Процессы и аппараты упаковочного производства

Классификация основных процессов химической технологии

Не­смотря на огромное многообразие процессов химической техноло­гии, все они, в зависимости от законов, определяющих скорость их протекания, могут быть объединены в следующие группы.

1. Гидромеханические процессы, скорость которых определяется законами гидромеханики. К этим процессам относятся транспор­тирование жидкостей и газов, получение и разделение жидких и газовых неоднородных систем и др.

2. Тепловые процессы, скорость которых определяется законами переноса теплоты. К этим процессам относятся нагревание и охлаж­дение жидкостей и газов, конденсация паров, кипение жидкостей. Обычно на скорость тепловых процессов большое влияние оказы­вают гидродинамические условия в теплообменных аппаратах.

3. Массообменные процессы, скорость которых определяется за­конами переноса массы из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. К этим процессам относятся, например, абсорбция, адсорбция, экстракция, перегонка жидкостей, сушка. Обычно на скорость переноса массы существенно влияют гидродинамические ювия в массообменных аппаратах, а также скорость подвода

^аимодействующим фазам (или отвода от них) теплоты.

4 Химические процессы, скорость которых определяется зако-!и химической кинетики. Часто скорость химических процессов i? ec i венно зависит от скорости переноса массы и теплоты в систе -

А следовательно, и от гидродинамических условий в химическом аарате (реакторе).

5. Механические процессы, которые описываются законами ме­тки твердых тел. К ним относятся измельчение, сортировка

• (ассификация) и смешение твердых материалов.

11еречисленные процессы составляют основу большинства хими-ких производств и поэтому называются Основными (или Типа-

•'/ Ми} процессами химической технологии.

Общим для первых четырех групп процессов является то, что их ' отекание связано с переносом субстанции-количества движения мнульса), энергии или массы. Механические процессы в програм-^ курса «Процессы и аппараты химической технологии» не входят, ^к как этот раздел включен в курс «Прикладная механика». Механические процессы переработки синтетических материалов шделия - прессование, литье и т. д.-рассматриваются в специаль-'хх курсах.) Пока не входит в программу курса «Процессы и аппа->|ы химической технологии» также раздел «Химические процес -

->^ который изучают обычно в курсе «Общая химическая техно-ния» или в спецкурсах.

В зависимости от того, изменяются или не изменяются во семени параметры процессов (скорости движения потока, темпе-пуры, давления и т. д.), их подразделяют на Стационарные (уста-чшвшиеся) и Нестационарные (неустановившиеся). Если обозна-пь совокупность параметров, влияющих на процесс, U, то при ационарном процессе Ди/дт = 0, т. е. эти параметры могут изме-пься в пространстве, но не изменяются во времени т. При

-стационарном процессе Ди/дт ^ 0, т. е. параметры, влияющие на роцесс, изменяются не только в пространстве, но и во времени. ?естационарное состояние процесса возникает, например, в период ска и изменения режима работы установок непрерывного дейст-;!я. В ряде случаев проведение процессов в нестационарном режиме называется более эффективным, чем в стационарном.

По способу организации химико-технологические процессы под­разделяют на Периодические, непрерывные и Комбинированные.

Периодический процесс характеризуется единством места про-скания отдельных его стадий и неустановившимся состоянием во времени (температура, давление, концентрация и другие параметры

Ходе процесса изменяются). При этом исходные вещества пе-нюдически загружаются в аппарат и обрабатываются, а готовый родукт выгружается, т. е. все стадии процесса обычно осуществ­ляются в одном аппарате, но в разное время. Таким образом, Все ериодические процессы нестационарны.

Периодические процессы могут протекать как в Замкнутых системах, не обменивающихся веществом с окружающей средой, так и в открытых системах.

Непрерывный процесс характеризуется единством времени проте­кания всех его стадий, установившимся состоянием, непрерывной загрузкой исходных материалов и выгрузкой конечного продукта. При этом все стадии процесса протекают одновременно, но в раз­ных точках аппарата (или аппаратов), причем в каждой его точке параметры процесса во времени не изменяются.

Непрерывные процессы обязательно осуществляются в откры­тых системах, т. е. в системах, обменивающихся веществом с окру­жающей средой.

Комбинированный процесс представляет собой либо непрерыв­ный процесс, отдельные стадии которого проводятся периодически, либо такой периодический процесс, одна или несколько стадий которого проводятся непрерывно.

Периодические процессы целесообразно применять в произ­водствах небольшого масштаба, при часто меняющемся ассорти­менте выпускаемой продукции. Проведение процессов по непрерыв­ному принципу позволяет значительно повысить производитель­ность аппаратуры и качество получаемых продуктов, полностью автоматизировать и механизировать производство. Поэтому в про­мышленности, особенно в многотоннажных производствах, перио­дические процессы повсеместно вытесняются непрерывными. При­менение периодических процессов оправданно в малотоннажных производствах с часто меняющимся ассортиментом выпускаемой продукции.

Большинство химико-технологических процессов многостадий­но и включает обычно несколько последовательных стадий. Часто одна из стадий осуществляется значительно медленнее остальных, лимитируя скорость протекания всего процесса. В этом случае для того, чтобы увеличить общую скорость процесса, целесообразно воздействовать прежде всего на лимитирующую стадию. Знание того, какая стадия данного процесса является лимитирующей, часто позволяет упростить анализ, описание и интенсификацию процесса.

За последние годы выявлено существенное влияние на интен­сивность типовых процессов химической технологии воздействия различных факторов (электрических и магнитных полей, лазерного излучения, пульсаций участвующих в процессе потоков жидкости и т. п.). Опубликованы монографии, в которых делается попытка обобщения накопленного по этой проблеме материала (И. Н. Бело-глазов, А. И. Муравьев. Интенсификация и повышение эффектив­ности химико-технологических процессов. М.: Химия, 1988;

Г. А. Кардашев. Физические методы интенсификации процессов хи­мической технологии. М.: Химия, 1990). Частичное отражение влияния физических методов на интенсификацию ряда типовых процессов нашло отражение в данном учебнике. Но это только начало. Будущему технологу нужно иметь в виду, что в применении этих методов заложен большой потенциал для совершенствования

14

Ммико-технологических процессов, повышения их интенсивности )ффективности.