследствие этого возникают процессы переноса вещества и тепла, на скорость которых существенно влияет характер концентрационного и температурного полей в реакторе, а указанные поля зависят от формы и размеров реакционной системы. В свою очередь состав и температура существенно изменяют скорость химического превращения. В результате протекание химического процесса в целом находится в сложной зависимости от размеров аппарата. [c.14]

При построении математического описания процессов химической технологии с позиций второго направления используется метод математического моделирования. Этот метод основан на том, что реальный процесс, протекающий в объекте моделирования и характеризующий его свойства, рассматривается как сочетание различных элементарных процессов, подчиненных закономерностям, которые описываются определенными соотношениями. Поэтому составление математической модели таким методом должно начинаться с расчленения технологического процесса как единого целого на отдельные составные части ( элементарные процессы), отражающие свойства какого-либо одного класса явлений. В химической технологии в качестве таких элементарных процессов могут рассматриваться собственно химическое превращение, перемещение веществ (гидродинамика), перенос тепла и массы (тепло- и массопередача). [c.53]

При проведении химических процессов исходные продукты на различных стадиях, кроме стадии собственно химического превращения, подвергаются смешению, участвуют в процессах растворения, переноса в зону реакции, нагреваются и т. д. Подавляющее большинство химико-технологических процессов происходит в несколько стадий, но, как правило, одна из стадий является самой медленной и определяет скорость всего процесса. Поэтому выявление и интенсификация лимитирующих стадий является важной задачей при разработке и проекпфовании химико-технологического процесса и, в частности, химического реактора. Понятие лимитирующей стадии химико-технологического процесса изложено в 21.3.1. [c.58]

Кинетику собственно химического превращения протекания процесса на одной частице, рассмотрения процесса в коллективе частиц, распределения размеров частиц и гидродинамические условия как твердой, так и газовой фаз. [c.30]

Скорость протекания химических процессов не всегда определяется собственно скоростью химических превращений. Иногда скорость процесса определяется скоростью подвода или отвода тепла или скоростью переноса массы из одной фазы в другую. В этих случаях реакторы должны иметь размеры, определяемые законами тепло- или массопередачи. Ниже рассматриваются кинетические закономерности собственно химических превращений. [c.448]

В настоящее время все больше появляется работ, в которых собственно химическое превращение веществ осуществляется совместно с целенаправленным разделением реакционной смеси в одном и том же аппарате. Сюда можно отнести работы, посвященные исследованию хроматографического эффекта в реакторах, реакционно-абсорбционным и реакционно-экстракционным процессам, а также процессам, в которых химическое превращение успешно сочетается с ректификацией или отгонкой. Известны реакционноосмотические процессы, реакционно-отделительные процессы и многие другие случаи направленного совмещения. В любом из перечисленных процессов химическая реакция составляет единую сложную систему с массопереносом. Естественно, монография Дж. Астарита далеко не восполняет пробела, образовавшегося за последнее время в данной области. Ее задача более скромна — систематизировать в основном знания в области химической абсорбции и дать некоторые толкования механизма столь сложного процесса. Отметим, что наряду с предпочтительностью изложения вопросов, в решении которых принимал непосредственное участие автор, в предлагаемой вниманию читателей монографии существуют и другие крайности. Так, например использованные автором модели массопереноса если и нельзя считать устаревшими, то во всяком случае, далеко не адекватными наблюдаемым явлениям, которые необходимо уточнить. Кроме того, библиография по затронутым в книге вопросам более чем скромна и за редким исклю- Йнием не включает многие исследования, выполненные отечественными исследователями хотя бы в последнее десятилетие. Однако эти серьезные недостатки не обесценивают рассматриваемую монографию, так как представленный в ней в обобщенном виде материал все же дает некоторое представление о современном совтоя-нии затронутых вопросов. [c.5]

