Procesele termice sunt numite procese, a căror viteză este determinată de rata de furnizare sau eliminare a căldurii. Cel puțin două medii cu temperaturi diferite iau parte la procesele termice, iar căldura este transferată spontan (fără costul muncii) dintr-un mediu cu mai mult temperatura ridicata T 1 la un mediu cu o temperatură mai scăzută T 2, adică dacă inegalitatea T 1> T 2 este îndeplinită.

În acest caz, un mediu cu o temperatură T 1 se numește purtător de căldură, iar un mediu cu o temperatură T 2 se numește agent frigorific. Pentru procesele termice utilizate în producția chimică, aceste temperaturi variază într-un interval foarte larg - de la aproape 0K la mii de grade.

Principala caracteristică a procesului termic este cantitatea de căldură transferată, în funcție de care se calculează suprafața de transfer de căldură a aparatului. Pentru un proces constant, cantitatea de căldură transferată pe unitatea de timp este determinată de formula:

Q = KDT * F, (10,4)

K este coeficientul de transfer de căldură, T este diferența medie de temperatură între medii,

F - suprafata de schimb de caldura.

Forța motrice a proceselor termice este gradientul de temperatură

DТ = Т 1 - Т 2. (10,5)

Procesele termice includ: încălzirea, răcirea, condensarea, evaporarea și evaporarea, schimbul de căldură.

1. Încălzire- procesul de creştere a temperaturii materialelor prelucrate prin furnizarea de căldură a acestora. Încălzirea este utilizată în tehnologia chimică pentru a accelera transferul de masă și procesele chimice. După natura lichidului de răcire utilizat pentru încălzire, există:

- incalzire cu abur viu printr-un barbotator sau vapori de apa surzi printr-o serpentina sau manta;

- incalzire prin gaze de ardere prin peretele aparatului sau prin contact direct;

- incalzire prin caldura intermediari preincalziti cu apa: uleiuri minerale, saruri topite;

- incalzire prin curent electric in cuptoare electrice de diverse tipuri (inductie, arc, rezistenta);

- încălzire cu un purtător de căldură solid granular, inclusiv un catalizator într-un curent de gaz.

Schema de incalzire cu agent termic granular lichid de răcire

Cuptor

încălzit

componentă

componenta de transport a frigului

1 - cuptor, 2 - dispozitive de încălzire a materialului granular, 3 - dispozitiv de încălzire a gazului, 4 - dispozitiv de încărcare, 5 - separator de material granular

2.Răcire- procesul de scădere a temperaturii materialelor prelucrate prin îndepărtarea căldurii din acestea. Ca agenti frigorifici pentru racire se folosesc urmatorii: apa, aerul, agentii frigorifici. Dispozitivele de răcire sunt împărțite în:

- dispozitive de contact indirect al materialului de răcit cu lichidul de răcire prin perete (frigidere) și

- dispozitive de contact direct al materialului de racit cu agentul frigorific (turnuri de racire sau scrubere).

Alegerea designului aparatului este determinată de natura materialului de răcit și a agentului frigorific.

3.Condens- procesul de lichefiere a vaporilor unei substanţe prin îndepărtarea căldurii din aceştia. Conform principiului contactului agentului frigorific cu vaporii condensați, se disting următoarele tipuri de condensare:

- condensare de suprafață, în care lichefierea vaporilor are loc pe suprafața peretelui răcit cu apă al aparatului și

- condensarea prin amestecare, in care racirea si lichefierea vaporilor are loc prin contact direct cu apa de racire. Aparatele de primul tip sunt numite condensatoare de suprafață, aparatele de al doilea tip sunt numite condensatoare de amestec și condensatoare barometrice. Condensarea prin amestecare este utilizată atunci când lichidul evaporat este nemiscibil cu apa.

4.Vaporizare- procesul de concentrare a solutiilor de substante solide nevolatile prin indepartarea din acestea a unui solvent volatil sub forma unui stilou. Evaporarea este un tip de proces de evaporare termică. Condiția pentru procesul de evaporare este egalitatea presiunii vaporilor peste soluție cu presiunea vaporilor din volumul de lucru al evaporatorului.

Dacă această condiție este îndeplinită, temperatura vaporilor secundari formați peste solventul de fierbere este teoretic egală cu temperatura vaporilor saturati ai solventului. Evaporarea poate fi efectuată sub presiune sau sub vid, ceea ce permite reducerea temperaturii procesului. Evaporarea poate fi realizată în două versiuni: evaporare multiplă și evaporare cu o pompă de căldură.

Evaporarea multiplă este un proces de evaporare care utilizează abur secundar ca abur de încălzire. Pentru aceasta, evaporarea se efectuează în vid sau folosind abur de încălzire de înaltă presiune.

Numărul de învelișuri de plante este determinat de considerente economice, în special de costurile de producție și întreținere a aburului, și depinde de concentrația inițială și finală a soluției care trebuie evaporată.

Procesul de evaporare a pompei de căldură se bazează pe faptul că aburul secundar este încălzit la temperatura aburului de încălzire prin comprimarea acestuia într-un turbocompresor sau injector și apoi utilizat din nou pentru a evapora solventul în același evaporator.

Schema de evaporare multiplă.

Condens de condens

1 - primul evaporator, 2 - al doilea evaporator, p gr1 este presiunea aburului de încălzire a primului aparat (abur proaspăt), p at1 este presiunea aburului secundar din primul aparat, egal cu p gr2 este presiunea aburului de încălzire al celui de-al doilea aparat, p at2 este presiunea aburului secundar din al doilea aparat.

Circuit de evaporare cu pompa de caldura.

Lichid evaporat

Lichid evaporat

1 - un evaporator, 2 - un dispozitiv pentru încălzirea aburului secundar.

Sfârșitul lucrării -

Acest subiect aparține secțiunii:

Tehnologia chimică

Stat federal instituție educațională.. mai sus învăţământul profesional.. Novgorod Universitate de stat numit după Iaroslav cel Înțelept..

Dacă aveți nevoie de material suplimentar pe această temă, sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de lucrări:

Ce vom face cu materialul primit:

Dacă acest material s-a dovedit a fi util pentru dvs., îl puteți salva pe pagina dvs. de pe rețelele sociale:

Tweet

Toate subiectele din această secțiune:

11.2 Legile de bază ale proceselor omogene 12.1 Caracteristicile proceselor eterogene 12 Procesele eterogene 12.1 Caracteristicile proceselor eterogene

Mediu inconjurator
Sursa principală de satisfacere a nevoilor materiale și spirituale ale omului este natura. Ea reprezintă, de asemenea, habitatul lui - mediul înconjurător. Mediul emite natura

Activități de producție umană și resurse planetare
Producția materială este o condiție pentru existența și dezvoltarea omenirii, adică. atitudinea socială și practică a omului față de natură. Scări diverse și gigantice ale producției industriale

Biosfera și evoluția ei
Mediu inconjurator Este un sistem complex cu mai multe componente, ale cărui componente sunt interconectate prin numeroase conexiuni. Mediul este format dintr-un număr de subsisteme, fiecare dintre acestea fiind

Industria chimica
După scopul produselor fabricate, industria este subdivizată în ramuri, dintre care una este industria chimică. Ponderea industriilor chimice si petrochimice in productia totala

Știința chimică și fabricație
3.1 Tehnologia chimică - baza științifică a producției chimice Producția chimică modernă este un tonaj mare, producție automatizată, elementele de bază

Caracteristicile tehnologiei chimice ca știință
Tehnologia chimică diferă de chimia teoretică nu numai prin necesitatea de a ține cont de cerințele economice pentru producția pe care o studiază. Între sarcini, scopuri și conținut teoretic

Relația tehnologiei chimice cu alte științe
Tehnologia chimică folosește materiale dintr-o varietate de științe:

Materii prime chimice
Materiile prime sunt unul dintre elementele principale ale procesului tehnologic, care determină în mare măsură eficiența procesului, alegerea tehnologiei. Materiile prime sunt materiale naturale.

