Кинетика химико-технологических процессов

Изучение скоростей реакций позволяет выяснить истинный механизм протекания сложных химических превращений. Это в свою очередь создает перспективы для нахождения путей управления химическим процессом, т. е. его скоростью и направлением. Выяснение кинетики реакций позволяет осуществить математическое моделирование реакций, происходящ 1х в химических аппаратах, и с помощью электронно-вычислительной техники задачи оптимизации и автоматизации химико-технологических процессов. [c.192]

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]

КИНЕТИКА ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ [c.73]

Термодинамические данные, как известно, не связаны непосредственно с механизмом и кинетикой химико-технологических процессов, в том числе и процессов облагораживания нефтяных углеро- [c.189]

Закономерности химической кинетики служат базой теории химических реакторов, и чел глубже мы знаем кинетику реакций, тем надежнее предсказания результатов протекания соответствующих процессов. К сожалению, автору, по-видимому, неизвестны работы советских ученых в области кинетики химико-технологических процессов. Поэтому разделы книги, посвященные химической кинетике, изложены менее удачно, чем другие разделы. [c.10]

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]

Моделированию кинетики химико-технологических процессов должно предшествовать геометрическое (конструктивное) и гидродинамическое моделирование. [c.292]

С развитием математического моделирования процессов и реакторов и исследованием с помощью математических методов динамических процессов нестационарной кинетики математика сделалась органическим вплетением в логические основания и химии, и химической технологии. И если в настоящее время учение о химических процессах называют и химической физикой (школа И, Н. Семенова), и физической кинетикой, то цементирующим элементом в системе, которая включала в себя химические и физические представления о химико-технологическом процессе, является скорее всего именно математика. И что особенно интересно и важно — это то, что в этой системе происходит развитие одновременно и параллельно и химических, и физических, и технических, и математических знаний. Дело в том, что решение кинетических задач оказалось невозможным в рамках классической теории дифференциальных уравнений. Сложный нелинейный характер протекания химических процессов выдвинул ряд новых задач, решение которых обогатило собственно и математику. В последние несколько лет создалась новая дисциплина, пограничная между математикой и химией, а фактически между математикой и теорией химической технологии, которая призвана решать задачи химии в основном в связи с созданием промышленного химического процесса, — математическая химия, призванная служить надежным теоретическим основанием учения о химических процессах. [c.163]

Современные химико-технологические процессы отличаются чрезвычайной сложностью. Соответственно сложна и кинетика химических процессов, протекающих в реакторах. Поэтому оптимизация работы химического производства является очень трудной задачей. Один из возможных путей ее решения — это отработка элементов конструкций и технологии на действующих аппаратах производственных размеров. Такой экспериментально-эмпирический метод хотя и дает надежные результаты, связан с большими затратами средств и времени, а в ряде случаев может оказаться и небезопасным, например, когда необходимо выяснить допустимые пределы изменения параметров системы и воспроизводить предельные, т. е. аварийные режимы. [c.321]

Особенность химико-технологического процесса, как уже отмечалось, состоит в многообразии определяющих его явлений, сложности взаимосвязи и вероятностном характере их протекания. Ввиду недостаточной изученности отдельных явлений математическое описание содержит эмпирические и полуэмпирические зависимости, которые нуждаются в экспериментальных данных для уточнения параметров. Различное математическое описание одного и того же процесса объясняется не только требованиями точности, простоты и т. д., но и отсутствием единого представления о механизме явления. Например, существует целый рЯд описаний условий фазового равновесия, основанных на различных теориях растворов, множество уравнений состояния, различных подходов к описанию кинетики массопередачи и т. д. Поэтому разработка математического описания химико-технологических процессов остается одной из основных задач химической технологии, однако ее решение может и должно проводиться качественно по-новому, а именно с позиций системного подхода. Анализ процессов как совокупности явлений позволяет выявить недостатки отдельных описаний, наметить пути их совершенствования. [c.96]

Отсюда можно сделать вывод, что одной из задач создания адаптивной АСЗ является составление развитых алгоритмов, основывающихся не на интуитивном представлении о характере процесса, а на строгом математическом описании его. При этом математическое описание его должно включать как математическое описание самого химико-технологического процесса с учетом его кинетики, гидродинамической модели, теплового баланса в условиях аварийных ситуаций, так и описание процессов, происходящих в аппарате после исполнительного управляющего воздействия АСЗ того или иного типа. Система защиты, построенная на основе этого алгоритма, учитывает все особенности защищаемого процесса и за счет варьирования уставки срабатывания позволяет избежать значительных потерь. [c.30]

Тема 4. Кинетика и термодинамика химико-технологических процессов - 8 часов [c.319]

Указанные законы рассматриваются в специальном разделе физической химии, который называется химической кинетикой. Химическая кинетика, как учение о скоростях и механизмах протекания процессов, является одним из ведущих разделов физической химии Значение этого раздела для современной технологии очень велико, так как е достижениями химической кинетики связаны установление оптимальных условий управления химико-технологическими процессами, определение масс получаемых продуктов во времени в производственных условиях, осуществление или предотвращение той или иной реакции и т. д. [c.153]

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]

Любой химико-технологический процесс необходимо рассматривать сначала с точки зрения статики для выяснения теоретически возможного предела его течения, а затем с точки зрения кинетики, чтобы установить, какие условия способствуют наиболее интенсивному течению процесса и позволяют максимально приблизиться к состоянию равновесия. Данные о равновесии в газовых смесях, содержащих ЗОа, О2 и 50з, позволяют рассчитать предельную теоретически возможную степень превращения ЗОг в 50з, которая определяется исходным составом газа, температурой и давлением. [c.115]

В настоящее время мощным средством повышения эффективности научных исследований при решении задач расчета, анализа, отимизации и прогнозирования химико-технологических процессов стал метод математического моделирования [1]. При наличии полнот информации о механизме процесса (термодинамике, кинетике, гилродинамике) составляют детерминированную математическую модель, представляющую собой систему дифференциальных урав-не Ий обыкновенных или в частных производных. Для определения неизвестных констант, входящих в систему дифференциальных уравнении и проверки адекватности математической модели процесса, проводится эксперимент. [c.5]

В книге рассмотрено влияние на химико-технологические процессы состояний и свойств обрабатываемых веществ и параметров среды — температуры, давления и др. Материал изложен с учетом того, что студент уже знаком с основами физической химии и с важнейшими промышленными процессами, которые изучались им в курсе Общая химическая технология . Не затронуты вопросы кинетики процессов, связанной с их аппаратурным оформлением, т. е. вопросы гидродинамики, теплообмена и другие, имеющие не менее важное значение для эффективного осуществления промышленного производства. Это самостоятельная область знаний, полученных студентами при изучении курса Процессы и аппараты химической технологии . На соответствующие учебники и монографии в книге даны ссылки. [c.3]

Необходимо отметить, что при описании скоростей протекания реальных химико-технологических процессов приходится прибегать к более сложным математическим средствам, чем это следует из положений формальной кинетики, В случае реальных процессов кинетическое описание часто дополняют характеристиками среды, исходных и конечных веществ, особенностей аппаратурно-технологического оформления. Полезным методом исследования и установления кинетических характеристик является использование сведений об элементарных актах химического взаимодействия, что имеет большое значение для нахождения путей совершенствования технологии. Ниже рассмотрены кинетические особенности некоторых технологических процессов. [c.204]

За последнее десятилетие в СССР и некоторых зарубежных странах получила распространение отрасль науки — математическое моделирование химических реакторов и процессов. Ее успехи обусловлены, с одной стороны, совершенствованием экспериментальных. методов исследования кинетики химических превращений и скоростей переноса тепла и реагирующих веществ, а с другой, — стремительным развитием вычислительной математики и вычислительной техники. Сейчас математическое моделирование стало общим методом оптимального проектирования химической аппаратуры. Поэтому редактор перевода счел целесообразным дополнить книгу разделом, в котором в конспективной форме изложены основные идеи и этапы моделирования каталитических реакторов (глава XV), а также подробной библиографией работ по математическому моделированию химико-технологических процессов, опубликованных в 1965—1967 гг. В дополнении отражены главным образом исследования коллектива лаборатории моделирования Института катализа СО АН СССР, проведенные совместно с сотрудниками Института математики и ВЦ Сибирского отделения АН СССР, особенно работы В. С. Бескова, Т. И. Зеленяка, Ю. И. Кузнецова, В. А. Кузина, Ю. Ш. Матроса, В. Б. Скоморохова и А. В. Федотова. [c.11]

Ряд моделей АВМ (МН-11, ЭМУ-10, Электрон ) имеют специальные устройства — оптимизаторы, которые ведут автоматический поиск наилучшего для данной задачи сочетания независимых параметров. Автоматические оптимизаторы могут работать при наличии 5—12 переменных при ручном подборе эта работа является исключительно трудоемкой, если число переменных больше трех. Большие АВМ позволяют исследовать кинетику сложных химико-технологических процессов. Так, машина МН-14 имеет 80 усилителей, 50 блоков перемножения и может решать систему из 30 дифференциальных уравнений первого порядка. [c.344]