Так как собственно химическое превращение HaS в общем состоит в передаче протона, то наиболее вероятно осуществление режима мгновенной реакции. Единственное известное автору исключение составляет абсорбция растворами высококарбонизиро-ванного амина, где диссоциация сероводорода вызывает обратное превращение карбамата в бикарбонат, так что медленной стадией снова будет реакция (IV). В некоторых аспектах этот вопрос обсуждался Астарита, Джойя и Бальзано [2]. [c.157]

Функциональная схема ХТС показывает технологические связи между основными подсистемами данного производства, каждая из которых выполняет какую-либо из основных технологических онерацш (подготовка сырья, собственно химическое превращение, выделение целевых продуктов). Функциональная схема дает [c.24]

Как и при математическо.м моделировании любого химикотехнологического- процесса, при моделировании каталитического риформинга следует различать две основных стадии построение математической модели собственно химического превращения исходных веществ, инвариантной к объему протекания реакции и условиям теплообмена и математической модели реального технологического процесса, проводимом в конкретном типе реакционного аппарата. Первый вид модели будем в дальнейшем именовать кинетической моделью, а второй — моделью реактора. Вышеназванная специфика математической модели каталитического риформинга относится прежде всего к кинетической модели. [c.190]

Совокупность моделей реакторов может быть подразделена на два класса квазигомогенные [1]-[3] и [4]-[7] многофазные модели. Основные каталитические процессы в нефтехимической и химической промышленности характеризуются многостадийностью собственно химических превращений при значительном числе участвующих в них реактантов. Следствием последнего является сложность математической модели, в которую входит большое количество уравнений, в первую очередь, материального и теплового баланса. Практическое использование подобхшх моделей затруднительно, ибо для получения на ЭВМ полей концентраций и температуры в реакторе требуются большие затраты машинного времени. [c.110]

Химическая технология имеет дело с крайне широким разнообразием аппаратов. Среди них, разумеется, реакторы, в которых происходят химические превращения и получаются целевые продукты. Однако перечень химико-технологической аппаратуры далеко не исчерпывается химическими реакторами по ряду причин. Во-первых, реагенты надо подготовить к проведению процесса в реакторе подать их туда при определенных давлении и температуре, в определенном (часто — отличающемся от исходного) афегатном состоянии, с заданным соотнощением компонентов и т.д. Во-вторых, в ходе химической реакции из-за нестрогой селективности (наряду с основными протекают и побочные реакции) и неполноты превращения почти всегда получаются смеси различных продуктов реакции и исходных реагентов, так что целевые продукты надо отделить от побочных (с целью их особого использования) и непрореагировавших компонентов (чтобы вернуть их в реактор). В-третьих, химическая технология использует ряд операций, вообще не включающих собственно химические превращения. Наконец, в-четвертых, самим химическим превращениям сопутствуют физические (физико-химические) явления, прямо не относящиеся к химической реакции, но оказывающие существенное (иногда — определяющее) влияние на результат химико-технологического процесса. [c.38]

Химические производства включают три основных этапа подготовка сырья (1), химические превращения (2), разделение продуктов (3). Массообмен в значительной степени обеспечивает первую стадию, когда требуется подготовить сырье определенного состава (с заданным содержанием компонентов). Он обычно играет определяющую роль на третьей стадии. Дело в том, что процессы происходят не со 100-процентными выходами и не с идеальной селективностью — остаются непрореагировавшие вещества, появляются побочные продукты. Поэтому из гаммы полученных компонентов необходимо вьщелить целевые, хорошо бы разделить и остальные с целью их разумного использования. Но и на второй стадии собственно химическое превращение сопровождается массопереносом. Например, гетерогенный катализ вкпючает адсорбцию исходных компонентов на зерне катализатора, собственно химическое взаимодействие и десорбцию продуктов с поверхности зерна в ряде случаев именно адсорбция или десорбция (а это — массообменные эффекты) являкугся наиболее медленной стадией процесса и потому определяют скорость технологического процесса в целом. [c.735]

В соответствии с указанным делением процессов целесообразно классифицировать химические аппараты следующим образом 1) гидромеханические 2) тепловые 3) массообмениые 4) аппараты для осуществления собственно химических превращений—реакторы 5) измельчающие и классифицирующие машины. [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология