Задачи и цели физико-химического

Основной целью настоящего раздела практикума является ознакомление студента со стандартными или унифицированными методами исследования нефтей и нефтепродуктов, а также с этапами исследования нефтей для получения их товарной характеристики. Однако с учетом уровня современных физико-химических методов исследования нефтей и нефтепродуктов и их многообразия выполнение этой задачи в полном ее объеме доступно только коллективу квалифицированных инженеров и лаборантов-Очевидно, студент должен проделать только наиболее важные испытания и определить те показатели качества, которые характерны для данных нефтяных фракций, например температура застывания, содержание серы и цетановое число для дизельных топлив, вязкость и коксуемость или содержание смол для остатков и такие общие свойства исходной нефти, как содержание серы, смол, фракций до 200 и 350 °С. В конце глав 3 и 4 дано [c.52]

Большинство существующих промышленных процессов в химической и нефтехимической промышленности (реакторные процессы, массообменные и теплообменные процессы, процессы смешения газо-жидкостных и сыпучих сред и т. д.) — это процессы с низкими (малыми) параметрами (давлениями, скоростями, температурами, напряжениями, деформациями). В силу специфики целей и задач химической технологии здесь на передний план выступают процессы химической или физико-химической переработки массы. Поэтому при структурном упрощении обобщенных описаний, как правило, пренебрегают в первую очередь динамическими соотношениями (характеризующими силовое взаимодействие фаз и отдельных составляющих внутри фаз) или учитывают их косвенно при установлении полей скоростей фаз, концентрируя основное внимание на уравнениях баланса массы и тепловой энергии. Кроме того, в самих уравнениях баланса массы и энергии, наряду с чисто гидромеханическими эффектами (градиентами скоростей, эффектами сжимаемости, диффузии и т. п.), первостепенную роль играют [c.13]

Основными данными при решении задач технологического проектирования и оптимизации являются физико-химические и теплофизические данные. Они обычно представляются в трех формах — в виде таблиц, диаграмм и уравнений. Наиболее распространенным способом все-таки является аналитическое представление, допускающее непосредственный расчет соответствующих параметров при заданных входных условиях. В химической технологии, особенно для целей проектирования, к наиболее распространенным данным обычно относятся давление пара, теплота испарения, удельная теплоемкость, плотность, теплопроводность, вязкость, теплота реакций, данные по пожаробезопасности, поверхностное натяжение, фазовое равновесие (жидкость—пар, жидкость—жидкость, жидкость—жидкость—пар, жидкость—твердое вещество, твердое вещество—пар, растворимость), кинетика реакций химического превращения, полимеризации, растворимости и т. д. [c.177]

Разделение нефтепродукта на группы методом жидкостной адсорбционной хроматографии на силикагеле дает некоторое представление о химической природе сырья. С помощью этого способа решаются главным образом две задачи аналитическое определение группового состава как некоторого показателя качества и препаративное разделение на группы с целью дальнейшего, более глубокого, изучения состава нефтепродукта различными физико-химическими и инструментальными методами. [c.37]

Решая технологическую задачу, мы основываемся на результатах лабораторных и полупромышленных исследований, на наблюдениях за работой промышленной установки, на данных, собранных в литературе, и т. д. Обычно исходные данные оформляются в виде таблиц, в которых интересующие нас величины (например, выходы, нагрузки аппарата, физико-химические свойства исходных веществ и продуктов и т. д.) приводятся для разных значений независимых параметров (например, температуры, давления, времени, концентраций, скорости потоков и т. д.). Этот материал требует следующей математической обработки 1) чтобы знать, какие можно совершить ошибки, нужно определить пределы точности значений тех величин, на которых мы будем основываться 2) результаты исследований, содержащиеся в таблицах, надо представить в удобной для дальнейших вычислений форме, т. е. в виде уравнений, диаграмм или номограмм 3) часто возникает необходимость интерполирования или экстраполирования в целях нахождения значений, не приведенных в таблицах. [c.36]

Мы видели, что при помощи этих методов для учения о растворах открывается возможность опереться на всю совокупность знаний, которыми располагают современные химия и физика. Теперь же мы хотим отметить, что многие из этих методов тоже могут быть использованы для построения соответствующих диаграмм состав—свойство, т. е. могут находить применение для целей физико-химического анализа. Геометрические особенности диаграмм состав—свойство, получаемых с помощью этих методов, могут быть непосредственно связаны с молекулярным строением растворов. Таким образом, применение теоретических и экспериментальных результатов, получаемых иными путями, чем в физикохимическом анализе, обогащает и усиливает метод физико-химического анализа, открывая возможности для выяснения внутренних причин, обусловливающих тот или иной вид диаграммы состав—свойство. Что касается выяснения связи между различными свойствами одного и того же раствора, то для решения этой задачи, как мы увидим далее, особенно большое значение имеют методы термодинамики и статистической физики. [c.202]

Задачи и цели физико-химического исследования в органической химии. [c.117]

Действительно, объекты природы наиболее универсально отображаются в виде математических моделей . Но физическое в математическое моделирование физико-химических процессов нельзя осуществить независимо друг от друга. Математическое описание и математическая модель появляются в результате физического моделирования процессов. Поскольку математическое моделирование не является самоцелью, а служит средством для оптимального проведения процесса, результаты его используются для создания оптимального физического объекта. Исследования на этом объекте (новое физическое моделирование) позволяют проверить результаты математического моделирования и улучшить математическую модель для решения новых задач. Ясно, что как математическое, так и физическое моделирование есть только этапы единого процесса — моделирования, цель которого — решение технических задач. [c.9]

Как известно, промышленность предъявляет все большие требования к чистоте мономеров для синтетических волокон. Поэтому разработка методик определения следов загрязнений в мономерах—одна из важнейших задач аналитической химии. Весьма перспективным для этой цели физико-химическим методом анализа становится полярографический. [c.252]

Определение величины и пространственной геометрии белковой молекулы является более трудной задачей, чем установление ее первичной структуры. Причины трудностей заключены как в несовершенстве применяемых для этих целей физико-химических методов, так и в высокой лабильности выделенных белков и их склонности к денатурации даже при самых оптимальных условиях выделения и хранения. [c.127]

В наиболее общем случае математическая обработка экспериментальных данных преследует цель нахождения модели изучаемого объекта и определения параметров, характеризующих эту модель (задачи такого типа будем называть обратными [1, 21). Понятием объект будем обозначать изучаемую физико-химическую систему и метод ее исследования. Под моделью понимается физико-химическое описание объекта, степень полноты которого достаточна для объяснения изучаемых свойств системы и построения математической модели объекта. Последняя задает функциональную зависимость между экспериментально измеряемыми величинами. При этом часть постоянных параметров ( констант ), входящих в эту функциональную зависимость, считается неизвестной. Во многих задачах физико-химического равновесия математическая модель достаточно сложна (например, она задана системой нелинейных параметрических уравнений), поэтому одновременное нахождение модели и параметров, ее характеризующих, представляет сложную математическую проблему, которая может быть решена лишь для сравнительно простых случаев (см., например, [3]). [c.50]

Физико-химический подход исторически возник ранее остальных. Его стратегия состоит в том, что последовательно определяется сначала скорость элементарного акта как функция параметров, характеризующих реагирующие объекты (и среду в целом — для непростых кинетик), затем скорость элементарного процесса как функция скоростей элементарных актов и, наконец, скорость н все макроскопические характеристики сложного процесса как функция скоростей элементарных процессов. Для этого сначала решается динамическая задача расчета сечений реакций, затем статистическая задача нахождения функций распределения и, наконец, кинетическая задача нахождения макрохарактеристик процесса. [c.4]

С анализом физико-химических и термодинамических свойств имеет целью существенно автоматизировать этап выбора способа ведения процесса и разработки технологической схемы. К основным задачам анализа равновесия следует отнести следующие вопросы. [c.103]

Поэтому при проектировании ГАПС необходимо ставить вопрос о минимальной избыточности аппаратов и обеспечении их максимальной универсальности. Разработка таких систем является сложной проблемой, связанной с решением комплекса задач, а именно выбором оборудования и трубопроводов, оптимизацией расписания работы отдельных аппаратов и системы в целом, синтезом маршрутов получения отдельных продуктов, разработкой системы управления, составлением оперативно-производственных планов. Выбор оборудования и трубопроводов представляет большие трудности при ориентации на минимальную избыточность, поскольку, во-первых, ГАПС имеет сложную систему трубопроводов, а транспортные процессы связаны с передачей веществ с различными физико-химическими свойствами и в различных агрегатных состояниях и, во-вторых, универсальность оборудования требует для его изготовления высококачественных конструкционных материалов. К тому же большие проблемы связаны с процессами очистки и переналадки оборудования. Отсюда следует важность выбора соответствующего критерия оценки эффективности работы ГАПС. [c.526]

Понятие физико-химической системы и технологического оператора. Основу современного кибернетического подхода к решению проблем химической технологии составляет системный анализ, в соответствии с которым задачи исследования и расчета отдельных технологических процессов, моделирования и оптимизации сложных химико-технологических систем (ХТС), оптимального проектирования химико-технологических комплексов решаются в тесной связи друг с другом, объединены обш,ей стратегией и подчинены единой цели созданию высокоэффективного химического производства. [c.6]

Задачи планирования сложных лабораторных экспериментов состоят в разработке плана достижения цели эксперимента, плана выполнения конкретных лабораторных опытов и использования необходимых приборов на основе анализа сущности изучаемых физико-химических явлений структуры и свойств исследуемого вещества, а также возможных физико-химических условий проведения опытов 7, 16]. Например, в молекулярной генетике при планировании экспериментов по клонированию генов необходимо составить план и выбрать конкретные опыты, обеспечивающие встраивание гена, кодирующего желаемый белок, в генетический аппарат бактерии, чтобы последняя воспроизводила такой ген. [c.36]

Глава 1 ПОСТРОЕНИЕ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР СВЯЗИ ПРОЦЕССОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 1.1. Цели и задачи топологического метода описания физико-химических систем [c.18]

Совершенствование средств вычислительной техники позволило качественно по-новому подойти к исследованию объектов химической технологии. Развитие же методов математического моделирования и системного анализа позволило изменить также методологию исследования диффузионных процессов, происходящих в аппарате, что нашло выражение в раскрытии причинно-следственных связей явлений через уровни иерархической структуры аппарата и производства в целом. Технологический процесс анализируют, начиная с оценки протекающих в нем физико-химических явлений до интегральных оценок с учетом взаимосвязей между отдельными уровнями. Полученное в такой форме описание характеризует наиболее общие признаки процесса и может рассматриваться как математическая модель процесса. Наложение начальных и граничных условий сужает задачу, ограничивая ее конкретными условиями протекания процесса в некотором аппарате. [c.7]

Расчет конденсации многокомпонентной паровой смеси — задача сложная, так как требует учета физико-химического равновесия для систем пар — конденсат. Существует целый ряд отдельных типов таких систем. Удовлетворительных обобщений пока нет. [c.339]

В целом физико-химический подход малоконструктивен в смысле производства таких зависимостей, которые содержали бы экспериментально наблюдаемые макроскопические величины и позволяли быстро и обоснованно строить математическую модель изучаемого сложного процесса. Это обстоятельство всегда отчетливо понималось макроскопическими кинетиками, наиболее точно охарактеризовал ситуацию Ф. Даниэльс Несмотря на Эйринга и Аррениуса химическая кинетика — это сплошная неразбериха. Но сквозь всю путаницу усложнений просвечивает один мощный луч надежды. Многочисленные последовательные, конкурирующие и обратные реакции сами по себе являются простыми мономолекулярными или бимолекулярными реакциями, которые в принципе подчиняются простым законам. Мы боремся, следовательно, не столько с первичными стадиями, сколько с задачей их взаимной увязки для того, чтобы объяснить наблюдаемые факты и сделать практические предсказания . [c.5]

Как следует из предыдущего раздела, преимущественное значение для целей физико-химического анализа имеют мольно-аддитивные свойства. Мольный объем относится в настоящее время к весьма ограниченному кругу мольно-аддитивных свойств, которые применяются в физико-химическом анализе. Поэтому построение и анализ диаграмм мольного объема (или отклонения его от аддитивности) являются весьма желательным этаном расшифровки процессов, протекающих в жидкой системе. Тут следует заметить, что измерение плотности жидкой системы является весьма несложной задачей если же учесть, что вычисление ряда иных свойств (вязкость, мольные рефракция и поляризация и т. д.) не может быть проведено без данных о плотности, то весьма широкое распространение волюмометрии как метода физико-химического анализа становится понятным. [c.384]

Помимо рассмотренных соотношений для расчета вязкости систем с химически не взаимодействующими компонентами типа т] == / (г]а, Лв, ха), существует значительное количество уравнений, куда, помимо значений вязкости компонентов и содержания их в смеси, входят другие параметры, определение которых в подавляющем большинстве случаев производится из опыта. Для целей физико-химического анализа, т. е. для расчета изотерм вязкости в предположении отсутствия химического взаимодействия, подобные уравнения не подходят, так как в качестве исходных данных для такого расчета могут вводиться лишь величины Лд., т)в и х. Однако для решения ряда специфических задач такие уравнения оказываются несомненно полезными. В качестве примера уравнений этого типа приведем уравнение Г. М. Пан-ченкова [c.394]

Задачи и цели физико-химического исследования в органической химии. Доклады, читанные на XXXIX общем собрании Бунэе-новского общества прикладной физической химии. ОНТИ, Химтеорет, Л. (1937). [c.207]

Главная цель физико-химического анализа заключается в том, чтобы с помощыо количественного, геометрического анализа физических свойств системы обнаружить протекающие в системе качественные изменения. Иная задача стоит перед теорией фазовых равновесий. Главная цель учения о фазовых равновесиях состоит в отыскании законов, управляющих фазовыми равновесиями и изучении условий равновесия между фазами. [c.192]

Как видно из материала, изложенного выше, уровень изученности соединений микроэлементов в нефтях очень низок. Практически нефтяные соединения микроэлементов систематически не исследовались на молекулярном уровне с применением современных физико-химических методов. Большинство исследователей ограничиваются определением общего элементного состава сырых нефтей или их отдельных фракций, не ставя задачу выделить микроэлементные соединения в чистом виде. Очень мало с этой целью применяются также мягкие, недеструктирующие методы, как адсорбционная или гель-хроматография. Практически не исследована судьба микроэлементных соединений в процессе нефтепереработки. [c.181]

В заключение отыетп.м, что успех исследований рассматриваемого типа зависит от правильности использования целого кодшлекса знаний а) фундаментальных физико-химических законов б) конкретного физико-химического знания в) теории и практики математической обработки эксперимента г) планирования эксперимента. Решение таких задач требует, как правило, сотрудничества квалифицированных физико-химиков, экспериментаторов и математиков-вьшислителей. Игнорирование этого обстоятельства и ложное представление о том, что исследованием и сложных систем равновесий может заниматься любой (и притом в одиночку) химик, приводят к постоянному появлению в периодической печати совершенно неграмотных работ, результаты которых ошибочны (анализ таких работ см., например, в [9]). [c.13]

Задача 1-6. Заданы типы элементов ХТС, совокупность которых может обеспечить выполнение требуемых целей функционирования системы в условиях объективной неопределенности априорной информации о физико-химических константах ХТП (константы скоростей химических реакций, константы фазового равновесия, коэффициенты теплопередачи и массопередачи и др.) и о параметрах свойств технологических потоков на ХТС влияют стохастические внешние воздействия. Необходимо определить технологическую топологию ХТС, величину гранпц допусков (или коэффициентов запаса) для параметров элементов и значения параметров промежуточных технологических потоков, которые обеспечивают на некотором интервале времени желаемый уровень достоверности или надежности проектных решений ХТС при экстремуме КЭ с учетом ограничений. [c.126]

Сложным вопросом является также и выбор самих аппроксимирующих зависимостей. В некоторых случаях зависимости, ан-проксимирушщие экспериментально измеренные физико-химические свойства, являются модельными, при этом возникает проблема стандартизации этих моделей. В других случаях, когда данные аппроксимируются какими-либо эмпирическими зависимостями, необходимо решать задачу выбора вида зависимости, оптимально приближающей экспериментальные данные, для каждого физикохимического свойства. Известны попытки выбора таких зависимостей [37], однако в целом использование полученных разнородных данных затрудняется. Поэтому целесообразен выбор какой-либо эмпирической зависимости, аппроксимирующей оптимальным образом достаточно большое подмножество требуемых физико-химических свойств. В работе [34] большинство зависимостей физикохимических свойств от температуры аппроксимировалось полиномиальными уравнениями, однако выбор такой аппроксимации был сделан не на основе анализа оптимальности, а исходя из практических соображений. В целом направление дальнейшего прогресса в этой области заключается, очевидно, в использовании сплайнов для аппроксимации физико-химических данных. [c.229]

Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение функционального оператора (модуля химико-технологического процесса), который используется в дальнейшем для решения задач оптимизации, управления, проектирования процессов, а также для решения задач выс-щих ступеней иерархии химического производства. Необходимость применения системного подхода особенно остро стоит при анализе сложных ФХС, т. е. систем, для которых характерны многообразие явлений, совмещенность и взаимодействие явлений различной физико-химической природы. К таким системам можно отнести процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. [c.3]

Конечной целью исследований равновесий является выяснение стехиометрии сосуществующих в растворе химических образований (форм) и расчет констант равновесия. Задача обычно решается путем анализа и математической обработки экспериментальных зависимостей типа свойство раствора — состав раствора. Для количественного решения необходимо в явном или неявном виде установить функциональную связь между измеряемым физико-химическим свойством (свойствами) раствора и его аналитическим составом Число основных физико-химических положений, используемых при этом, неве-лпко. Математически опи моделируются уравнениями, которые можно разбить на три группы уравнения материального баланса (МБ), уравнения закона действующих масс (ЗДМ), уравнения связи измеряемого свойства с равновесными концентрациями тех или иных химических форм. [c.5]

В настоящей работе предлагается подход к решению задачи расчета на ЭВМ Р — Г и Г — х проекций по данным тензиметрического эксперимента (ТЭ). Оцениваются доверительные интервалы значений давления насыщенного пара, вычисленных по эмпирическим уравнениям. Приводятся формулы для погрешности получения Т — х проекций в зависимости от точности проведения ТЭ и физико-химических свойств изучаемой БС. Такие оценки позволяют выбирать подходящую методику ТЭ, учитывая особенности систем, выделять области равновесий систем, наиболее удобные для исследования методом тензимет-рии, а также проводить предварительный отбор БС с целью получения данных о равновесии с наперед заданной точностью, т. е. в известной мере спланировать эксперимент. [c.154]

Основные фудности математического описания процесса на основе его физико-химических закономерностей в большинстве случаев связаны с многомерностью решаемой задачи и, как следствие этого, большим количеством значимых факторов, определяющих характер его протекания. Пренебрежение некоторыми из факторов с целью упрощения исходной системы [c.7]

Математическое описание равновесия многокомпонентных смесей позволяет выявить как основные закономерности рас-с[ атриваемой системы, так и ее особенности. Это исследование наряду с анализом физико-химических и термодинамических свойств имеет целью существенно автоматизировать этап выбора способа ведения процесса и разработки технологической схемы. К основным задачам анализа равновесия следует отнести сле-д утощие вопросы. [c.59]

Молекулярную массу определяют траднционнымп способами, но для этих целей могут быть привлечены и другие методы. Недавно была установлена связь между молекулярной массой алканов и масел и данными термогравиметрического анализа [53]. Экспериментальное определение молекулярной массы — трудоемкая задача, поэтому на практике используют различные эмпирические формулы, связывающие молекулярную массу с одной или несколькими физико-химическими константами фракций, например плотностью. В общем случае прямой зависимости между молекулярной массой и плотностью нефтяных фракций нет, но тесная связь между этими показателями прослеживается для нефтей и нефтяных фракций сходного химического состава (одинакового основания) [54, 55]. При вычислении молекулярной массы фракций различного химического состава приходится привлекать большее число параметров. Для фракций н. к. 550°С можно воспользоваться уравнением, приведенным в [56], если известны средние температуры кипения, показатели преломления и плотности фракций. При тех же известных показателях молекулярная масса как прямогонных, так и вторичных фракций, перегоняющихся в пределах 77— 444 °С, может быть вычислена по уравнению, приведенному в [57], а для паров нефтей и их фракций может быть найдена по уравнению, приведенному в [58]. [c.20]