Resursele și utilizarea rațională a materiilor prime
Ponderea materiilor prime în costul produselor chimice ajunge la 70%. Prin urmare, problema resurselor și utilizare rațională materii prime în timpul prelucrării şi extragerii acestuia. În industria chimică

Pregătirea materiilor prime chimice pentru prelucrare
Materiile prime destinate procesării în produse finite trebuie să îndeplinească anumite cerințe. Acest lucru se realizează printr-un set de operațiuni care alcătuiesc procesul de pregătire a materiilor prime pentru prelucrare.

Înlocuirea materiilor prime alimentare cu minerale nealimentare și vegetale
Progresele în chimia organică fac posibilă producerea unui număr de substanțe organice valoroase dintr-o varietate de materii prime. De exemplu, alcoolul etilic, utilizat în cantități mari în producția de materiale sintetice

Utilizarea apei, proprietățile apei
Industria chimică este unul dintre cei mai mari consumatori de apă. Apa este folosită în aproape toate industriile chimice pentru o varietate de scopuri. La uzinele chimice selectate, consumul de apă

Tratarea apei industriale
Efectul nociv al impurităților conținute în apa industrială depinde de natura lor chimică, concentrație, starea dispersată, precum și de tehnologia unei producții specifice de utilizare a apei. Soare

Utilizarea energiei în industria chimică
V industria chimica au loc diverse procese, asociate fie cu eliberarea, fie cu costul, fie cu transformările reciproce ale energiei. Energia este cheltuită nu numai pe produse chimice

Principala sursă de energie consumată de industria chimică sunt combustibilii fosili și produsele prelucrării acestora, energia apei, biomasa și combustibilul nuclear. Valoarea energetică separat

Indicatori tehnico-economici ai producției chimice
Pentru industria chimică, ca ramură a producției de materiale pe scară largă, nu numai tehnologia este importantă, ci și strâns legată de aceasta. aspect economic, de care depinde dar

Structura economiei industriei chimice
Indicatorii precum costurile de capital, costurile de producție și productivitatea muncii sunt, de asemenea, importanți pentru evaluarea eficienței economice. Acești indicatori depind de structura economiei.

Bilanțele materiale și energetice ale producției chimice
Datele inițiale pentru toate calculele cantitative efectuate la organizarea unei noi producții sau evaluarea eficienței uneia existente se bazează pe bilanțele materiale și energetice. Aceste

Conceptul de proces tehnologic chimic
În procesul de producție chimică, substanțele inițiale (materiile prime) sunt procesate în produsul țintă. Pentru a face acest lucru, este necesar să se efectueze o serie de operațiuni, inclusiv pregătirea materiilor prime pentru transferul acesteia în reacție.

Proces chimic
Procesele chimice se desfășoară într-un reactor chimic, care este principalul aparat al procesului de producție. Proiectarea unui reactor chimic și modul său de funcționare determină eficiența în

Viteza de reacție chimică
Viteza reacției chimice în reactor este descrisă de ecuația generală: V = K * L * DC L-parametru care caracterizează starea sistemului de reacție; K-const

Viteza generală a procesului chimic
Deoarece, pentru sistemele eterogene, procesele din zonele reactoare 1, 3 și 2 se supun unor legi diferite, ele decurg cu viteze diferite. Se determină viteza totală a procesului chimic în reactor

Calcule termodinamice ale proceselor tehnologice chimice
La proiectarea proceselor tehnologice, calculele termodinamice ale reacțiilor chimice sunt foarte importante. Ele ne permit să tragem o concluzie despre posibilitatea fundamentală a acestei transformări chimice,

Echilibrul în sistem
Randamentul produsului țintă al procesului chimic în reactor este determinat de gradul de apropiere a sistemului de reacție la starea de echilibru stabil. Un echilibru stabil îndeplinește următoarele condiții:

Calculul echilibrului din date termodinamice
Calculul constantei de echilibru și modificarea energiei Gibbs face posibilă determinarea compoziției de echilibru a amestecului de reacție, precum și a cantității maxime posibile de produs. În centrul calculului cons

Analiza termodinamică
Cunoașterea legilor termodinamicii este necesară pentru ca un inginer nu numai să efectueze calcule termodinamice, ci și să evalueze eficiența energetică a proceselor tehnologice chimice. Valoarea analizei

Producția chimică ca sistem
Procese de fabricatieîn industria chimică pot diferi semnificativ în ceea ce privește tipurile de materii prime și produse, condițiile de implementare a acestora, puterea echipamentului etc. Cu toate acestea, cu toată varietatea de specific

Simulare prin sistem de inginerie chimică
Problema unei tranziții pe scară largă de la un experiment de laborator la o producție industrială în proiectarea acestuia din urmă este rezolvată prin metoda modelării. Modelarea este o metodă de cercetare

Alegerea unei diagrame de proces
Organizarea oricărui CTP cuprinde următoarele etape: - elaborarea schemelor chimice, conceptuale și tehnologice ale procesului; - selectarea parametrilor tehnologici optimi și a instalării

Selectarea parametrilor de proces
Parametrii HTP sunt aleși astfel încât să ofere cel mai mare posibil eficiență economică nu operarea sa individuală, ci întreaga producție în ansamblu. Deci, de exemplu, pentru produsul de mai sus

Managementul producției chimice
Complexitatea producției chimice ca sistem multifactorial și pe mai multe niveluri duce la necesitatea utilizării unei varietăți de sisteme de control pentru procesele de producție individuale în ea,

Procese hidromecanice
Procesele hidromecanice sunt procese care au loc în sisteme eterogene, cel puțin în două faze și se supun legilor hidrodinamicii. Astfel de sisteme constau dintr-o fază dispersată,

Procese de transfer în masă
Procesele de transfer de masă se numesc procese, a căror viteză este determinată de viteza de transfer a materiei de la o fază la alta în direcția atingerii echilibrului (rata de transfer de masă). În procesul de massoo

Principii de proiectare a reactoarelor chimice
Etapa principală a procesului tehnologic chimic, care îi determină scopul și locul în producția chimică, este implementată în aparatul principal al schemei tehnologice chimice, în care substanța chimică

Proiectări de reactoare chimice
Din punct de vedere structural, reactoarele chimice pot avea diferite forme și design, deoarece ele efectuează o varietate de procese chimice și fizice care au loc în condiții dificile de transfer de masă și căldură

Aranjarea dispozitivului de contact
Reactoarele chimice pentru efectuarea proceselor catalitice eterogene se numesc dispozitive de contact. În funcție de starea catalizatorului și de modul de mișcare a acestuia în aparat, acestea sunt împărțite în:

Caracterizarea proceselor omogene
Procese omogene, de ex. procesele care au loc într-un mediu omogen (amestecuri lichide sau gazoase care nu au interfețe care separă părți ale sistemului unele de altele) sunt relativ rar întâlnite

Procese omogene în faza gazoasă
Procesele omogene în faza gazoasă sunt utilizate pe scară largă în tehnologia substanțelor organice. Pentru a efectua aceste procese, materia organică se evaporă, iar apoi vaporii ei sunt procesați într-un fel sau altul

Procese omogene în fază lichidă
Dintre numărul mare de procese care au loc în faza lichidă, procesele de neutralizare a alcaline în tehnologia sărurilor minerale fără formarea de sare solidă pot fi clasificate ca omogene. De exemplu, obținerea de sulfat

Legile de bază ale proceselor omogene
Procesele omogene, de regulă, au loc în regiunea cinetică, adică. viteza totală a procesului este determinată de viteza reacției chimice, prin urmare se aplică legile stabilite pentru reacții și

Caracterizarea proceselor eterogene
Procesele chimice eterogene se bazează pe reacții între reactivi în diferite faze. Reacțiile chimice sunt una dintre etapele unui proces eterogen și au loc după mișcare

Procese în sistemul gaz-lichid (G-F)
Procesele bazate pe interacțiunea dintre reactivi gazoși și lichizi sunt utilizate pe scară largă în industria chimică. Astfel de procese includ absorbția și desorbția gazelor, evaporarea lichidelor

Procese în sisteme binare solide, lichide bifazate și multifazice
Procesele care implică numai faze solide (T-T) includ de obicei sinterizarea materialelor solide în timpul arderii lor. Sinterizarea este producerea de bulgări dure și poroase din pulberi fine

Procese și dispozitive la temperatură ridicată
O creștere a temperaturii afectează echilibrul și viteza proceselor chimico-tehnologice care au loc atât în ​​regiunea cinetică, cât și în cea de difuzie. Prin urmare, reglementare regim de temperatură etc

Esența și tipurile de cataliză
Cataliza este o modificare a vitezei reacțiilor chimice sau a excitării acestora ca urmare a acțiunii substanțelor catalitice, care, participând la proces, rămân instabile chimic la sfârșitul procesului.

Proprietățile catalizatorilor solizi și fabricarea lor
Catalizatorii solizi industriali sunt un amestec complex numit masa de contact. În masa de contact, unele substanțe sunt catalizatorul real, în timp ce altele servesc ca un activ

Aparate pentru procese catalitice
Dispozitivele de cataliză omogene nu au trasaturi caracteristice, efectuarea reacțiilor catalitice într-un mediu omogen este tehnic ușor de implementat și nu necesită aparate speciale

Cele mai importante industrii chimice
În n.v. sunt cunoscute peste 50.000 de substanțe anorganice individuale și aproximativ trei milioane de substanțe organice. V conditii de lucru primesc doar o mică parte din substanțele deschise. De fapt

Aplicație
Activitatea ridicată a acidului sulfuric, combinată cu costul relativ scăzut de producție, a predeterminat scara largă și varietatea extremă a aplicării acestuia. Dintre minerale

Proprietățile tehnologice ale acidului sulfuric
Acid sulfuric anhidru (monohidrat) Н2SO4 este un lichid uleios greu care este miscibil cu apa în toate proporțiile cu eliberarea unei cantități mari

Metode de obținere
În secolul al XIII-lea, acidul sulfuric a fost obținut prin descompunerea termică a sulfatului feros FeSO4, prin urmare, chiar și acum, una dintre varietățile de acid sulfuric se numește ulei de vitriol, deși acidul sulfuric a fost mult timp.

Materii prime pentru producerea acidului sulfuric
Materia primă în producerea acidului sulfuric poate fi sulful elementar și diverși compuși care conțin sulf, din care se poate obține direct sulf sau oxid de sulf. Depozit natural

Metoda de contact pentru producerea acidului sulfuric
Prin metoda contactului sunt produse cantități mari de acid sulfuric, inclusiv oleum. Metoda de contact include trei etape: 1) curățarea gazului de impuritățile dăunătoare catalizatorului; 2) konta

Producția de acid sulfuric din sulf
Arderea sulfului este mult mai simplă și mai ușoară decât arderea piritei. Procesul tehnologic de producere a acidului sulfuric din sulf elementar este diferit de procesul de producție

Tehnologia azotului legat
Azotul gazos este unul dintre cele mai stabile substanțe chimice... Energia de legare într-o moleculă de azot este de 945 kJ/mol; are una dintre cele mai mari entropii pe a

Baza de materie primă din industria azotului
Materia prima pentru obtinerea produselor in industria azotului este aerul atmosferic si tipuri diferite combustibil. Unul dintre părți componente aerul este azot, care este folosit în semi

Recepția gazelor de proces
Gaz de sinteză din combustibili solizi. Prima dintre principalele surse de materii prime pentru producerea gazelor de sinteză a fost combustibil solid, care a fost prelucrat în generatoare de apă gazoasă conform următoarelor p

Sinteza amoniacului
Să luăm în considerare o schemă tehnologică elementară a unei producții moderne de amoniac la o presiune medie cu o capacitate de 1360 t / zi. Modul de funcționare a acestuia este caracterizat de următorii parametri: temperatură

Procese tipice de tehnologie a sării
Majoritatea UM sunt diverse săruri minerale sau solide cu proprietăți asemănătoare sărurilor. Scheme tehnologice Producția MU este foarte diversă, dar, în cele mai multe cazuri, depozitul

Descompunerea materiilor prime fosforice și obținerea îngrășămintelor cu fosfor
Fosfații naturali (apatite, fosforite) sunt utilizați în principal pentru producerea de îngrășăminte minerale. Calitatea compușilor de fosfor obținuți este evaluată prin conținutul de P2O5 din aceștia.

Producția de acid fosforic
Metoda de extracție pentru producerea acidului fosforic se bazează pe reacția de descompunere a fosfaților naturali cu acidul sulfuric. Procesul constă din două etape: descompunerea fosfaților și filtrarea

Producerea simplă de superfosfat
Esența producerii superfosfatului simplu este transformarea fluorapatitei naturale, insolubile în apă și soluții din sol, în compuși solubili, în principal fosfat monocalcic.

Producția de superfosfat dublu
Superfosfatul dublu este un îngrășământ cu fosfor concentrat obținut prin descompunerea fosfaților naturali cu acid fosforic. Contine 42-50% P2O5 asimilabil, inclusiv in

Descompunerea acidului azotic a fosfaților
Obținerea îngrășămintelor complexe. O direcție progresivă în prelucrarea materiilor prime fosfatice este aplicarea metodei de descompunere a acidului azotic a apatitelor și fosforitelor. Această metodă apelează

Producția de îngrășăminte cu azot
Cel mai important tip de îngrășăminte minerale sunt azotul: nitrat de amoniu, carbamidă, sulfat de amoniu, soluții apoase de amoniac etc. Azotul joacă un rol extrem de important în viață.

Producția de nitrat de amoniu
Azotat de amoniu, sau azotat de amoniu, NH4NO3 este o substanță cristalină albă care conține 35% azot sub formă de amoniu și nitrat, ambele forme de azot sunt ușor de asimilat

Producția de uree
Ureea (ureea) printre îngrășămintele cu azot ocupă locul al doilea în ceea ce privește producția, după nitratul de amoniu. Creșterea producției de uree se datorează sferei largi de utilizare a acesteia în agricultură.

Producția de sulfat de amoniu
Sulfatul de amoniu (NH4) 2SO4 este o substanță cristalină incoloră, conține 21,21% azot, când este încălzit la 5130C se descompune complet în

Producția de nitrat de calciu
Proprietăți Azotatul de calciu (calcar sau azotat de calciu) formează mai mulți hidrați cristalini. Sarea anhidră se topește la o temperatură de 5610C, dar deja la 5000

Producția de îngrășăminte cu azot lichid
Alături de îngrășămintele solide se mai folosesc și îngrășămintele cu azot lichid, care sunt soluții de azotat de amoniu, carbamidă, azotat de calciu și amestecurile acestora în amoniac lichid sau în concentrat.

caracteristici generale
Peste 90% din sărurile de potasiu extrase din măruntaiele pământului și produse prin metodele din fabrică sunt folosite ca îngrășăminte. Îngrășămintele minerale cu potasiu sunt naturale sau sintetice

Obținerea clorurii de potasiu
Metoda de producție prin flotație Metoda de flotație de separare a clorurii de potasiu de silvinită se bazează pe separarea gravitațională prin flotație a mineralelor solubile în apă ale minereului de potasiu din mediu

Procese tipice ale tehnologiei silicaților
În producția de materiale silicate, standard procese tehnologice, care se datorează apropierii bazelor fizico-chimice ale preparării lor. În chiar vedere generala producerea oricărui silicat

Producția de cal aerian
Aerul sau varul de construcție este un liant fără silicați pe bază de oxid și hidroxid de calciu. Există trei tipuri de var aerian: - praf de copt (var neted

Procesul de producere a sticlei
O varietate de materiale naturale și sintetice sunt utilizate ca materii prime pentru producția de sticlă. În funcție de rolul lor în formarea sticlei, acestea sunt împărțite în cinci grupuri:

Producția de refractare
Materialele refractare (refractare) sunt materiale nemetalice caracterizate prin refractaritate crescută, adică. capacitatea de a rezista, fără a se topi, la efectele temperaturilor ridicate

Electroliza soluțiilor apoase de clorură de sodiu
Electroliza soluțiilor apoase de clorură de sodiu produce clor, hidrogen și hidroxid de sodiu (sodă caustică). Clorul la presiunea atmosferică și temperatura normală gaz galben-verde cu u

Electroliza soluției de clorură de sodiu în băi cu catod de oțel și anod de grafit
Electroliza soluției de clorură de sodiu în băi cu catod de oțel și anod de grafit face posibilă obținerea de sodă caustică, clor și hidrogen într-un singur aparat (electrolizor). La trecerea constantă

Electroliza soluțiilor de clorură de sodiu în băile cu catod de mercur și anod de grafit face posibilă obținerea unor produse mai concentrate decât în ​​băile cu diafragmă. La trecere

Producția de acid clorhidric
Acidul clorhidric este o soluție de acid clorhidric în apă. Clorura de hidrogen este un gaz incolor cu un punct de topire de –114,20C și un punct de fierbere de –85

Electroliza topiturii. Productie de aluminiu
În electroliza soluțiilor apoase se pot obține numai substanțe, al căror potențial de eliberare la catod este mai pozitiv decât potențialul de eliberare a hidrogenului. În special, un astfel de electronegativ

Producția de alumină
Esența producției de alumină este separarea hidroxidului de aluminiu de alte minerale. Acest lucru se realizează prin utilizarea unui număr de metode tehnologice complexe: transformarea aluminei în solubilă

Productie de aluminiu
Producția de aluminiu se realizează din alumină dizolvată în criolit Na3AlF6. Criolitul, ca solvent pentru alumină, este convenabil deoarece dizolvă Al destul de bine

Metalurgie
Metalurgia este știința metodelor de obținere a metalelor din minereuri și alte materii prime și o ramură a industriei care produce metale. Producția metalurgică își are originea în antichitate. În zorii timpului

Minereuri și metode de prelucrare a acestora
Materiile prime pentru producerea metalelor sunt minereurile metalice. Cu excepția unui număr mic (platină, aur, argint), metalele se găsesc în natură sub formă de compuși chimici care alcătuiesc metalul.

Producția de fontă
Minereurile de fier sunt folosite ca materii prime pentru producția de fontă brută, care sunt împărțite în patru grupe: Minereuri de oxid de fier magnetic sau minereuri de fier magnetice, conțin 50-70% fier și sunt de bază.

Producția de cupru
Cuprul este un metal care a devenit larg răspândit în tehnologie. Cuprul pur este de culoare roz deschis. Punctul său de topire este 10830C, punctul de fierbere este 23000C, este bun

Prelucrarea combustibilului chimic
Combustibilul se numește substanțe organice combustibile naturale sau produse artificial, care reprezintă o sursă de energie termică și materii prime pentru industria chimică. După natură la sută

Cocsificare de cărbune
Cocsificarea este o metodă de prelucrare a combustibililor, în principal cărbunelui, care constă în încălzirea lor fără acces la aer la 900-10500С. În acest caz, combustibilul se descompune odată cu formarea de

Producerea și prelucrarea combustibililor gazoși
Combustibilul gazos este un combustibil care se află în stare gazoasă la temperatura și presiunea de funcționare. După origine, combustibilii gazoși sunt împărțiți în naturali și sintetici

Sinteză organică de bază
Sinteza organică de bază (OUS) este un ansamblu de producție de substanțe organice cu o structură relativ simplă, produse în cantități foarte mari și utilizate ca

Materii prime și procese de protecție a mediului
Producția de produse pentru protecția mediului se bazează pe materii prime organice fosile: petrol, gaze naturale, cărbune și șist. Ca urmare a unei varietăți de pre-chimice și fizico-chimice

Sinteze pe bază de monoxid de carbon și hidrogen
Sinteza organică pe bază de monoxid de carbon și hidrogen a primit o dezvoltare industrială largă. Sinteza catalitică a hidrocarburilor din CO și H2 a fost efectuată pentru prima dată de Sabatier, synth

Sinteza alcoolului metilic
Alcoolul metilic (metanol) a fost obținut pentru o lungă perioadă de timp din apa suprarășină eliberată în timpul distilării uscate a lemnului. Randamentul de alcool în acest caz depinde de tipul de lemn și variază de la 3

Producția de etanol
Etanolul este un lichid mobil incolor cu miros caracteristic, punct de fierbere 78,40C, punct de topire –115,150C, densitate 0,794 t/m3. Se amestecă etanolul

Producția de formaldehidă
Formaldehida (metanal, aldehidă formică) este un gaz incolor cu miros iritant înțepător, cu un punct de fierbere de -19,20C, un punct de topire de -1180C și o densitate (în lichid

Obținerea rășinilor uree-formaldehidice
Reprezentanții tipici ai rășinilor artificiale sunt rășinile uree-formaldehidă, care se formează ca urmare a reacției de policondensare care are loc în timpul interacțiunii moleculelor și formelor de uree.

Producția de acetaldehidă
Acetaldehidă (etanal, oțet

Producția de acid acetic și anhidridă
Acidul acetic (acidul etanoic) este un lichid incolor cu miros înțepător, cu un punct de fierbere de 118,10C, un punct de topire de 16,750C și o densitate.

Monomeri de polimerizare
Monomerii sunt compuși cu greutate moleculară mică de natură predominant organică, ale căror molecule sunt capabile să reacționeze între ele sau cu moleculele altor compuși pentru a forma

Producerea dispersiei de acetat de polivinil
ÎN URSS productie industriala PVAD a fost realizat pentru prima dată în 1965. Principala metodă de obținere a PVAD în URSS a fost în cascadă continuă, totuși, existau unități de producție în care periodic

Compuși cu greutate moleculară mare
Compușii organici naturali și sintetici cu molecular înalt au o mare importanță în economia națională: celuloză, fibre chimice, cauciucuri, materiale plastice, cauciuc, lacuri, adezivi etc. Cum n

Producția de celuloză
Celuloza este unul dintre principalele tipuri materiale polimerice... Peste 80% din lemnul folosit pentru prelucrarea chimică este folosit pentru obținerea celulozei și a pastei de lemn. Celuloza, uneori

Producția de fibre chimice
Fibrele sunt corpuri a căror lungime este de multe ori dimensiunea lor foarte mică. secțiune transversală, măsurată de obicei în microni. Materiale fibroase, de ex. substanțe compuse din fibre și

Producția de materiale plastice
Materialele plastice includ un grup extins de materiale, principalele parte din care sunt DIU naturale sau sintetice capabile să se transforme în plastic la temperatură și presiune ridicate

Obține cauciuc și cauciuc
DIU-urile elastice se referă la cauciucuri, capabile să se deformeze semnificativ sub influența forțelor externe și să revină rapid la starea inițială după îndepărtarea sarcinii. Proprietăți elastice

LA SECȚIUNEA „PROCESE TERMICE”

Programul secțiunii

Rolul proceselor termice în tehnologia chimică.

Metode industriale de furnizare și eliminare a căldurii. Tipuri de lichide de răcire și domeniile lor de aplicare. Incalzire cu vapori de apa. Caracteristici ale utilizării aburului saturat ca agent de încălzire, principalele avantaje și aplicații. Căldura se echilibrează atunci când este încălzită cu abur „fierbinte” și „surd”. Incalzire cu lichide fierbinti, avantaje si dezavantaje. Incalzire cu gaze de ardere. Incalzire prin curent electric. Agenți de răcire.

Schimbatoare de caldura. Clasificarea schimbătoarelor de căldură. Schimbatoare de caldura cu manta si tub: design, caracteristici comparative... Schimbatoare de caldura cu serpentina: avantaje si dezavantaje. Schimbătoare de căldură cu suprafață plană: design, avantaje și dezavantaje. Schimbătoare de căldură de amestecare: modele, avantaje și dezavantaje. Schimbătoare de căldură regenerative: modele, avantaje și dezavantaje.

Calculul schimbătoarelor de căldură de suprafață... Alegerea schimbătoarelor de căldură. Calcul de proiectare al schimbătoarelor de căldură. Verificarea calculului schimbătoarelor de căldură. Selectarea modului optim de schimbătoare de căldură.

Evaporare... Scopul procesului. Clasificarea proceselor și a aparatelor de evaporare. Evaporare unică: principiu de funcționare, avantaje și dezavantaje. Evaporare multiplă: principiu de funcționare, avantaje și dezavantaje. Evaporare cu o pompă de căldură.

Evaporatoare... Clasificarea evaporatoarelor. Evaporatoare cu circulație forțată: modele, avantaje și dezavantaje. Evaporatoare cu film: design, avantaje și dezavantaje.

Selectarea evaporatoarelor... Calculul unui evaporator care funcționează continuu. Modalități de îmbunătățire a eficienței instalațiilor de evaporare.

VARIANTE ALE PROBLEMEI DE CALCUL

Problema 1

Determinați suprafața necesară de schimb de căldură și lungimea tuburilor unui schimbător de căldură cu carcasă și tub cu numărul de curse pentru efectuarea procesului la un debit masic A în spațiul tubului. Temperatura lichidului de răcire din încălzitor și frigider variază de la la la presiune medie. În evaporator și condensator, temperatura lichidului de răcire este egală cu punctul de fierbere sau temperatura de condensare la presiune.

Lichidul de răcire este furnizat în spațiul inelar. Temperatura sa variază de la până la, în evaporator și condensator temperatura sa este egală cu temperatura de condensare sau de fierbere la presiune.

Numărul total de țevi din schimbătorul de căldură, diametrul țevilor este de 25x2,5 mm, diametrul carcasei. De asemenea, este necesar să se determine rezistența hidraulică a aparatului, să se înfățișeze un grafic al schimbării temperaturilor lichidelor de răcire, o diagramă a unui schimbător de căldură cu carcasă și tub. Datele inițiale pentru rezolvarea problemei sunt furnizate în tabelul 2.1.

Tabelul 2.1

Ultima cifră a cărții elevului	Purtător de căldură	Tip schimbător de căldură	Parametrii purtătorului de căldură	Penultima figură a cărții elevului	Consum de agent termic, kg/s	Caracteristica schimbătorului de căldură
, 0 C	, 0 C	, MPa	, 0 C	, 0 C	, MPa
Numărul de conducte	Numărul de mișcări,	Diametrul carcasei, mm
	Apă/difenil	frigider			-			-		2,3			2,0
	Apă/abur	evaporator	-	-	1,0	-	-	2,6		4,6			0,8
	Acetonă/apă	încălzitor			-			-					1,3
	Clorobenzen/apă	condensator	-	-	0,6			-		7,8			0,6
	Apă/toluen	frigider			-			-		3,4			1,0
	Alcool metilic/apă	încălzitor			-			-		6,4			1,4
	Naftalina/abur	evaporator	-	-	0,4	-	-	1,5		5,1			0,4
	Amoniac/apă	condensator	-	-	0,27			-		9,3			1,2
	Alcool etilic/apă	frigider			-			-		3,7			0,6
	Tetraclorură de carbon / apă	încălzitor			-			-		5,8			1,0

VALOAREA PROCESELOR FIZICE ŞI CLASIFICAREA LOR

VÎn producția de produse industriale, procesele fizice ale tehnologiei chimice sunt utilizate pe scară largă - zdrobirea materiilor prime, deplasarea lichidelor și gazelor prin conducte, încălzirea și răcirea, separarea sistemelor omogene și eterogene etc.

În orice etapă a producției (pregătitoare, principală sau finală), procesele fizice îndeplinesc o funcție auxiliară sau principală.

De exemplu, în etapa de pregătire a petrolului pentru rafinare, procesele de mișcare a petrolului prin conducte, procesele de separare a sistemelor eterogene (înlăturarea nisipului, argilei, apei și gazelor asociate din petrol prin decantare, deshidratare electrică) și procesele de se folosesc ulei de încălzire până la punctul de fierbere. În etapa principală a distilării uleiului în fracțiuni, au loc distilarea, rectificarea, răcirea și condensarea vaporilor. În etapa finală (rafinarea produselor petroliere), procesele de sorbție sunt utilizate pentru îndepărtarea impurităților folosind absorbante solide și lichide.

Astfel de exemple de utilizare pe scară largă a proceselor fizice sunt tipice pentru orice industrie. Deci, în industria minieră - zdrobirea și măcinarea materiilor prime minerale, îndepărtarea rocilor sterile prin flotație, separare electromagnetică sau altă separare, în metalurgie - procese termice și de transfer de masă (încălzirea încărcăturii, topirea și cristalizarea metalelor, termice și chimice). -tratarea termica a otelului), in inginerie mecanica si radio-electronica - condensarea vaporilor de metal topit pe suprafata pieselor si produselor, in productia de materiale de constructii si vopsele si lacuri, Produse alimentare- măcinare fină și superfină, uscare etc.

Procesele fizice capătă o importanță deosebită în măsurile de protecție a mediului pentru purificarea apelor uzate și a emisiilor de gaze provenite de la impuritățile nocive, precum și pentru recuperarea deșeurilor industriale și menajere (curățarea uscată și umedă a gazelor, metode fără reactivi de prelucrare a apelor uzate industriale, etc.).

Procesele fizice ale tehnologiei chimice se împart în fizice și mecanice (zdrobire, măcinare), hidromecanice (mișcarea lichidelor și gazelor, separarea sistemelor eterogene), termice (încălzirea, răcirea și condensarea vaporilor) și transferul de masă (sorbția, cristalizarea, uscarea). , distilare, rectificare, extracție, separare a sistemelor omogene folosind membrane semipermeabile).

