4. Этапы разработки химико-технологического процесса.

К разработке новых химико-технологических процессов надо подходить поэтапно:

1. Разработка химической концепции метода.

а. Выбор исходных веществ и предполагаемая схема превращения. Из ряда схем необходимо выбрать наилучшую с учетом термодинамики, а также каких-то цифр по выходам (должны быть учтены энергозатраты).

б. Проведение лабораторных исследований. Определяют кинетику, механизм, теплоемкость реакции.

в. Обработка результатов эксперимента. Необходимо выявить зависимость между показателями процесса и технологическими параметрами (селективность, выход, конверсия).

2. Разработка технологической концепции метода.

а. Как доставить реагент в реактор? В какой фазе находятся реагенты?

б. Удаление продуктов из реактора.

в. Как выделить продукт в чистом виде из смеси с максимальным выходом?

3. Выбор аппарата для проведения процесса. Выбор конструкции, конструктивных материалов, его размеры (объем), число реакторов в производственной цепочке. Резервные реактора.

4. Составление уравнений материального и теплового балансов. Рассчитывают расходные коэффициенты по сырью, энергозатратам, вспомогательным материалам и т.д.

5. Окончательный экономический анализ. Сравнивается стоимость изготовления целевого продукта по предложенной схемесо стоимостью продукта, полученного по традиционной схеме.

5. Стехиометрия и материальные расчеты химической реакции. Расчет молярного материального баланса простых и сложных реакций, полнота реакции.

   Стехиометрия и материальные расчеты химических реакций

Теория химико-технологических процессов органического синтеза – специальная дисциплина, которая изучает научные основы химико-технологических процессов основного органического и нефтехимического синтеза.

Опирается на физическую химию, органическую химию; общую химическую технологию; процессы и аппараты; кинетику и катализ, высшую математику.

Химико-технологический процесс – сочетание связанных в определенной последовательности механических, физических, физико-химических и химических операций с целью получения сырья готовой продукции – ХТП.

I и III стадии представляют собой набор механических, физических или физико-химических процессов.

Механические: измельчение, смешивание, дробление и т.д.

Физические: диффузия, испарение, конвекция и т.д.

Физико-химические: растворение, адсорбция, десорбция и т.д.

i – компонент;

j – реакция;

n_i – количество вещества в периодических реакторах.

Если процессы непрерывные, то используют мольный поток:

Реакция в общем виде:

υ_АА + υ_ВВ → υ_YY + υ_ZZ

Уравнение материального баланса в общем виде.

	A	B	Y	Z
Начало реакции τ = τ0	nA0	nB0	nY0	nZ0
Текущее время τ = τр	nA	nB	nY	nZ
Израсходовано/ образовалось	nA0 - nA = -(nA - nA0)	nB0 - nB = -(nB - nB0)	nY – nY0	nZ – nZ0
Стехиометрический коэффициент υi	υA	υB	υY	υZ

Существует правило, что υ_A и υ_B имеет отрицательные знаки (идет расход), а υ_Y и υ_Z – положительные.

|υ_i| – ?

|υ_A| = – υ_A

|υ_Y| = υ_Y

Материальная запись закона, что вещества вступают в реакцию в соответствии с их стехиометрическими коэффициентами.

n – полнота протекания реакции. Она всегда положительная и инвариантна относительно участников реакции.

Для непрерывных процессов:

– полнота протекания реакции.