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]

Книга Расчеты химико-технологических процессов написана в соответствии с принятой программой курса Общая химическая технология и содержит задачи по составлению материальных и тепловых балансов, по равновесию и кинетике гомогенных и гетерогенных процессов, расчеты химических реакторов и др. Каждый раздел снабжен типичными примерами и задачами для самостоятельного решения. Указанные расчеты составлены на основании производственных и проектных данных ряда научно-исследовательских и проектных институтов, а также химических комбинатов и заводов. Отдельные примеры взяты из известных руководств М. Е. Позина и др. Расчеты по технологии неорганических веществ , С. Д. Бескова Техно-химические расчеты , О. Левенш-пиля Инженерное оформление химических процессов , С. Бей-ласа Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов и других, причем в каждом таком примере в тексте сделаны особые оговорки. [c.3]

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]

Процессы нефтепереработки и нефтехимии, намечаемые к крупнотоннажному осуществлению, должны изучаться предварительно на пилотных установках при искусственном наложении на основные реакции отдельных осложнений или их комплекса. Углубленное изучение характера протекания химико-технологических процессов нефтепереработки при наложении на них гидродинамических, массообменных и теплотехнических осложнений в нефтепереработке носит название исследований прикладной макрокинетики, в отличие от истинной неосложненной микрокинетики, исследуемой в лабораториях. Существуют и другие названия прикладной. макрокинетики химико-технологическая кинетика [20], кинетика промышленная [21, 22], динамика промышленных процессов [7], кинетика каталитических реакций с массопередачей и теплопередачей [23, 24], просто макрокинетика [25, 26] и, наконец, математическое описание [12, 27]. Основам теоретической [c.33]

Исходя из кинетики протекающих реакций (33—3I и макрокинетических исследований, определяют требу мые гидродинамические и тепловые режимы синтезг а уже затем в соответствии с упомянутыми условиям выбирают тип стандартного аппарата и мешалш Ниже приведены методы расчета, которые позволяю осуществить выбор необходимого для данного процесс реактора объемного типа с мешалкой, исходя из вли5 ния перемешивания (33—36] при гомогенных и гетере генных химико-технологических процессах. Но прен де рассмотрим различные способы организации глдрс динамических процессов в реакторах объемного типа основные конструктивные характеристики аппарате мешалок, влияющие на гидродинамический режим реакторе. [c.14]

Для инженера-химика, разрабатывающего реактор, в котором будет осуществляться химико-технологический процесс, необходимо знание в первую очередь кинетики процесса. От скорости протекания процесса зависит объем реакционных аппаратов, произ-ьодительность и интенсивность работы оборудования. Зная зависимость скорости процесса от различных факторов, технолог может сознательно управлять процессом и применять различные приемы для достижения максимального выхода продукта с минимальной затратой времени. [c.73]

Словом, абсолютно все реакции, представляющие собой важный резерв химической индустрии, независимо от того, были ли они когда-то признаны перспективными, но трудно реализуемыми, или вообще бесперспективными , прежде чем стать объектом химической технологии, должны были получить для этого соответствующую теоретическую (термодинамичеокую или кинетическую) обработку— своего рода пропуск в ранг химико-технологических процессов. Химическая термодинамика в первые десятилетия XX в. продолжала свою замечательную работу по выдаче такого рода пропускав, но она не могла справиться с задачей, так как в большинстве случаев для управления процессом требовалось знание не только термодинамических, по, главным образом, кинетических данных. Химическая же кинетика только гопда 1В1ключилась в решение этой задачи, когда были открыты пути изучения механизма химических реакций не по начальным и конечным со стояния.м вещества, а посредством информации о всех промежуточных продуктах, т. е. тогда, когда стало зарождаться то принципиально новое [c.148]

В книге в доступной и достаточно популярной форме изложены основные понятия кибернетики, описаны се методы и средства (вычислительные мапшны), используемые в химии и химической технологии. Рассмотрены принципы кибернетического подхода к созданию уювых процессов химической технологии Большое вннмание уделено использованию принципов кибернетики при анализе химико-технологических процессов (математи ческие модели процессов и реакторов с учетом кинетики и переноса тепла, расчеты реакторов и их тепловая устойчивость). Изложены вопросы перехода от лабораторных аппаратов к промышленным. Приведены примеры оптимального проектирования химических реакторов. [c.2]

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