Понятие и структура химико-технологического процесса

В процессе химического производства исходные вещества (сырье)

перерабатываются в конечный (целевой) продукт. Это осуществляется посредством ряда операций, к которым относятся подготовка сырья для перевода его в реакционноспособное состояние, собственно химическое взаимодействие компонентов сырья и заключительная обработка полученной реакционной смеси. Наряду с основным химическим процессом осуществляются различные механические, физические и физико-химические процессы: перемещение, изменение дисперсности, смешивание, разделение сырья и продуктов, тепло- и массообмен.

Совокупность операций, связанных друг с другом и проводимых в определенной последовательности в целях получения из сырья готовой продукции, называют химико-технологическим процессом.

В общем случае химико-технологический процесс (ХТП) состоит из трех последовательных этапов:

● подготовка сырья к химической переработке;

● химическое превращение подготовленного сырья в продукты реакции;

● выделение целевого продукта из реакционной смеси и его очистка.

А ٰ, В ٰ А, В С,Р,А,В С ٰ

Первый этап Второй этап Третий этап │

↑ ↑ А ٰٰٰٰ, В ٰٰ │ Р ٰ

──────────────────────────────────

Рисунок 2.1. Принципиальная схема химико-технологического процесса

А ٰ, В ٰ - сырье до подготовки; А, В – подготовленное сырье; С, Р – продукты реакции (целевой и побочный); С ٰ - выделенный целевой продукт; Р ٰ - выделенный побочный продукт; А ٰٰٰٰ, В ٰٰ - рециркулируемое сырье

В отличие от второго этапа ХТП, представляющего собой собственно химический процесс, первый и третий этапы являются физическими процессами и состоят из механических, физических и физико-химических операций.

Таким образом, химико-технологический процесс в целом – это сложная система, состоящая из единичных связанных между собой процессов (элементов) и взаимодействуящая с окружающей средой.

Наиболее важным этапом сложного химико-технологического процесса является химический процесс.

Химический процесс представляет собой одну или несколько химических реакций, сопровождаемых тепло- и массообменными процессами.

Анализ единичных процессов, их взаимного влияния позволяет

разработать технологический режим.

Технологическим режимом называется совокупность параметров, определяющих условия работы аппарата или система аппаратов.

Оптимальные условия ведения процесса – это сочетание основных параметров (температуры, давления, состава исходной реакционной смеси, катализатора и т.д.), позволяющие получить наибольший выход продукта с высокой скоростью, обеспечить наименьшие себестоимость и загрязнение окружающей среды.

Параметрами технологического процесса называют величину, характеризующую какой-либо аппарат или режим его работы, используемого в качестве основного показателя их действия. Как правило, параметр – величина количественная, что позволяет использовать его для количественной оценки процесса. Значения параметров зависят от типа конкретного химико-технологического процесса и конструкции аппарата.

Единичные процессы протекают в различных аппаратах – химических реакторах, абсорбционных и ректификационных колоннах, теплообменниках и т. д. Отдельные аппараты соединены в технологическую схему процесса. Разработка и построение рациональной технологической схемы – важная задаче химической технологии.