TIPURI DE PROCESE FIZICE

Procese fizice și mecanice

Mărunțirea. În industrie pentru intensificarea interacțiunilor chimice, în special pentru procesele de producție eterogene și în fază solidă materiale de construcții, metale, îngrășăminte minerale etc., este extrem de importantă creșterea suprafeței de contact a fazelor, realizată prin măcinare mecanică. Procesele de măcinare sunt reduse la distrugerea structurii originale a unei substanțe prin zdrobire, despicare, abraziune sau impact. În funcție de proprietăți mecanice se aplică diferite tipuri de impact asupra materiilor prime și dimensiunilor inițiale ale pieselor. De exemplu, substanțele dure și casante sunt zdrobite prin despicare, impact, iar substanțele plastice se pretează bine la abraziune. Cu cât materialul este mai dur și mai ductil, cu atât este mai dificil să-l șlefuiești.

Măcinarea poate fi efectuată atât uscată cât și umedă - în apă sau alte lichide, ceea ce elimină formarea de praf și crește eficiența procesului. Mașinile de măcinat sunt clasificate în concasoare grosiere, medii și fine, precum și mori fine și ultrafine. Mașinile de șlefuit funcționează în cicluri deschise și închise; acesta din urmă poate reduce semnificativ consumul de energie pentru măcinare și poate crește eficiența procesului.

Procese termice

Transferul de energie sub formă de căldură care are loc între corpuri cu temperaturi diferite se numește transfer de căldură. Forța motrice a oricărui proces de transfer de căldură este diferența de temperatură dintre un corp mai încălzit și cel mai puțin încălzit. Există trei moduri fundamental diferite de a transfera căldura: conducția căldurii, convecția și radiația termică.

Conductivitatea termică este transferul de căldură datorită mișcării termice aleatorii a atomilor și moleculelor în contact direct unul cu celălalt. La solide, conductibilitatea termică este principalul tip de transfer de căldură, în timp ce în gaze și lichide, procesul de propagare a căldurii se desfășoară și în alte moduri. Coeficientul de conductivitate termică este influențat de natura și structura substanței, temperatura și umiditatea materialelor etc.; Metalele au cea mai mare conductivitate termică: oțel - 4,6, aluminiu-210, cupru - 380 W / (m K), iar cea mai scăzută - apă - 0,6 W / (m K). Aerul are o conductivitate termică de 0,03 W/(m K).

Convecția este procesul de transfer de căldură datorat mișcării și amestecării părților macroscopice ale gazelor sau lichidelor. Transferul de căldură poate fi realizat prin natural convecție (liberă) datorită diferenței de densitate în diferite puncte ale volumului unui lichid sau gaz, care rezultă din diferența de temperatură în aceste puncte, precum și forţat convecția în timpul mișcării mecanice a întregului volum de gaz sau lichid.

Radiația termică este procesul de propagare a oscilațiilor electromagnetice cu lungimi de undă diferite, care are loc datorită mișcării termice a atomilor și moleculelor corpului radiant. Aceste corpuri emit energie electromagnetică, care este absorbită de alte corpuri mai reci și se transformă în căldură.

În condiții reale, căldura este transferată nu prin oricare dintre metodele de mai sus, ci printr-o rută combinată, care se numește transfer de căldură.În dispozitivele care funcționează continuu, schimbul de căldură are loc într-un mod staționar (în stare staționară), în cele periodice - într-unul non-staționar. Eficiența transferului de căldură depinde de coeficient, care arată cât de multă căldură este transferată pe unitate de timp de la un mediu mai încălzit la unul mai puțin încălzit printr-un perete plat care le separă cu o suprafață de 1 m 2 cu o diferență medie de temperatură între purtătorii de căldură de 1 °. Diferența medie de temperatură depinde de direcția de mișcare a fluidelor calduratoare. Alegerea direcției corecte de mișcare a fluxurilor de căldură (curgere înainte, contracurent, flux transversal) afectează semnificativ eficiența procesului de transfer de căldură și economisirea căldurii.

Principalele procese termice din industrie sunt procesele de încălzire cu vapori de apă, gaze de ardere, purtători de căldură și curent electric, precum și procesele de răcire, inclusiv cele sub -200°C.

Procese de transfer în masă

Procesele de transfer de masă bazate pe tranziția uneia sau a mai multor substanțe de la o fază la alta sunt de mare importanță în tehnologia chimică. În industrie, procesele de transfer de masă sunt utilizate în principal între gaz (vapori) și lichid, între gaz și solid, între solid și lichid, precum și între două faze lichide. Aceste procese includ: absorbție, adsorbție, distilare și rectificare, cristalizare, uscare etc.

Viteza de transfer de masă la o anumită temperatură depinde de intensitatea difuziei moleculare, adică de capacitatea de pătrundere spontană a unei substanțe în alta datorită mișcării aleatorii a moleculelor. Procesul de transfer de masă de la o fază la alta are loc datorită diferenței de concentrație a substanței în aceste faze până la atingerea condițiilor de echilibru. Forța motrice a procesului de transfer de masă, eficiența sa poate fi exprimată în orice unități utilizate pentru a determina compoziția fazelor, cu toate acestea, cel mai adesea forța motrice a procesului este exprimată prin diferența dintre concentrațiile de lucru și de echilibru ale concentrațiilor distribuite. componentă în prima și, respectiv, a doua fază. Cantitatea de masă transferată de la o fază la alta depinde de interfață, de durata procesului și de diferența de concentrație.

O creștere a eficienței proceselor de transfer de masă poate fi realizată prin creșterea suprafeței de contact a fazelor, creșterea debitului și a turbulenței acestuia, precum și prin reducerea rezistenței la difuzie a mediului (de exemplu, în procesul de absorbție, caz de absorbţie a unui gaz slab solubil). Următoarele sunt exemple de procese de bază de transfer de masă.

Absorbția este procesul de absorbție a gazului sau vaporilor de către un absorbant de lichid. Absorbția este caracterizată de selectivitate (selectivitate), adică fiecare substanță este absorbită de un absorbant specific. Se face o distincție între absorbția simplă, bazată pe absorbția fizică a unei componente de către un absorbant de lichid, și chimisorbția, care este însoțită de o reacție chimică între componenta care se extrage și absorbantul de lichid. Un exemplu de absorbție simplă este producția de acid clorhidric, chimisorbția este utilizată pe scară largă în producerea de acizi sulfuric și azotic, îngrășăminte cu azot etc.. Absorbția are loc în aparate de tip coloană (ambalate, în formă de disc etc.).

Adsorbția este procesul de absorbție a unuia sau mai multor componente dintr-un amestec de gaz sau lichid de către un absorbant solid - un adsorbant. Mecanismul procesului de adsorbție, care diferă de mecanismul de absorbție, este practic similar cu mecanismul altor procese de transfer de masă cu participarea fazei solide. Cea mai universală teorie a adsorbției este teoria umplerii volumetrice a microporilor dezvoltată de MMDubinin, în care atracția moleculelor substanței absorbite cu adsorbant este luată în considerare pe baza dependenței echilibrului de structura porilor. adsorbantul. Solidele cu o suprafață foarte dezvoltată și porozitate ridicată (carboni activați, silicagel, alumogeluri, zeoliți - aluminosilicați de calciu și sodiu apos, rășini schimbătoare de ioni etc.) sunt utilizate pe scară largă ca adsorbanți. Adsorbția este utilizată în industrie pentru purificarea și uscarea lichidelor și gazelor, pentru separarea amestecurilor de diverse substanțe lichide și gazoase, pentru extracția solvenților volatili, limpezirea soluțiilor, pentru purificarea apei etc. Adsorbția este utilizată în chimie. , ulei, vopsea și lac, imprimare și alte industrii.

Distilarea și rectificarea sunt folosite pentru a separa amestecuri lichide omogene constând din două sau mai multe componente volatile și se bazează pe puncte de fierbere diferite ale componentelor, adică pe volatilități diferite ale componentelor amestecului la aceeași temperatură. Dacă amestecul inițial, constând din lichide cu puncte de fierbere diferite, este parțial evaporat, iar vaporii rezultați sunt condensați, atunci condensatul va diferi în compoziția sa printr-un conținut mai mare de component cu punct de fierbere scăzut (HC), iar restul inițial amestecul va fi îmbogățit cu o componentă cu punct de fierbere ridicat (VC) cu volatilitate scăzută. Acest lichid se numește reziduu, iar condensatul se numește distilat sau rectificat. Există două tipuri fundamental diferite de distilare: distilare simplă (unică) și rectificare.

Rectificarea este separarea amestecurilor de lichide bazată pe evaporarea repetată a lichidului și condensarea vaporilor. Ca urmare a rectificării, mai pură produse finite... Procesul se desfășoară în aparate de tip coloană (de exemplu, coloane de distilare continuă ambalate și sub formă de disc etc.). Procesele de distilare și rectificare sunt utilizate pe scară largă în industria chimică și alcoolică, în producția de produse farmaceutice, în industria de rafinare a petrolului etc.

Cristalizarea este separarea unei faze solide sub formă de cristale din soluții sau topituri. Cristalizarea începe cu formarea de centre (sau nuclee) de cristalizare. Viteza de formare a acestora depinde de temperatură, viteza de agitare etc. Pe măsură ce temperatura crește, rata de creștere a cristalelor crește, dar aceasta duce la formarea de cristale mai mici și deseori determină o scădere a forței motrice a procesului. Cristalele mari sunt mai ușor de obținut cu creșterea lor lentă fără agitare și grade scăzute de suprasaturare a soluțiilor, dar acest lucru reduce productivitatea procesului de cristalizare. Găsind viteza optima cristalizare şi constituie una dintre sarcinile principale ale acestui proces.

Mai multe metode de cristalizare sunt utilizate pe scară largă: cristalizarea cu răcire, cristalizarea cu îndepărtarea unei părți a solventului și cristalizarea în vid. Se folosesc cristalizatoare discontinue și continue în funcție de metoda de cristalizare.

Cristalizarea stă la baza proceselor metalurgice și de turnătorie, obținându-se acoperiri, pelicule utilizate în microelectronică și este folosită și în industria chimică, farmaceutică, alimentară și în alte industrii. Cristalizarea este etapa finală în producerea sărurilor minerale, a îngrășămintelor, a substanțelor organice și foarte pure. Procesul de cristalizare a metalelor din topituri are o importanță deosebită în industrie.

Uscarea este procesul de îndepărtare a umidității din diverse materiale (solide, lichide și gazoase). Umiditatea poate fi îndepărtată prin evaporare, sublimare, înghețare, curenți de înaltă frecvență, adsorbție etc. Cu toate acestea, cea mai comună uscare este prin evaporare datorită furnizării de căldură. Mai economică este îndepărtarea secvențială a umidității prin filtrare, centrifugare (cu un conținut de umiditate reziduală de 10 - 40%) și apoi uscare la căldură.

Distingeți între uscare prin contact și uscare convectivă. La uscarea prin contact, căldura este transferată materialului care urmează să fie uscat prin peretele aparatului. Uscarea convectivă se bazează pe transferul direct de căldură către material din aer încălzit, gaze de ardere, abur supraîncălzit etc.

Viteza de uscare este determinată de cantitatea de umiditate îndepărtată din unitatea de suprafață a materialului de uscat pe unitatea de timp. Viteza de uscare, condițiile de implementare a acesteia și designul feroneriei depind în mare măsură de natura materialului care se usucă, de natura conexiunii dintre umiditate și material, de dimensiunea pieselor, de grosimea stratului de material, de umiditate. conținutul materialului, factori externi (temperatură, presiune, umiditate) etc.

Uscătoarele tradiționale utilizate în producția de materiale de construcție, săruri minerale, coloranți etc., sunt uscătoare continue (tambur, tunel, transportor, pat fluidizat pneumatic) și uscătoare lot (groapă, dulap, cameră etc.)... Uscatoarele cu pulverizare fluidizate sunt cele mai eficiente. Pentru îmbunătățirea calității materialelor uscate, creșterea ratei de uscare și îmbunătățirea indicatorilor tehnici și economici, se utilizează uscare în vid, infraroșu, criogen, ultrasonic, cu microunde.

Introducere

Orice tehnologie, inclusiv tehnologia chimică, este știința metodelor de prelucrare a materiilor prime în produse finite. Metodele de reciclare trebuie să fie sănătoase din punct de vedere economic și ecologic.

Tehnologia chimică a apărut la sfârșitul secolului al XVIII-lea și aproape până în anii 30 ai secolului al XX-lea a constat într-o descriere a industriilor chimice individuale, principalele lor echipamente, bilanțele materiale și energetice. Odată cu dezvoltarea industriei chimice și creșterea numărului de industrii chimice, a devenit necesară studierea și stabilirea tiparelor generale pentru construirea proceselor tehnologice chimice optime, implementarea lor industrială și funcționarea rațională. În tehnologia chimică, este necesar să se distingă clar fluxurile de substanțe cu care se produce transformarea, mai întâi din materia primă, apoi prin produsele intermediare formate treptat până la obținerea produsului final țintă.

Sarcina principală a tehnologiei chimice este de a combina într-un singur sistem tehnologic diverse transformări chimice cu procese fizico-chimice și mecanice: măcinarea și sortarea materialelor solide, formarea și separarea sistemelor eterogene, transferul de masă și transferul de căldură, transformările de fază etc.

Procesele mecanice ocupă unul dintre locurile principale în producție, deoarece sunt implicate în fiecare dintre etapele sale. În această lucrare, un loc special este acordat celui mai comun proces - amestecarea mecanică. În funcție de condițiile procesului în producție, se folosesc recipiente și aparate cu dispozitive de amestecare (agitatoare) de diferite modele.

Obiectivele principale ale lucrării sunt un studiu detaliat al principalelor procese mecanice, dispozitive de amestecare, funcționarea acestora și scopul tehnologic.

Procese mecanice ale tehnologiei chimice

Procesele mecanice includ procese bazate pe impact mecanic pe produs, și anume:

Triere

Există două tipuri de separare a produselor: sortarea sau calitatea în funcție de proprietățile organoleptice (culoare, starea suprafeței, consistență) și separarea după mărime în fracții individuale (sortarea după granulație și formă).

În primul caz, operațiunea se realizează prin examinarea organoleptică a produselor, în al doilea - prin cernere.

Pentru eliminarea impurităților se folosește sortarea prin cernere. În timpul cernerii, prin orificii trec particulele de produs, ale căror dimensiuni sunt mai mici decât orificiile sitelor (pasaj), iar pe sită, particulele cu dimensiuni mai mari decât dimensiunile orificiilor sitelor rămân sub formă de deșeuri. .

Pentru cernere se utilizează: site metalice cu orificii ștanțate; plasă de sârmă din sârmă metalică rotundă, precum și site din mătase, fire de nailon și alte materiale.

Ecranele de mătase sunt foarte higroscopice și se uzează relativ repede. Nailonul este insensibil la schimbările de temperatură, umiditatea relativă a aerului și produsele cernute; rezistența firelor de nailon este mai mare decât a celor de mătase.

Mărunțirea

Măcinarea este procesul de împărțire mecanică a produsului prelucrat în părți în scopul unei mai bune utilizări tehnologice a acestuia. În funcție de tipul de materie primă și de proprietățile sale structurale și mecanice, se folosesc în principal două metode de măcinare: zdrobirea și tăierea. Produsele cu conținut scăzut de umiditate sunt supuse strivirii, produsele cu conținut ridicat de umiditate sunt tăiate.

Zdrobirea în scopul obținerii de mărunțire grosieră, medie și fină se efectuează pe mașini de măcinat, fin și coloidal - pe mori speciale de cavitație și coloidale.

În procesul de tăiere, produsul este împărțit în părți de o formă anume sau arbitrară (bucăți, straturi, cuburi, bare etc.), precum și pregătirea unor tipuri de produse fin măcinate.

Pentru șlefuirea produselor solide cu rezistență mecanică ridicată, se folosesc ferăstraie cu bandă și circulare.

Presare

Procesele de presare a produselor sunt utilizate în principal pentru a le separa în două fracții: lichid și dens. În timpul procesului de presare, structura produsului este distrusă. Presarea se realizează folosind prese cu șurub continue (extractoare de diferite modele).

Amestecarea

Agitarea contribuie la intensificarea proceselor biochimice și chimice termice datorită creșterii interacțiunii de suprafață dintre particulele amestecului. Consistența și proprietățile fizice ale amestecurilor depind de durata amestecării.

Dozare și modelare

Producția de produse ale întreprinderilor și eliberarea lor se realizează în conformitate cu GOST sau TU sau carate tehnologice interne și colecții de rețete, cu normele de așezare a materiilor prime și producție. produse terminate(masă, volum). În acest sens, procesele de împărțire a produsului în porții (dozare) și de a le conferi o anumită formă (mulare) sunt esențiale. Procesele de dozare și turnare sunt efectuate manual sau cu mașini, în funcție de producție.

Căldură- o formă de transfer de energie care are loc atunci când corpurile interacționează cu temperaturi diferite (J)

Procesul de transfer de căldură care are loc între corpuri cu temperaturi diferite se numește schimb de caldura

Flux de caldura - cantitatea de căldură transferată pe unitatea de timp (J / s = W)

Densitatea fluxului termic (q) - fluxul de căldură care trece printr-o unitate de suprafață pe unitatea de timp

Forta motrice este diferența de temperatură dintre corpurile mai multe și mai puțin încălzite

Corp care participă la schimbul de căldură se numesc purtători de căldură

Există trei moduri de a distribui căldura:

Conductivitate termică - procesul de transfer de căldură datorită mișcării termice și interacțiunile microparticulelor direct în contact unul cu celălalt

Prin convecție numit transfer de căldură datorită mișcării și amestecării volumelor macroscopice de gaz sau lichid

Radiația de căldură - procesul de propagare a oscilațiilor electromagnetice cu lungimi de undă diferite, datorită mișcării termice a atomilor și moleculelor corpului emițător

În funcție de obiectivele tehnologiei, apar următoarele procese termice:

a) încălzirea și răcirea mediilor monofazate și multifazate;

b) condensarea vaporilor de lichide omogene chimic si a amestecurilor acestora;

c) evaporarea apei într-un mediu vapor-gaz (umidificarea aerului, uscarea materialelor);

d) fierberea lichidelor.

Transfer de căldură prin conductivitate termică

Conductivitate termică reprezintă transferul de căldură din zonele mai mult în mai puțin încălzite ale corpului datorită mișcării termice și interacțiunii microparticulelor în contact direct între ele

Câmp de temperatură- setul de temperaturi în toate punctele corpului la un moment dat.

Procesul de transfer de căldură prin conductivitate termică este descris folosind legea lui Fourier, conform căreia cantitatea de căldură dQ, transmisă prin conducție termică printr-un element de suprafață dF, perpendicular pe fluxul de căldură, pe timp dτ proporțional cu gradientul de temperatură dt / dn, suprafaţă dF si timpul dτ

λ - conductivitatea termică a corpului, W/(m K)

arată câtă căldură este transferată prin conducție pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață de schimb de căldură atunci când temperatura scade cu 1 grad pe unitatea de lungime a normalului la suprafața izotermă

Transfer de căldură convectiv (transfer de căldură) - procesul de transfer de căldură de la un perete într-un mediu gazos (lichid) sau în sens invers.

Transferul de căldură are loc simultan prin convecție și conducție de căldură.

După natura apariției, există 2 tipuri de convecție:

gratuit datorită diferenței de densități a particulelor încălzite și reci ale mediului în câmpul gravitațional;

forţat apare atunci când pompa, ventilatorul

Legea Newton-Richmann a transferului de căldură convectiv- vă permite să determinați fluxul de căldură de la suprafața peretelui încălzit către mediu. mediu sau de la un mediu încălzit la suprafața peretelui

sau α este coeficientul de transfer de căldură, care arată cât de multă căldură este transferată de la 1 m 2 din suprafața peretelui la lichid în decurs de 1 secundă la o diferență de temperatură între perete și lichid de 1 grad

Ecuația diferențială Fourier-Kirchhoff caracterizează distribuția temperaturii într-un fluid în mișcare atunci când este furnizată căldură

Această ecuație poate fi rezolvată doar în cazuri rare, prin urmare, se utilizează teoria similitudinii și se derivă criterii de asemănare. Transferul de căldură convectiv este scris sub forma unei ecuații generalizate sub forma dependenței criteriilor de similitudine m / y

Asemănarea termică

Criteriul Nusselt:

Condițiile necesare pentru asemănarea transferului de căldură este respectarea lui r si dinamica și asemănarea geometrică ... Primul se caracterizează prin egalitatea criteriilor Reîn puncte similare de fluxuri similare, al doilea - prin constanța raportului dintre principalele dimensiuni geometrice ale peretelui L1, L2, ..., Ln la o dimensiune caracteristică

Ecuația de criteriu pentru transferul de căldură convectiv

Radiația de căldură - procesul de propagare a oscilațiilor electromagnetice cu lungimi de undă diferite, datorită mișcării termice a atomilor și moleculelor corpului emițător

Legea radiației lui Kirchhoff

Raportul dintre emisivitatea oricărui corp și capacitatea sa de absorbție este același pentru toate corpurile la o anumită temperatură pentru o anumită frecvență și nu depinde de forma și natura lor chimică.

Prin definiție, un corp absolut negru absoarbe toate radiațiile incidente pe el, adică pentru el. Prin urmare, funcția coincide cu emisivitatea unui corp absolut negru, descrisă de legea Stefan-Boltzmann, în urma căreia emisivitatea oricărui corp poate fi găsită pornind doar din capacitatea sa de absorbție.

Transfer de căldură printr-un perete plat

Transfer de căldură este procesul de transfer de căldură de la un lichid (gaz) mai încălzit la unul mai puțin încălzit printr-o suprafață sau un perete solid care le separă.

Cantitatea de căldură Q transmis pe unitatea de timp de la un lichid de răcire fierbinte cu temperatură t1 la rece cu temperatura t2 prin peretele despărţindu-le cu o grosime δ și coeficient de conductivitate termică λ. Temperaturile suprafeței peretelui tst1 și tst2 respectiv. Coeficienți de transfer de căldură pentru lichidul de răcire fierbinte α1, dar rece – α2.

Să presupunem că procesul de transfer de căldură este constant.

Forța motrice a proceselor de schimb de căldură

Forța motrice a procesului de transfer de căldură este diferența de temperatură a purtătorilor de căldură

În cele mai simple cazuri de transfer de căldură - flux direct și contracurent, diferența medie de temperatură este determinată de ecuația Grashof ca medie logaritmică

Pentru flux înainte: