Розділ 2. Основні поняття та визначення хімічної технології

Хімічна технологія базується, головним чином, на хімічних, фізичних і фізико-хімічних уявленнях, тому вона широко використовує відповідні закономірності і термінологію. В доповнення до фізичної і хімічної термінології, технологія широко використовує загально-інженерну термінологію, крім того, вона виробила і ряд власних уявлень і термінів.

Схеми технологічних процесів. Періодичні і неперервні процеси

Характерною рисою періодичного процесу є єдність місця здійснення послідовних стадій процесу при зміні в часі його фізичних і хімічних параметрів. Після проведення операції продукт вивантажується, завантажуються свіжі реагенти і процес повторюється.

Характерною рисою неперервного процесу є збереження незмінних умов здійснення всіх стадій процесу в часі за умов можливості проведення їх в різних послідовно сполучених апаратах або в різних частинах одного апарату. Тому в неперервних процесах в кожній точці апаратури установлюються свої постійні умови протікання процесу.

Неперервні процеси протікають часто не лише цілодобово, але і місяці, а то й роки. На практиці поняття неперервний процес часто розповсюджується і на такі процеси, в яких завантаження реагентів і вивантаження продукції здійснюється ненеперервно, а невеликими окремими порціями, без переривання процесу в цілому.

Неперервні процеси мають перед періодичними наступні переваги:

1. Відсутність перерв на завантаження і вивантаження сировини і продукції;

2. Можливість більшої механізації, автоматизації і комп’ютеризації процесів;

3. Можливість більш повного використання тепла, що виділяється в ході процесу;

4. Стабільність, рівномірність протікання процесу, стабільність режиму.

5. Зменшення об’ємів апаратури і розміру робочих приміщень, а отже, зменшення капіталовкладень.

Цими перевагами і пояснюється важлива тенденція сучасної передової технології – заміна періодичних процесів неперервними.

Напрями потоків

Прямоточні, або паралельноточні, процеси характеризуються рухом реагентів або теплових потоків і матеріалів в одному і тому ж напрямку.

Рис.2.1. Прямоточний рух потоків

Протитечійні процеси характеризуються зустрічними або протилежними один одному напрямками руху реагентів або теплових потоків.

Рис.2.2. Протитечійний рух потоків

Якщо потоки реагентів або тепла і матеріалів рухаються під кутом один до одного, то такі схеми називаються перехресними.

Рис.2.3. Перехресний рух потоків

Поняття про прямоточні, протитечійні та перехресні процеси має сенс лише стосовно гетерогенних процесів.

Протитечійний рух матеріальних і енергетичних потоків має переваги перед прямотоком, проте є й значна кількість процесів де доцільно використовувати паралельний потік.

Основні переваги протитечії перед прямотоком:

1. Більша повнота здійснення процесу;

2. Більша середня рушійна сила процесу (що виражається різницею концентрацій реагентів і температур), що дозволяє зменшити розміри апаратури.

Прямоток, у свою чергу, має наступні переваги:

1. Можливість створити більшу різницю температур і концентрацій реагентів на вході в апарат і досягнути локально більшої швидкості процесу (при меншій середній швидкості по всьому апарату);

2. Більш м’які умови протікання процесу на виході матеріалу із апарату (відсутність небезпеки перегріву, пересушування, переохолодження).