10 Процессы и аппараты химического производства

10.1 Общая характеристика и классификация процессов

Процессы, используемые в химической промышленности для производства продукции, весьма разнообразны и многочисленны.

В них применяется сырье различного агрегатного состояния, разнообразные виды энергии, агрессивные и коррозионно-активные вещества. Управление этими процессами требует высокой степени точности в выборе параметров процесса и автоматизации управления им. Все эти условия определили с одной стороны – многообразие используемых в химическом производстве процессов и аппаратов, а другой – тенденцию к их унификации и общие требования независимо от конкретного химико-технологического процесса.

Процессы химической технологии, в зависимости от кинетических закономерностей, характеризующих их протекание, делятся на 5 групп:

– гидромеханические процессы, скорость которых определяется только законами гидравлики;

– тепловые процессы, скорость которых определяется законами теплопередач;

–массообменные (диффузионные) процессы, скорость которых определяется законами массопередач;

– механические процессы;

– химические процессы, скорость которых определяется законами химической кинетики. Среди последних особую группу составляют процессы, протекающие под воздействием катализаторов.

По организационно-технической структуре процессы химической технологии делятся на периодические и непрерывные.

Для периодических процессов присуще единство места протекания всех стадий процесса, т.е. в них операции загрузки сырья, проведение процесса и выгрузки готового продукта осуществляются в одном аппарате, но в разное время.

Для непрерывных процессов присуще единство времени протекания всех стадий процесса, т.е. в них перечисленные выше операции осуществляются одновременно, но в различных аппаратах.

Характеристикой процесса, позволяющего отнести его к той или иной группе, является степень непрерывности процесса.

Х_н =  /, (10.1)

где  - продолжительность процесса, т.е. время необходимое для завершения всех стадий процесса.

 - период процесса, т.е. время, протекающее от начала загрузки сырья данной партии до начала загрузки сырья следующей партии.

Для периодического процесса   0, следовательно, Хн 1; для непрерывного процесса 0, следовательно, Хн.

Химическая аппаратура, используемая в ХТП, подразделяется на основную – химические реакторы и вспомогательную, назначение которой является подготовка, перемещение и разделение веществ, участвующих в процессе.

Устройство аппаратов зависит от типа осуществляемых в них процессов, но при всем многообразии химической аппаратуры, к ней предъявляется ряд общих требований: простота и дешевизна конструкции; возможность реализации процесса при оптимальных условиях; применение конструкционных материалов, обладающих необходимой коррозионной, термической стойкостью и механической прочностью; возможность контролировать и регулировать параметры процесса.

Для обеспечения стабильности необходимо постоянное поддержание параметров ХТП на заданном уровне, или управление процессом. При этом различают: контроль процесса, т.е. своевременное обнаружение отклонений от режима и быстрое устранение их, и регулирование процессов, т.е. поддержание заданного оптимального режима на каждой стадии процесса.