Transcript Document
Technologia chemiczna - wykład literatura podstawowa: 1 Podstawy technologii chemicznej. Organizacja procesów produkcyjnych, K.Schmidt-Szałowski, J.Sentek, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2001. 2 Podstawy technologii chemicznej. Procesy w przemyśle nieorganicznym, K.Schmidt-Szałowski, J.Sentek, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2004. literatura uzupełniająca: 1 Technologia chemiczna nieorganiczna, J.Kępiński, PWN, Warszawa 1984. 2 Aparatura chemiczna i procesowa, J.Warych, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 1998. 3 Chemia cementu, W.Kurdowski, PWN, Warszawa 1991. 4 Nauka o procesach ceramicznych, R.Pampuch, K.Haberko, M.Kordek, PWN, Warszawa 1992. Proces technologiczny -zorganizowany zbiór czynności zwanych operacjami jednostkowymi albo procesami jednostkowymi, w wyniku których surowiec zostaje przetworzony w pożądany produkt Układ/ciąg technologiczny -zespół podstawowych aparatów i urządzeń produkcyjnych służących do przeprowadzenia procesu technologicznego, współdziałających ze sobą wg określonego planu Instalacja produkcyjna kompletna aparatura złożona z urządzeń produkcyjnych i pomocniczych -przyrządy do transportowania (przenośniki, pompy) -zbiorniki -aparatura kontrolno-pomiarowa -aparatura sterująca Aparaty i urządzenia używane w instalacjach przemysłu chemicznego Reaktory – Urządzenia do transportu materiałów: aparaty, w których prowadzi się reakcje chemiczne przenośniki, pompy, dmuchawy, rurociągi, itp. Aparaty, w których prowadzi się procesy fizyczne: Urządzenia, pomieszczenia i place magazynowe do przechowywania surowców, produktów, półproduktów oraz odpadów: rozdrabnianie, mieszanie, filtracja, sprężanie gazów, rozpuszczanie, odparowywanie, krystalizcja, absorpcja i desorpcja, destylacja, wymiana ciepła, itp magazyny, składowiska otwarte, zamknięte zbiorniki cieczy i gazów, itp. 1. Organizacja procesu w pojedynczym aparacie: czy w trybie ciągłym czy okresowym, strumienie materiałów – współprąd, przeciwprąd lub inne Trzy poziomy organizacji procesów produkcyjnych w przemyśle chemicznym 2. Organizacja układu technologicznego złożonego z wielu aparatów (reaktorów), np. układ szeregowy, równoległy, jedno- lub wielostopniowy (kaskada), a także układ o obiegu powrotnym 3. Organizacja całego przedsiębiorstwa : wymaga zgrania poszczególnych instalacji zapewnienie racjonalnej gospodarki surowcami i energią ochrona środowiska (minimalizacja odpadów) Reakcja A B prowadzona w: a) reaktorach R1.....R3 połaczonych równolegle, b) reaktorach R1.....R3 połaczonych szeregowo (kaskada) c) obiegu powrotnym; R – reaktor S - separator Proste reguły, które stosuje się przy opacowywaniu nowych procesów technologicznych oraz przy ocenie trafności przyjętego rozwiązania: Zasada najlepszego wykorzystania surowców Zasada najlepszego wykorzystania energii Zasada najlepszego wykorzystania aparatury Zasada umiaru technologicznego Celem technologa nie jest uzyskanie ekstremalnych wyników przy rozwiązywaniu zadań jednostkowych, lecz znalezienie optymalnego rozwiązania całego złożonego problemu technologicznego. Reakcja AB prowadzona w reaktorze działającym w trybie: a) okresowym b) ciągłym a) proces zachodzący w układzie współprądowym – spalanie siarki w strumieniu powietrza b) proces zachodzący w układzie przeciwprądowym – absobcja w absorberze z wypełnieniem S + O2 = SO2 G – strumień gazu P-powietrze L – strumień cieczy S-stopiona siarka S – składnik absorbowany G-gazy piecowe Reaktor przepływowy: WE[A], GE[A] strumień substratu A wprowadzony do reaktora wyrażony w mol/s lub kg/s W[A], G[A] strumien substratu A w dowolnym miejscu wewnątrz reaktora WY[A], GY[A] strumień nieprzereagowanego substratu A odprowadzany z reaktora x(AB) stopień przemiany x(AB)k końcowy stopień przemiany Zależność równowagowego stopnia przemiany x* od temperatury w przypadku reakcji odwracalnych egzotermicznych i endotermicznych Równowaga w układzie CaCO3+CaO+CO2 a) zależność równowagowego ciśnienia cząstkowego CO2 od temperatury b) zależność równowagowego stopnia przemiany od temperatury pCO 2 const Reaktor przepływowy o zupełnym wymieszaniu reagentów xo - początkowy stopień przemiany x - aktualny stopień przemiany xk - końcowy stopień przemiany Zależność szybkości reakcji r od stopnia przemiany x w stałej temperaturze reakcja nieodwracalna rzędu 1 reakcja nieodwracalna rzędu >1 Zależność szybkości reakcji r od stopnia przemiany x w stałej temperaturze reakcja odwracalna rzędu 1 x* równowagowy stopień przemiany a) Zależność Arrheniusa: stałej szybkości reakcji k od temperatury T km maksymalna wartość k, która (teoretycznie) mogłaby wystąpić w skrajnie wysokiej temperaturze a) Zależność Arrheniusa w postaci ln k – 1/T przy różnych wartościach energii aktywacji E1 i E2 Energia aktywacji E i E w reakcji odwracalnej A B Rozkład energii E cząsteczek w temperaturze T1 i T2 N – liczba cząsteczek