Стационарный неадиабатический реактор идеального смешения

Для расчетов реактора идеального смешения, работающего в промежу­точном тепловом режиме, пользуются полным уравнением теплового баланса:

Движущей силой теплообмена между реакционной смесью,

находящейся в реакторе, и теплоносителем (внешней средой) является средняя разность температур реакционной смеси и теплоносителя. Температура реакционной смеси Т одина­кова в любой точке аппарата идеального смешения. Если считать, что средняя температура теплоносителя равна , то

Рассмотрим проведение экзотермиче­ской реакции в реакторе идеального сме­шения с отводом теплоты. Тогда и уравнение (8.13)с учетом уравнения мате­риального баланса можно записать так:

(8.30)

Преобразуем уравнение (8.30) к виду , чтобы сделать возможным графическое решение системы уравнений материального и теплового балансов:

(8.31)

Уравнение (8.31) — это уравнение прямой, как и уравнение тепло­вого баланса (8.20) адиабатического реактора идеального смешения, по с большим свободным членом и большим угловым коэффициентом. Поэтому прямая, описываемая им, смещена относительно линии урав­нения теплового баланса адиабатического реактора и имеет большую крутизну (линия 2 на рис. 8.7).

Аналогичные рассуждения можно привести и для реакторов с подводом теплоты для проведения эндотермических реакций.

Предельным случаем неадиабатического реактора является изо­термический аппарат, в котором вся теплота реакции компенсируется теплообменом с внешней средой. Уравнение теплового баланса для изотермического реактора изобразится прямой линией, параллельной оси ординат () — линия 3 на рис. 8.7.

Билет №25.

Сырьевая база химической промышленности

С точки зрения использования сырья характерными особенностя­ми химического производства являются: 1) многовариантность сырь­евой базы, включающей сырьевые ресурсы, добываемые из недр (фос­фатное сырье, калийные соли, сера, природный газ, нефть, уголь), сельскохозяйственную продукцию, воздух и воду, а также продукты переработки природного сырья в химических производствах (фторсодержащие газы, сульфаты, фосфогипс и др.) и в смежных отраслях (например, отходящие газы цветной металлургии, нефтепереработки, коксохимии); 2) широкие возможности комплексного использования одних и тех же видов сырья для получения различных химических продуктов; 3) многообразие методов химической переработки, позво­ляющих получать из одного и того же сырья широкую гамму химичес­ких продуктов.

Основные понятия и классификация сырья. В производстве хими­ческих продуктов различают исходные вещества (сырье), промежуточные продукты (полупро­дукты) и готовые продукты.

Сырье химической промышленности классифицируют по различ­ным признакам: по происхождению - минеральное, рас­тительное и животное: по запасам невозобновляемое (руды, минералы, горючие ископаемые) и возобновляемое (вода, воздух, рас­тительное и животное сырье); по химическому состав неорганическое (руды, минералы) и органическое (нефть, уголь, при­родный газ); по агрегатному состоянию — твердое (руды, минералы, уголь, сланцы, торф), жидкое (вода, рассолы, нефть) и газообразное (воздух, природный газ). Кроме того, сырье можно подразделить на первичное (минеральное, растительное и животное, горючие ископаемые, вода и воздух) и вторичное промышленные и потребительские отходы), а также на природ­ное и искусственное (кокс, химические волокна, синтети­ческий каучук, смолы и т.п.).

В свою очередь минеральное сырье включает рудное (метал­лическое), нерудное и горючее (органическое). Рудное сырье — это железные, медные, хромовые, титановые и другие руды, содержащие в основном оксиды и сульфиды металлов. Нерудное сырье — поваренная соль, фосфориты, апатиты, гипс, известняк, песок, глина, асбест, слюда, сера и др. Горючие иско­паемые—торф, бурые и каменные угли, сланцы и природный газ. Они состоят из органических соединений и используются в качестве сырья и энергоресурсов.

Сырье, применяемое в химико-технологических процессах, долж­но удовлетворять ряду требований:

минимальное число стадий переработки в конечный продукт; минимальные энергетические и материальные затраты на подго­товку сырья к химическому превращению и в целом на осуществление процесса;

минимальное рассеяние исходной энергии, т, е, характеризо­ваться максимумом эксергии;

возможно более низкий уровень температуры, давления, рас­хода энергии на изменение агрегатного состояния реагирующих ве­ществ;

— максимальную концентрацию целевого продуктов в реакцион­ной смеси.

Вторичные материальные ресурсы. Существенным источником хи­мического сырья являются вторичные материальные ресурсы (BMP). К ним относятся отходы производства, отходы потребления и побоч­ные продукты.

Отходами производства называют остатки сырья, материалов и полупродуктов, образующиеся в процессе производства продукции, которые частично или полностью утратили свои качества и не соответствуют стандартам (техническим условиям).

Отходами потребления называют различные быв­шие в употреблении изделия и вещества, восстановление которых эко­номически нецелесообразно, например полностью изношенные, выбыв­шие из строя машины, изделия производственного назначения из стек­ла, резины и пластмасс, отработанные реактивы, катализаторы и т.н. (отходы промышленного потребления) или пришедшие в негодность изделия домашнего обихода и личного потребления (отходы бытового по­требления).

Побочные продукты образуются в процессе переработ­ки сырья наряду с основными продуктами производства, но не являют­ся целью производственного процесса. Однако побочные продукты, как правило, могут быть использованы в качестве готовой продукции.