2. Хімічні процеси
У хімічній технології розглядається сукупність фізичних і хімічних явищ, з комплексу яких і складається технологічний процес. Вивчення хіміко-технологічного процесу ведуть із двох позицій: створення самого процесу, тобто розробки процесу й спорудження цеху (установки) для одержання даного продукту й експлуатації виробництва.
У цей час розвиток виробництва йде в напрямку впровадження автоматичних методів контролю й регулювання технологічними процесами. У цьому випадку число хіміків зайнятих питаннями експлуатації буде скорочуватися. Більша кількість інженерів хіміків буде пов'язана з розробкою технологічного процесу і його оформлення.
Процес створення хімічного виробництва складається з наступних операцій:
Розробка хіміко-технологічного процесу.
Складання проектної документації.
Побудова цеху.
У курсі ЗХТ вивчаються питання, присвячені головним чином рішенню перших двох завдань.
2.1 Хіміко-технологічний процес - основні поняття.
Хіміко-технологічний процес складається з наступних взаємозалежних елементарних стадій одержання продуктів по реакції:
Підведення реагуючих компонентів у зону реакції відбувається молекулярною дифузією або конвекцією. У двох або багатофазних системах підвід реагуючих компонентів може відбуватися абсорбцією, адсорбцією або десорбцією газів, конденсацією пар розчиненням твердих речовин, випаром рідин або сублімацією твердих речовин.
У першій стадії протікають тільки фізичні процеси, тому вихідний реагент А хімічно незмінних переходить у другу стадію.
2. Хімічні реакції – це другий етап хіміко-технологічного процесу. У реагуючій системі проходить декілька послідовних (а іноді й паралельних) хімічних реакцій, що приводять до утворення основного продукту R, а також ряд побічних реакцій, що приводять до утворення побічного продукту S. Крім того звичайно реакція не йде до кінця й частина реагенту А залишається без зміни.
У результаті утворяться продукти що мають народногосподарське значення й відходи або покидьки тобто продукти реакції що не мають значної цінності й не знаходять достатнього застосування. Побічні продукти й відходи виробництва можуть утворитися при основній реакції поряд із цільовими продуктами, а також внаслідок побічних реакцій між основними вихідними речовинами й домішками. Звичайно враховуються не всі реакції, а лише ті з них, які впливають на кількість і якість продуктів.
3. Відвід продуктів із зони реакції.
У третій стадії хімічних перетворень немає. Відвід реагуючих компонентів може відбуватися дифузією конвекцією й переходом речовини з однієї фази в іншу.
Тут відбувається поділ продуктів: виділяється цільовий продукт R, побічний S і вихідний реагент, що залишився А.
Загальна швидкість технологічного процесу може лімітувати швидкість одного із трьох складових елементарних процесів, що протікає повільніше інших. Якщо найбільше повільно йдуть хімічні реакції, і вони лімітують загальну швидкість, то процес відбувається кінетичної області; у цьому випадку технологи прагнуть підсилити саме ті фактори (концентрація вихідних речовин, температура, каталізатори) які впливають на швидкість реакції. Якщо загальну швидкість процесу лімітують підведення реагентів у зону реакції або відвід продуктів, то це значить, що процес відбувається в дифузійній області. Швидкість дифузії прагнуть збільшити, насамперед, перемішуванням, підвищенням температури або перекладом системи з багатофазної в однофазну.