Основная задача изотермической динамики адсорбции в неподвижном слое адсорбента была сформулирована академиком М. М. Дубининым [6] и заключается в предвычисленин основных функций процесса динамики адсорбции (L, t) и a(L, t) на основе знания уравнения изотермы адсорбции и основных коэффициентов уравнения кинетики. Задача определения параметров изотермы ТОЗМ и эффективных коэффициентов внутренней диффузии на основе минимального экспериментального материала решена нами в предыдущих разделах. Здесь рассмотрим математическую модель однокомпонентной изотермической динамики адсорбции в неподвижном слое зерен адсорбента для реальных сорбционных процессов. Вообще, как и при моделировании любых физических процессов, в динамике адсорбции принято использовать модели различной сложности в зависимости от поставленной цели. Цель нашей работы — получение аналитических решений системы уравнений, описывающих реальный динамический процесс в системе адсорбируемое вещество — адсорбент как в линейной, так и нелинейной области изотермы с учетом различных размывающих эффектов. Аналитические решения позволят сравнительно легко проанализировать зависимость процесса от основных физико-химических параметров, определяющих равновесные и кинетические свойства системы, а также переходные функции процесса. Математическая модель однокомпонентной динамики адсорбции в неподвижном слое зерен адсорбента включает следующие основные уравнения. [c.58]

Знание химии необходимо для плодотворной творческой деятельности инженера любой отрасли народного хозяйства. В решениях XXVI съезда КПСС отмечена роль фундаментальных наук (в том число и химии) в подготовке современного специалиста. В процессе изучения химии формируется диалектическое мышление, вырабатывается взгляд на мир в целом, расширяется и углубляется марксистско-ленинское мировоззрение. Химическая подготовка современного специалиста заключается не в накоплении фактических сведений о свойствах различных материалов, не в запоминании существующих технологических рекомендаций, а в создании химического мышления, помогающего решать вопросы качества и надежности и многообразные частные физико-химические проблемы. Инженер-механик непрерывно сталкивается со сложными физико-химическими процессами, со свойствами конструкционных, ННС1 рументальных и других технических материалов. Он должен использовать в своей работе достижения хи.мии и активно участвовать в разработке новых материалов и конструкций, выдвигая перед специалистами-химиками определенные задачи. [c.3]

В рамках приведенных ограничений в виде аксиом и кинетики Марселена — Де Донде доказаны теоремы о стабилизации решений, о существовании и устойчивости стационарных решений — положительных точек детального равновесия. Сформулированы условия, обеспечивающие корректность задачи в малом и целом . Приведенные примеры показывают существенность этих условий для утверждений теорем, одновременно демонстрируя возможность описания известных физических законов и неизотермических систем в рамках данных моделей. Доказанные теоремы дают математическое обоснование известных физико-химических представлений о химических реакциях и процессах диффузии. [c.168]

Уже отмеченная выше близость свойств бенз- и дибензтиофеновых соединени со свойствами соответствующих конденсированных ароматических углеводородов приблизительно равного молекулярного веса создает очень большие трудности при разделении их смесей. При помощи одних только физических методов не всегда удается отделить полностью сернистые соединенпя от углеводородов даже при многократном повторении процесса. Между тем для аналитических целей, а нередко и ири решении некоторых препаративных и даже технологических задач очень важно количественно отделить или определить сернистые соединения в смеси. В этом с.лучае приходится комбинировать физические, физико-химические и химические методы. Обзор методов анализов сернистых соединений, содержащихся в нефтях и нефтепродуктах, опубликован в статье [95]. [c.362]