< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Загальна характеристика хіміко-технологічних процесів

Для хімічної та нафтохімічної технології прийнято розділяти процеси та відповідні до них апарати передусім за агрегатним (фазовим) станом взаємодіючих речовин. За цією ознакою всі системи взаємодіючих речовин і відповідні технологічні процеси поділяються на гомогенні (однорідні) та гетерогенні (неоднорідні).

Гомогенні системи – це такі системи, в яких всі реагуючі речовини знаходяться в одній будь-якій фазі: газовій (Г), рідкій (Р).

Гетерогенні системи включають дві або більшу кількість фаз. Можна уявити собі деякі двозначні системи: газ-рідина (Г-Р), рідина- рідина (Р-Р), яка не змішується, рідина-тверде тіло (Р-Т). У виробничій практиці найчастіше зустрічаються системи Г-Р, Г-Т, Р-Т. Часто у практичному виробництві доводиться мати справу з багатофазовими гетерогенними системами, наприклад Г-Р-Т, Г-Т-Т, Р-Т-Т, Г-Р-Т-Т та інші.

Гетерогенні процеси більш поширені в промисловості, ніж гомогенні.

Хіміко-технологічний процес (ХТП) – різновид виробничого процесу, що включає стадію хімічного перетворення речовин. Будь- який ХТП складається з трьох стадій:

  • • підготовка сировини,
  • • хімічне перетворення,
  • • виділення цільового продукту.

Принципова блок-схема ХТП

Рис. 7.1. Принципова блок-схема ХТП:

А* – сира вихідна сировина; А – вихідна сировина; Р і S – цільовий і побічний продукти; 1 – стадія підготовки сировини; 2 – стадія хімічного перетворення; 3 – стадія виділення цільового продукту.

Основою класифікації ХТП можуть бути:

  • • спосіб організації процесу,
  • • кратність обробки сировини,
  • • вид використовуваної сировини,
  • • тип основної хімічної реакції.

За способом організації ХТП можуть бути:

• періодичними. У періодичних процесах сировина вводиться в реактор визначеними порціями і так само дискретно з реактора виводиться цільовий продукт після завершення циклу.

• безперервними. У безперервних процесах сировина подається в реактор постійним потоком. За час перебування її в реакторі вона перетворюється в цільовий продукт, що безперервно виводиться з реактора.

  • • комбінованими. Комбіновані процеси можуть характеризуватися:
  • – безперервним надходженням сировини і періодичним відводом продукту,

– періодичним надходженням сировини і безперервним відводом продукту,

– періодичним надходженням одного з вихідних видів сировини і безперервним – іншого.

За кратністю обробки сировини розрізняють процеси з розімкнутою (відкритою), замкнутою (закритою) та комбінованою схемами.

У процесах з відкритою схемою сировина за один цикл перебування в реакторі перетворюється в цільовий продукт.

У процесах із закритою схемою потрібно багаторазове перебування сировини в реакторі до того, як вона цілком перетворитися в кінцевий продукт.

У комбінованих процесах основна сировина може перетворюватися в цільовий продукт за один цикл, а допоміжні матеріали використовуватися багаторазово.

За видом використовуваної сировини ХТП можуть бути розділені на процеси переробки рослинної, тваринної та мінеральної сировини.

Основу ХТП складають різні хімічні реакції: прості і складні, оборотні і необоротні, гомогенні та гетерогенні, екзотермічні та ендотермічні.

За умовами протікання реакції поділяють на:

  • • високотемпературні, що протікають за температури вище 500°С;
  • • електрохімічні, що відбуваються під дією електричного струму;
  • • фотохімічні, викликані дією світла; радіаційно-хімічні, що протікають під дією іонізуючих

випромінювань;

• каталітичні, що протікають за участю каталізатора.

Основні технології хімічної та нафтохімічної промисловості

Виробництво аміаку. Виробництво аміаку з природного газу (метану) вимагає проведення декількох хімічних реакцій:

СН4 + Н2О = СО + 3H2 – конверсія метану з водяною парою,

CO + Н2О = СО2 + Н2 – конверсія оксиду вуглецю,

3Н2 + N2 = 2NH3 – синтез аміаку.

Виробництво аміаку складається із таких стадій:

1 – очищення природного газу від сірковмісних сполук адсорбцією сірководню, що заважає подальшим перетворенням

H2S + Zn = Zn = Н2О

  • 2 – конверсія метану з водяною парою СН4 + Н2O = СO + 3Н2
  • 3 – конверсія оксиду вуглецю

СO + Н2O = СO2 + Н2

  • 4 – одержання азоту З повітря "випалюванням" з нього кисню (цією ж реакцією одержують тепло для проведення процесу, продукти горіння беруть участь в одержанні аміаку)
  • 3О2 + 2СН4 = 2СО + 4Н2O
  • 5 – абсорбція діоксиду вуглецю, отриманого в процесі одержання водню, розчином моноетаноламіну

СO2 + 2RNH2 +Н2О = (RNH3)2CO3

6 – очищення газу від СО перетворенням у метан

СО + 3Н2 = СН4 + Н2O

  • 7 – синтез аміаку
  • 3Н2 + N2 = 2NH3

Головним апаратом технології виробництва аміаку є колона синтезу аміаку високого тиску.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >