Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


НЕПРЕРЫВНЫЕ И ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

НЕПРЕРЫВНЫЕ И ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ в химической технологии. При периодич. процессах все стадии осуществляются последовательно в одном аппарате, при непрерывных процессах - одновременно в разных аппаратах. Известны также комбинир. процессы. К ним относятся непрерывные процессы, отдельные стадии к-рых проводятся периодически (полунепрерывные процессы), либо периодические процессы, когда нек-рые стадии протекают непрерывно (полупериодич. процессы). Т. наз. степень непрерывности процесса определяется отношением t/Dt, где t-время, необходимое для завершения всех стадий процесса от момента загрузки исходных материалов до выгрузки готовых продуктов; Dt-период процесса, т.е. время от начала загрузки исходных материалов данной партии до начала загрузки исходных материалов след. партии. Для периодических процессов Dt > 0, t/Dt < 1; для непрерывных процессов Dt3043-1.jpg 0, t/Dt3043-2.jpg. Движущая сила любого процесса -разность между предельным числовым значением к.-л. параметра и действительным его значением, напр. для хим. процессов-разность между равновесной а и рабочей х концентрациями к.-л. реагента.

Непрерывно действующие аппараты в зависимости от характера изменения параметров подразделяют на аппараты идеального вытеснения, идеального смешения и промежут. типа (осн. группа реально функционирующих пром. аппаратов). В аппаратах первого типа в ходе процесса концентрация реагента (а следовательно, и движущая сила) монотонно снижается (рис. 1,a); одновременно уменьшается скорость процесса, а также производительность аппарата; средняя движущая сила определяется как средняя логариф-мич. величина.

В аппарате идеального смешения концентрация изменяется практически мгновенно и движущая сила на протяжении всего процесса остается постоянной и равной своему конечному и, значит, наименьшему значению (рис. 1,б). В аппаратах периодич. действия движущая сила процесса и, следовательно, его скорость монотонно падают. Характер изменения концентрации в аппарате обусловливает не только скорость процесса и производительность единицы объема аппарата, но и селективность процесса. Так, если в результате взаимод. компонентов получается целевой продукт X, к-рый далее может превращаться в нежелат. продукты Y и Z, то кол-во X будет тем меньше, чем больше отличается характер изменения движущей силы в данном аппарате от характера ее изменения в аппаратах идеального вытеснения и периодич. действия. Осуществление процессов в аппаратах идеального смешения и промежут. типа (рис. 1,в) способствует образованию Y и Z и, т. обр., определяет в целом более низкую селективность, чем в аппаратах идеального вытеснения.


3043-3.jpg

3043-4.jpg

Рис. 1. Зависимость концентрации реагента от времени t (или длины аппарата l) в аппаратах непрерывного действия: а-для аппарата идеального вытеснения; б-для аппарата идеального смешения; в-для аппарата промежуточного типа; xн и хк-начальная и конечная концентрации реагента; х'н-рабочая концентрация с учетом частичного смешения; Dxср-средняя движущая сила процесса.

Отношение движущих сил в аппаратах идеального смешения и вытеснения, равное отношению времен завершения процесса в аппаратах идеального вытеснения и идеального смешения соотв., наз. концентрационным кпд хим.-технол. аппарата.

Непрерывно действующий аппарат промежут. типа-сложная гидравлич. система. Однако его можно представить как группу (каскад) последовательно соединенных аппаратов идеального смешения. При этом число псевдосекций в каскаде п (осн. характеристика аппарата) и прочие параметры процесса вычисляются с помощью законов формальной кинетики или определяются экспериментально по вымыванию вещества-метки (см. Трассёра метод). Для определения п строят график (рис. 2), на к-ром вычерчивают также теоретич. кривые, отвечающие ур-нию

3043-5.jpg

где п = 1, 2, 3 и т.д., и находят такое значение п, при к-ром теоретич. и эксперим. кривые накладываются. Концентрац. кпд в случае каскада аппаратов идеального смешения увеличивается с возрастанием числа секций (числа аппаратов) в каскаде и уменьшается с увеличением степени превращения компонентов и порядка р-ции.

Преимущества непрерывных процессов по сравнению с периодическими процессами: возможность повышения производительности единицы объема аппаратуры в результате исключения вспомогат. стадий (загрузка

исходных материалов и выгрузка готовых продуктов); устойчивость режимов проведения; более полное использование подводимой или отводимой теплоты при отсутствии перерывов в работе аппаратов; возможность рекуперации теплоты (напр., отходящих газов); более высокое качество продукции; большая компактность оборудования и соотв. меньшие капитальные и эксплуатац. расходы (на обслуживание, ремонт и т.д.); возможность более полной механизации и значительно более легкая автоматизация управления. Однако в ряде случаев периодические процессы более целесообразны. Так, для четкого разделения многокомпонентной системы достаточно одной периодически действующей ректификац. колонны (см. Ректификация), а для того же разделения непрерывным методом потребуется (п — 1) колонн, где n-число компонентов в смеси; др. пример - возможность достижения иногда (при коксовании и т.п.) более высокого качества продукции.

3043-6.jpg

Рис. 2. Зависимость С/С0 от t/t0 (где С0-начальная концентрация метки, С- концентрация метки в момент времени t, t0 - время идеального вытеснения метки): 1-n=1; 2-n=4; 3-n3043-7.jpg.

Многотоннажные произ-ва обычно организуют с применением непрерывных процессов. В малотоннажных произ-вах (в т.ч. опытных), характеризующихся разнообразием ассортимента, благодаря возможности обеспечения большей гибкости в использовании оборудования при меньших капитальных затратах периодические процессы часто более эффективны, чем непрерывные процессы (напр., в произ-вах лакокрасочных материалов, реактивов, катализаторов). См. также Структура потоков.

Лит.: Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, 9 изд., М., 1973, с. 13-15; Плановский А. Н., Николаев П. И., Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, 3 изд., М., 1987, с. 12-26.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн