Химические процессы

В химической технологии рассматривается совокупность физических и химических явлений, из комплекса которых и составляется технологический процесс. Изучение химико-технологического процесса ведут из двух позиций: создание самого процесса, т.е. разработки процесса и сооружение цеха (установки) для получения данного продукта и эксплуатации производства.

В настоящее время развитие производства идет в направлении внедрения автоматических методов контроля и регулирования технологическими процессами. В этом случае число химиков занятых вопросами эксплуатации будет сокращаться. Большее количество инженеров химиков будет связано с разработкой технологического процесса и его оформлением.

Процесс создания химического производства состоит из следующих стадий:

1. Разработка химико-технологического процесса.

2. Составление проектной документации.

3. Построение цеха.

В курсе ОХТ изучаются вопросы, посвященные главным образом решению первых двух задач.

2.1 Химико-технологический процесс - основные понятия.

Химико-технологический процесс состоит из следующих взаимозависимых элементарных стадий получения продуктов по реакции:

1. Подведение реагирующих компонентов в зону реакции происходит молекулярной диффузией или конвекцией. В двух или многофазных систем подвод реагирующих компонентов может происходить абсорбцией, адсорбцией или десорбцией газов, конденсацией паров растворением твердых веществ, испарением жидкостей или возгонкой твердых веществ.

На первой стадии протекают только физические процессы, поэтому исходный реагент А химически неизменным переходит на другую стадию.

2. Химические реакции - это второй этап химико-технологического процесса. В реагирующей системе проходит несколько последовательных (а иногда и параллельных) химических реакций, которые приводят к образованию основного продукта R, а также ряд побочных реакций, которые приводят к образованию побочного продукта S. Кроме того, обычно реакция не идет до конца и часть реагента А остается неизмененной.

В результате образуются продукты имеющие народнохозяйственное значение и отходы или отбросы т.е. продукты реакции которые не имеют значительной ценности и не находят достаточного применения. Побочные продукты и отходы производства могут образоваться при основной реакции наряду с целевыми продуктами, а также вследствие побочных реакций между основными исходными веществами и примесями. Обычно учитываются не все реакции, а лишь те из них, которые влияют на количество и качество продуктов.

3. Отвод продуктов из зоны реакции.

В третьей стадии химических превращений нет. Отвод реагирующих компонентов может происходить диффузией конвекцией и переходом вещества из одной фазы в другую.

Здесь происходит разделение продуктов: выделяется целевой продукт R, побочный S и исходный реагент А, который остался.

Общую скорость технологического процесса может лимитировать скорость одного из трех составных элементарных процессов, которая протекает медленнее других. Если медленнее всего идут химические реакции, и они лимитируют общую скорость, то процесс происходит кинетической области; в этом случае технологи стремятся усилить именно те факторы (концентрация исходных веществ, температура, катализаторы) которые влияют на скорость реакции. Если общую скорость процесса лимитируют подведение реагентов в зону реакции или отвод продуктов, то это значит, что процесс происходит в диффузной области. Скорость диффузии стремятся увеличить, прежде всего, перемешиванием, повышением температуры или переводом системы из многофазной в однофазную.