![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Общие положения. Вусловиях современного производства профессиональные обязанности аппаратчика и оператора нефтепереработки включают в себя локальный контроль и управлениеСтр 1 из 55Следующая ⇒
ВВЕДЕНИЕ Вусловиях современного производства профессиональные обязанности аппаратчика и оператора нефтепереработки включают в себя локальный контроль и управление производством, поддержание на должном уровне технологических и технических параметров процесса, участие в подготовке документации для проведения необходимых ремонтных операций, что требует определенных знаний в области техники и технологии, а также владения методами расчета основного технологического оборудования. Эти вопросы отражены в курсе «Процессы и аппараты химической технологии», базирующемся на законах естествознания. Его можно считать одним из основных при получении начального профессионального образования соответствующего профиля. История возникновения этого курса восходит к 1909 г., когда профессор Петербургского технологического института А. К. Крупский опубликовал трактат, посвященный «проектированию химической технологии», в котором сформулированы наиболее важные направления в данной области. В качестве самостоятельной дисциплины указанный курс был прочитан в 1912 г. профессором И. А. Тищенко, а основные методологические направления его развития в дальнейшем были сформулированы Д. П. Коноваловым, К. П. Павловым и другими учеными. В настоящее время курс «Процессы и аппараты химической технологии» позволяет проанализировать технологический процесс, опираясь на законы физики и химии, найти его оптимальные параметры, провести технически грамотный подбор и обоснованный расчет аппаратуры. РАЗДЕЛ I ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ Г л а в а 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Химико-технологический процесс представляет собой совокупность ряда операций, в результате выполнения которых исходное вещество превращается в конечный продукт, Такой процесс является сложной цепочкой взаимосвязанных технологических операций, каждая из которых важна и необходима. Процессы химической технологии в зависимости от закономерностей их протекания можно условно разделить на пять групп. К первой группе относятся механические процессы:, измельчение, транспортирование, сортировка и смешивание твердых материалов. Вторая группа — гидромеханические процессы, интенсивность которых определяется законами гидродинамики — законами о движении жидкостей и газов. Это процессы перемещения жидкостей; сжатия и перемещения газов; осаждения частиц в поле силы тяжести, электрическом поле и под действием центробежной силы; фильтрования за счет разности давлений; псевдоожижения частиц твердого материала. Третья группа — тепловые процессы, скорость протекания которых зависит от скорости теплопередачи. В данную группу входят процессы нагревания, выпаривания, конденсации, охлаждения, в том числе до температуры более низкой, чем температура окружающей среды (холодильные процессы). Четвертая группа включает в себя массообменные процессы, скорость протекания которых зависит от скорости массопередачи. Это процессы абсорбции, адсорбции, перегонки, ректификации, экстракции, кристаллизации, сушки и др. И наконец, пятая группа — химические процессы, при осуществлении которых происходит превращение веществ с изменением их свойств. Скорость протекания этих процессов зависит от характерных для них кинетических закономерностей. Для каждой группы процессов существует определенный класс аппаратов, все многообразие которых можно представить следующим образом: 1) машины для измельчения, классификации, дозирования и перемещения материалов;
2) аппараты для проведения гидромеханических процессов; 3) аппараты для осуществления тепловых процессов; 4) массообменные аппараты; 5) химические реакторы. Для выполнения технологического процесса аппараты объединяют в технологическую цепочку, причем в ее состав могут быть включены аппараты, принадлежащие разным классам. Технологический процесс может быть организован в периодическом или непрерывном режиме. При периодическом процессе все его стадии осуществляются в одном аппарате, но в разное время. Например, сначала загружают исходное сырье, затем перемешивают и нагревают смесь и по окончании процесса опорожняют реактор. В таком режиме последовательно проводят все технологические операции, каждая из которых требует строгого соблюдения временных параметров процесса и применения большого числа реагентов. Как правило, производительность периодических процессов невелика. При непрерывном процессе загрузка сырья, протекание процесса и выгрузка продукта происходят одновременно, но в разных аппаратах. Осуществление процесса в непрерывном режиме обеспечивает ряд преимуществ: появляется возможность использовать специальную аппаратуру для каждой стадии процесса, добиться его стабилизации во времени, улучшить качество продукта и предусмотреть автоматизированное управление процессом. Основной целью расчета химико-технологического процесса является определение массовых потоков перерабатываемых сред, энергетических затрат на проведение процесса, а также основных размеров применяемых машин и аппаратов. Конечная цель расчета — нахождение оптимальных условий осуществления процесса и минимизация необходимых для этого затрат. Существует определенный подход к анализу процесса. На основании закона сохранения массы выводят уравнение материального баланса Где Для нахождения тепловых характеристик процесса выводят урав нение теплового баланса: где протекании химической реакции Уравнение (1.1) составлено в общем виде для процесса, основанного на экзотермической реакции. Вид уравнения изменится в зависимости от особенностей конкретного теплового режима процесса. С помощью уравнения теплового баланса проводят тепловой расчет процесса и определяют количество отводимой или подводимой теплоты, необходимую площадь поверхности теплопередачи и расход теплоносителя. Производительность аппаратов и машин определяется количеством готовой продукции, получаемой в единицу времени. Для сравнения однотипных аппаратов производительность относят к параметру, характеризующему данный аппарат (площадь рабочей поверхности, рабочий объем). Для нахождения объема жидкой фазы, м3, в аппарате можно воспользоваться уравнением
где
При разработке новых производственных процессов важное значение имеет выбор оптимальных условий их проведения, обеспечивающих получение наиболее высококачественных продуктов при наименьших затратах сырья, энергии и труда. Определение экономически наиболее выгодных условий проведения процесса называется его оптимизацией. При выборе аппарата следует учитывать основные требования, предъявляемые к его конструкции, при этом необходимо, чтобы каждый аппарат был прочным, удобным и безопасным в эксплуатации, обладал высокой производительностью и экономичностью. Главным условием длительной и бесперебойной работы аппарата является его механическая надежность (прочность, жесткость, устойчивость, долговечность, герметичность конструкции). Аппарат должен обладать конструктивным совершенством, под которым понимают простоту конструкции, небольшую массу, малые габариты, минимально необходимое количество дорогостоящих материалов* используемых при его изготовлении, и высокий коэффициент полезного действия. К эксплуатационным достоинствам аппарата можно отнести удобство, простоту и дешевизну сборки, монтажа и эксплуатации. Основными критериями, определяющими выбор конструкции аппарата, являются особенности технологического процесса, силы, действующие на аппарат, простота его изготовления и эксплуатационные требования. К особенностям технологического процесса можно отнести характер (тепловой, диффузионный или массообменный процесс и т.д.) испособ проведения (периодический, непрерывный). Кроме этого необходимо иметь данные об агрегатном состоянии обрабатываемых веществ, термодинамических условиях проведения процесса (давление, температура) и агрессивности сред. Следует изучить силы и динамические нагрузки, действующие на аппарат. Простота изготовления аппарата определяется доступностью технологии его производства и легкостью обработки материала деталей, входящих в его конструкцию. Эксплуатационные требования включают в себя оснащенность конструкции необходимыми узлами и устройствами (люки, крышки, смотровые окна и др.). Выполнение указанных требований позволит провести обоснованный выбор конструкции аппарата. Контрольные вопросы 1.На какие группы можно разделить процессы химической технологии? 2.Каковы принципиальные отличия периодического и непрерывного процессов? 3.В чем заключается расчет химико-технологического процесса? 4.Перечислите основные требования, предъявляемые к химическому оборудованию. Глава 2
|