Загальні принципи інтенсифікації хімічних процесів, основні напрями їх вдосконалення і розвитку

Основні принципи інтенсифікації ХТП грунтуються на регулюванні ключових факторів, що впливають на швидкість процесів та вихід продукту.

Для інтенсифікації процесів, що протікають у кінетичній області, доцільно використовувати каталізатори, змінювати температуру, тиск і концентрації реагуючих речовин.

Процеси, що протікають у дифузійній області, інтенсифікують перемішуванням, турбулізацією, гомогенізацією і раціоналізацією напрямів руху потоків взаємодіючих речовин.

Для інтенсифікації процесів, що протікають у перехідній області, одночасно використовують фактори обох груп (температуру, тиск, каталізатор, концентрування, гомогенізацію).

Раціональний вибір факторів інтенсифікації найповільнішої стадії проводять на основі аналізу технічних можливостей і техніко-економічна розрахунків.

Підвищення температури значно прискорює більшість реакцій внаслідок суттєвого збільшення швидкості взаємодії і трохи меншого збільшення коефіцієнтів дифузії при одночасному зниженню в'язкості.

Позитивний каталіз — один з економічно найефективніших способів прискорення реакцій.

Підвищення концентрації та тиску реагуючих речовин, для розчинів та газів відповідно, впливають на швидкість ХТП відповідно до закону діючих мас.

Гомогенізація реагуючих сумішей прискорює взаємодію компонентів у гомогенних та мікрогетерогенних системах.

У промисловості для прискорення хімічних процесів, як правило, одночасно застосовують кілька із названих способів: використання каталізатора, гомогенізацію суміші реагентів, підвищення температури і концентрації.

Технічне та організаційне вдосконалення хімічних виробництв спрямоване на розширення і підвищення якості продукції при зниженні її собівартості за рахунок вдосконалення апаратурного оснащення і підвищення продуктивності праці.

До перспективних напрямків розвитку хімічних виробництв належать:

• підвищення потужності окремих апаратів вдосконаленням їх конструкції;

• збільшення виходу продукції шляхом оптимізації параметрів роботи технологічних апаратів;

• механізація трудомістких процесів;

• комплексна автоматизація роботи хіміко-технологічних систем і апаратів;

• заміна періодичних процесів безперервними;

• зниження енергозатрат шляхом максимального використання теплот хімічних реакцій та впровадження енергозберігаючих технологій.;

• зменшення числа стадій виробництва і перехід до замкнених технологічних систем;

• використання високоефективних каталізаторів;

• комплексна переробка сировини і створення безвідходних виробництв;

• підвищення ефективності ХТП застосуванням нових каталізаторів та специфічних випромінювань (лазери, радіація, ультразвук) з високою енергією;

• масштабне використання біотехнологічних процесів;

• розширення асортименту високоефективних фармпрепаратів.
Основні тенденції розвитку хімічної промисловості, спрямовані на

вирішення глобальних проблем людства:

• збільшення виробництва продуктів харчування, особливо із нехарчової сировини рослинного і тваринного походження;

• поглиблення переробки енергетичної сировини — вугілля, нафти, газу;

• розширення виробництва продуктів багатофункціонального призначення: водень, метанол;

• великомасштабне використання біомаси як основного джерела відновлювальної сировини для виробництва енергії, продуктів харчування та фармпрепаратів;

• очищення та утилізація промислових відходів і захист біосфери.

Контрольні запитання

1. Яку роль відіграє хімічна промисловість в економіці? Назвіть її основні підгалузі.

2. Вкажіть основні етапи еволюції технології сірчаної кислоти, соди, аміаку, продуктів органічного синтезу.

3. Що таке ХТП і які обов'язкові стадії він включає?

4. Які параметри визначально впливають на більшість ХТП?

5. Назвіть основні ХТП за найпоширенішою їх класифікацією.

6. Вкажіть найважливіші фізичні та фізико-хімічні процеси, що визначають ефективність ХТП.

7. Наведіть узагальнену схему хімічного реактора, вказавши матеріальні та енергетичні потоки і параметри режимів його роботи.

8. Дайте визначення найважливіших технологічних критеріїв ефективності ХТП: ступеня перетворення сировини, виходу продукції, інтегральної селективності, продуктивності та інтенсивності роботи апаратів.

9. Що таке матеріальний баланс і яка його роль у ХТП?

10.Дайте визначення енергетичного балансу і поясніть його вплив на ефективність ХТП і собівартість продукції.

11.Які основні складові технологічного балансу?

12.Вкажіть основні принципи інтенсифікації ХТП.

13.Які напрями вдосконалення та тенденції розвитку ХТП є основними і перспективними?

Література

1. Владимирский Р.А., Гинберг А.М., Дрякина И.П., Москвина C.M., Оголева Л.Н., Пруткова Н.М., Радиковский В.М., Скокова Т.Н., Хохлов Б.А. Технология важнейших отраслей промышленности: Учебник для вузов / Под ред. A.M. Гинберга, Б.А. Хохлова. — М.: Высшая шк., 1985. — 496 с.

2. Деречин В.В., Дубровин Ф.Е., Павленко В.В. Системи технологий: Основные промышленные отрасли: Учебн. пособ. для економ. вузов / Под ред. В.В. Деречина. — Ч. 2. — Одесса: Латстар, 2001.— 300 с.

3. Дичковська О.В. Системи технологій галузей народного господарства: Навч. посібн. - К.: ІСДО, 1995.- 312 с.

4. Збожна О.М. Основи технології: Навч. посіб. — Вид. 2-е. — Тернопіль: карт-бланш, 2002. — 486 с.

5. Кутепов A.M., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология: Учебн. для техн. вузов. — 2-е изд. — М.: Высш. шк., 1990. — 520 с.

6. Мухленов И.П., Горштейн А.Е., Тумаркина Е.С., Кузичкин Н.В. Основы химической технологии: Учебник для студ. хим.-технолог. спец. вузов / Под ред. И.П. Мухленова. — 4-е изд. — М.: Высш. шк., 1991. — 463 с.

7. Томилина Т.М., Заболотникова Л.М., Ващук В.В., Мочальник И.Α., Горишина Н.П. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: В 2 ч. — Ч. 2: Учеб. пособ. для вузов / Под ред. И.В. Ченцова, В.В. Ващука. — 2-е изд. — Минск: Выш. шк., 1989. — 199 с.

ЛЕКЦІЯ 20

Дата добавления: 2015-11-16