Понятие о химико-технологическом процессе.

	1. Понятие о химико-технологическом процессе. Химико-технологический процесс (ХТП) - совокупность операций позволяющих получить целевой продукт заданного количества и качества из исходного сырья. ХТП, как правило, складывается из элементарных процессов (стадий): - подвод реагирующих компонентов в зону реакции; - химической реакции; - отвода полученного продукта. Подвод реагирующих компонентов в зону реакции совершается молекулярной диффузией или конвекцией. При сильном перемешивании реагирующих веществ конвективный перенос называется турбулентной диффузией. В многофазных системах подвод реагирующих систем может осуществляться абсорбцией или десорбцией газов, конденсацией паров, плавлением твердых веществ или растворением их в жидкости, испарением жидкости или возгонкой твердых веществ. В реагирующих системах обычно происходит несколько последовательных химических реакций, приводящих к образованию нового целевого продукта, а также ряд побочных реакций между основными веществами и примесями наличие которых в исходном материале неизбежно. Отвод полученного продукта может совершаться также, как и подвод реагирующих компонентов, путем диффузии, конвекции и перехода вещества из одной фазы в другую. Общую скорость технологического процесса может лимитировать скорость одного из элементарных процессов. Если наиболее медленно идут химические реакции, то говорят, что процесс идет в кинетической области, и стремятся усилить те факторы, которые влияют на скорость реакции (температура, катализаторы, увеличение концентраций исходных веществ и др.). Если общую скорость лимитирует подвод реагентов или отвод продуктов, то говорят, что процесс протекает в диффузионной области. Увеличение диффузионной скорости обеспечивает: более интенсивное перемешивание; увеличение температур, концентраций; перевод реагирующих систем из многофазной в однофазную. Если скорости всех элементарных составляющих ХТП соизмеримы, то процесс протекает в переходной области и по этому необходимо воздействовать факторами которые ускоряют как диффузию так и химическую реакцию. Анализ единичных процессов, проводимых в конкретных аппаратах, учет их взаимосвязей позволяет разработать оптимальный технологический режим ХТП. Технологический режим - совокупность параметров, определяющих условие работы отдельных аппаратов или их системы (температура, давление, концентрация и др.). Значительная часть ХТП является многостадийными, каждый из которых происходит в отдельных аппаратах образующих химико-техническую схему (ХТС). Для ХТС характерны типы связей между аппаратами (элементами ХТС): -последовательное соединение: - выходящий из первого аппарата поток является входным для следующего (см. рис 1) Рис. 1. Последовательное соединение аппаратов -параллельное соединение: - выходящий из первого аппарата поток подается сразу в несколько последующих (чаще всего с целью повышения производительности) (см. рис 2) Рис. 2. Параллельное соединение аппаратов -последовательно-обводная связь (байпас)- один поток проходит через все аппараты, второй смешивается с продуктами выхода из первого аппарата Рис. 3. Последовательно-обводная связь между аппаратами - обратная связь (рецикл)- обратный поток связывается с входным потоком одного из предыдущих аппаратов (см. рис 4) Рис. 4. Обратная связь между аппаратами - перекрестная связь - комбинация вышеупомянутых (реальная ХТС). Различают разомкнутые и замкнутые ХТС. Разомкнутая ХТС - потоки проходят через аппарат только один раз. Замкнутая ХТС - содержит хотя бы одну обратную связь либо по потоку массы, либо по потоку энергии.

Экзотермическая реакция

химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты. Э. р. являются, например, Горение,Нейтрализация, большинство реакций образования химических соединений из простых веществ Количество выделяющейся при Э. р. теплоты зависит от массы реагентов и их природы, агрегатного состояния исходных веществ и продуктов взаимодействия, типа реакции и условий её осуществления (температуры, давления и др.). По тепловому эффекту Э. р. противоположны эндотермическим реакциям.

Эндотермические реакции (от др.-греч.  — внутри и — тепло) — химические реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты. Для эндотермических реакций изменение энтальпии и внутренней энергии имеют положительные значения (  ,  ), таким образом, продукты реакции содержат больше энергии, чем исходные компоненты.

К эндотермическим реакциям относятся:

· реакции восстановления металлов из оксидов,

· электролиза (поглощается электрическая энергия),

· электролитической диссоциации (например, растворение солей в воде),

· ионизации,

· фотосинтеза.

Эндотермические реакции противоположны экзотермическим реакциям.

Любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Особенность термохимических уравнений заключается в том, что при работе с ними можно переносить формулы веществ и величины тепловых эффектов из одной части уравнения в другую. С обычными уравнениями химических реакций так поступать, как правило, нельзя.

Станда́ртные состоя́ния — в химической термодинамике условно принятые состояния индивидуальных веществ и компонентов растворов при оценке термодинамических величин.

Необходимость введения «стандартных состояний» связана с тем, что термодинамические закономерности не описывают достаточно точно поведение реальных веществ, когда количественной характеристикой служит давление или концентрация. Стандартные состояния выбирают из соображений удобства расчётов, и они могут меняться при переходе от одной задачи к другой.

В стандартных состояниях значения термодинамических величин называют «стандартными» и обозначают нулем в верхнем индексе^[1], например: G⁰, H⁰, m⁰ — это соответственно стандартные энергия Гиббса, энтальпия, химический потенциал вещества. Вместо давления в термодинамических уравнениях для идеальных газов и растворов используютфугитивность (летучесть), а вместо концентрации — активность.

Краткое описание документа:

Химико-технологический процесс (ХТП) - совокупность операций позволяющих получить целевой продукт заданного количества и качества из исходного сырья. ХТП, как правило, складывается из элементарных процессов (стадий):

- подвод реагирующих компонентов в зону реакции;

- химической реакции;

- отвода полученного продукта.