Схемы технологических процессов

Методы осуществления химических процессов делятся на 2 группы:

• периодические;
• непрерывные.

Периодические процессы характеризуются периодической подачей сырья в реактор и вы­грузкой продуктов реакции.

Непрерывные процессы характеризуются непрерывной подачей сырья в аппарат и выгруз­кой продуктов из него.

Основное отличие в осуществлении этих процессов заключается в характере разграниче­ний отдельных стадий процесса, т.к. многие процессы проходят в несколько стадий, кото­рые отличаются друг от друга введением нового реагента, изменением условий процесса и т.д.

В периодических процессах все эти стадии проходят в одном аппарате и разграничи­ваются во времени. Если представить себе процесс, состоящий из смешения реагентов, нагрева их, самой реакции, охлаждения продуктов – то эти стадии осуществляются в од­ном аппарате, и поэтому в нём соединены функции сразу нескольких аппаратов. В основ­ном аппараты периодических процессов это котлы, автоклавы и т.д.

В непрерывном процессе все подобные стадии разделены и производятся в своих ап­паратах (смеситель, реактор, холодильник и т.д.).

Непрерывные процессы имеют ряд преимуществ перед периодическими:

1. Возможность достигнуть значительно большей производительности оборудования.
2. Возможность выработки более однородной по качеству продукции.
3. Возможность лёгкой автоматизации процесса.

Недостатки непрерывных процессов:

1. Большие затраты на оборудование.
2. Выход продукта всегда меньше, чем по стехиометрии, т.к. всегда работают на макси­мальной скорости.

Но это окупается тем, что количество продукции в единицу времени велико. Поэтому не­прерывные процессы выгодны лишь при многотоннажном производстве.

Технологические процессы по характеру взаимного перемещения реагирующих фаз де­лятся на 3 типа:

1. Прямоточные.
2. Противоточные.
3. Перекрёстные.

Изменение концентрации реагирующих веществ при таких процессах можно проиллюст­рировать следующим образом:

Как видно из графиков: при прямотоке движущая сила процесса сначала велика, а в конце процесса стремится к 0. Процесс проходит неравномерно по длине аппарата.

При противотоке процесс более уравновешен по длине аппарата, причём при этом дости­гается наибольшая полнота процесса (С>С), т.е. в жидкость переходит большее количе­ство газа.

Движущую силу процесса можно определить при этом двумя путями:

a) Как среднее арифметическое:

b) Как среднее логарифмическое

Для прямотока:

Для противотока: