Периодические и непрерывные процессы

Основы составления балансов. Закон сохранения в покоящейся (закрытой) системе. Закон сохранения массы. Закон сохранения энергии. Уравнение неразрывности. Материальный и энергетический балансы.

Кинетика технологических процессов. Величины, описывающие элементарный процесс

Поток массы, компонентов, теплоты (энтальпии) и количества движения. Поток массы. Поток компонента. Поток теплоты. Поток количества движения. Характеристика потоков. Конвективный поток. Основной поток. Турбулентный поток. Переходящий поток. Источники. Общее уравнение элемента процесса. Частные выражения уравнения Дамкелера. Стационарные и нестационарные системы. Открытые и закрытые системы. Гомогенные и гетерогенные процессы. Гетерогенные процессы. Каталитические процессы. Гомогенный катализ. Гетерогенный катализ. Зависимость действительного выхода продукта от параметров процесса.

Свойства твердых катализаторов и их изготовление.

Характеристическое уравнение идеальных типов изотермических реакторов

Вывод базового уравнения химического реактора. Реакторы периодического действия. Уравнение РПД с учетом изменения объема реакционной среды. Для необратимой реакции первого порядка. Реакторы непрерывного действия Для необратимых последовательных реакций. Для обратимых реакций первого порядка. Реакторы с переменным объемом. Для реакции первого порядка имеем. Для реакции n-го порядка типа. Реакторы непрерывного действия. Характеристическое уравнение реактора идеального вытеснения. Характеристическое уравнение реактора идеального смешения.

Сравнение различных типов химических реакторов

Нестационарный реактор периодического действия. Стационарный трубчатый реактор (идеального вытеснения). Стационарный ступенчатый реактор (ид. смешения). Реакторы смешения, включенные последовательно (каскад). Реакторы химической технологии.

Классификация реакторов по тепловому режиму

Тепловой баланс реактора. Адиабатические реакторы (Адр) периодического действия (ПД). Адиабатические реакторы (Адр) непрерывного действия (НД). Изотермические реакторы (ИзР).

 

5.2 Разделы дисциплины и виды занятий

Перечень разделов дисциплины с указанием трудоемкости их освоения в академических часах, видов учебной работы с учетом существующих форм освоения приведен в табл. 5.1.

Таблица 5.1 - Перечень разделов дисциплины с указанием трудоемкости их освоения для специализации 250901 – Химическая технология материалов современной энергетики, очная

 

Разделы дисциплины

Трудоемкость освоения раздела дисциплины, час.

Номер раздела

Наименование раздела

Семестр изучения

Общая трудоемкость раздела, час

Аудиторные занятия по данному разделу, час

Лекции

Практические занятия

Лабораторные работы

Самостоятельная работа студентов

Курсовой проект (КП)

Курсовая работа (КР)

Расчетно-граф. работа (РГР)

Расчетная работа (РР)

Контрольная работа (КР)

Домашняя работа (ДР)

Реферат

Коллоквиум

Подготовка к ауд. занятиям

Введение

Химико-технологический процесс и его содержание. Основные технологические понятия и определения

Периодические и непрерывные процессы.

Кинетика технологических процессов. Величины, описывающие элементарный процесс

Характеристическое уравнение идеальных типов изотермических реакторов

 

Сравнение различных типов имиических реакторов

Классификация реакторов по тепловому режиму.

Итого по дисциплине

Таблица 5.2 – Перечень разделов дисциплины с указанием трудоемкости их освоения для специализации 250903 – Технологии подземного выщелачивания и переработки, очная

Разделы дисциплины

Трудоемкость освоения раздела дисциплины, час.

Номер раздела

Наименова-ние раздела

Семестр изучения

Общая трудоемкость раздела, час

Аудиторные занятия по данному разделу, час

Лекции

Практические занятия

Лабораторные работы

Самостоятельная работа студентов

Курсовой проект (КП)

Курсовая работа (КР)

Расчетно-граф. Работа (РГР)

Расчетная работа (РР)

Контрольная работа (КР)

Домашняя работа (ДР)

Реферат

Коллоквиум

Подготовка к ауд. Занятиям

Введение

Химико-технологический процесс и его содержание. Основные технологические понятия и определения

Периодические и непрерывные процессы.

 

 

Кинетика технологических процессов. Величины, описывающие элементарный процесс

Характеристическое уравнение идеальных типов изотермических реакторов

Сравнение различных типов химических реакторов

Классификация реакторов по тепловому режиму.

Итого по дисциплине

 

 

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ И САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Лабораторный практикум

Наименования лабораторных работ с указанием разделов дисциплины, к которым они относятся, приведены в табл. 6.1.

 

Таблица 6.1 - Распределение лабораторных работ по разделам дисциплины для для специализации 250901 – Химическая технология материалов современной энергетики, очная

Номер работы	Номер раздела	Наименование работы	Время на выполнение работы, час
		Каустификация содового раствора
		Электролиз водного раствора поваренной соли
		Термическое разложение химических соединений
		Вода в химической технологии

Практические занятия

Не предусмотрены учебным планом.

Перечень тем рефератов

Не предусмотрен учебным планом.

Перечень тем домашних работ

Не предусмотрены учебным планом.

Перечень тем контрольных работ

Не предусмотрены учебным планом.

Перечень тем расчетных работ

Не предусмотрены учебным планом.

Перечень тем расчетно-графических работ

Не предусмотрены учебным планом.

Тематика коллоквиумов

Не предусмотрены учебным планом.

Тематика курсового проектирования

Не предусмотрено учебным планом.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

8.1 Рекомендуемая литература

8.1.1 Основная литература

1. Бесков В.С. Общая химическая технология. Учебник для ВУЗов. М.: Академкнига, 2006. 452 с.

2. Кузнецова И. М. Общая химическая технология: материальный баланс химико-технологического процесса. / И. М. Кузнецова, Х. Э. Харлампиди, Н. Н. Батыршин. - Москва: Логос, 2007. - 264 с.

3. Кутепов А.М. Общая химическая технология: учеб. для студентов вузов, обучающихся по специальностям хим.-технол. профиля / А. М. Кутепов, Т. И. Бондарева, М. Г. Беренгартен. - 3-е изд., перераб. - Москва: Академкнига, 2007. - 528 с.

4. Закгейм, Александр Юделевич. Общая химическая технология. Введение в моделирование химико-технологических процессов: учеб. пособие по курсам "Общая хим. технология" и "Моделирование хим.-технол. процессов" для студентов вузов, обучающихся по направлениям "Хим. технология и биотехнология" и "Материаловедение" / А. Ю. Закгейм. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - Москва: Университетская книга: Логос, 2009. - 304 с.

5. Общая химическая технология: учеб. для студентов хим.-технол. специальностей вузов: в 2 ч. Ч. 1: Теоретические основы химической технологии / И. П. Мухленов, А. Я. Авербух, Е. С. Тумаркина, И. Э. Фурмер; под ред. И. П. Мухленова. - Изд.
5-е, стер. - Москва: Альянс, 2009. - 256 с.

6. Общая химическая технология: учеб. для студентов хим.-технол. специальностей вузов: в 2 ч. Ч. 2: Важнейшие химические производства / И. П. Мухленов, А. Я. Авербух, Д. А. Кузнецов и др.; под ред. И. П. Мухленова. - Изд. 5-е, стер. - Москва: Альянс, 2009. - 263 с.

8.1.2 Дополнительная литература

1. Общая химическая технология: Учеб. для хим.-техн. спец. вузов. Ч. 1: Теоретические основы химической технологии / И.П. Мухленов, А.Я Авербух., Е.С. Тумаркина и др. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1984. 256 с.

2. Общая химическая технология: Учеб. для хим.-техн. спец. вузов. Ч. 2: Важнейшие химические производства / И.П. Мухленов, А.Я. Авербух, Д.А. Кузнецов и др. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1984. 263 с.

3. Общая химическая технология / А.М. Кутепов, Т.И Бондарева., М.Г. Беренгартен. 2-е изд. М.: Высшая школа, 1990. 519 с.

4. Основы химической технологии: Учеб. для студентов вузов / И.П. Мух-ленов, А.Е. Горштейн, Е.С. Тумаркина и др. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1991. 462 с.

5. Химические реакторы в примерах и задачах: Учеб. пособие для вузов / Н.Н. Смирнов, А.И. Волжинский, В.А. Плесовских. 3-е изд. СПб.: Химия, СПб. отделение, 1994. 278 с.

Программное обеспечение

ОС Windows, MS Office (Ms Excel).

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

9.1 Общие требования

Мультимедийная лекционная аудитория Фт-229.

Лабораторные работы выполняются в учебных лабораториях, оснащенных соответствующим лабораторным оборудованием и химическими реактивами. Лаборатории Фт- 239, 237, 235, 238, 236, 234, 233, 221.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Рекомендации для преподавателя

Возможно использование любых материалов о химических процессах и технологиях, химических реакторах и сырьевой базе химической промышленности. Возможно использование видеоматериалов с показом работы химических реакторов и протекания химико-технологических процессов.

10.2 Рекомендации для студента

При изучении дисциплины можно пользоваться любыми доступными материалами о химических процессах и технологиях, химических реакторах и сырьевой базе химической промышленности.

10.3 Перечень контрольных вопросов для подготовки к итоговой аттестации по дисциплине

1. Основные критерии классификации реакторов по конструктивным признакам.

2. Технологическая классификация реакторов.

3. Вывод характеристического уравнения реактора идеального вытеснения.

4. Характеристическое уравнение изотермических реакторов с переменным объемом реакционной среды.

5. Характеристическое уравнение реактора идеального смешения. Причины меньшей эффективности РИС перед РИВ.

6. Понятие химического реактора. Требования, предъявляемые к химическим реакторам. Характеристическое уравнение РИС.

7. Характеристика гомогенных процессов. Пути увеличения скорости в гомогенной системе.

8. Основные технологические понятия химико-технологического процесса.

9. Классификация реакторов по тепловому признаку. Адиабатический реактор периодического действия.

10. Характеристика источника или стока.

11. Классификация балансов. Способы представления балансов.

12. Характеристика основного потока.

13. Базовое уравнение реактора для поведения гомогенных процессов. Реактор идеального смешения.

14. Реактор идеального смешения. Первый критерий Дамкелера.

15. Характеристическое уравнение реактора периодического действия с переменным объемом реакционной среды.

16. Законы сохранения в закрытой системе.

17. Характеристика гомогенных процессов.

18. Закон сохранения массы в открытой системе.

19. Характеристика гомогенного катализа.

20. Уравнение неразрывности потока.

21. Технологические показатели каталитических процессов. Зависимость степени превращения от температуры и давления.

22. Доказательство равенства эффективности каскада реакторов смешения реактору вытеснения.

23. Характеристическое уравнение реактора идеального смешения. Причины меньшей эффективности РИС перед РИВ.

24. Закон сохранения массы в открытой системе.

10.4 Перечень ключевых слов дисциплины

Таблица 10.4. Ключевые слова

№ раздела	№ модуля	Наименование раздела	Ключевые слова раздела
		Введение	Предмет химической технологии, микрокинетика, макрокинетика, процессы химической технологии.
		Химико-технологический процесс и его содержание. Основные технологические понятия и определения	Химико-технологический процесс, химические превращения, реагент.
		Периодические и непрерывные процессы.	Открытые системы, закрытые системы, уравнение наразрывности, гомогенные процессы, гетерогенные процессы.
		Кинетика технологических процессов. Величины, описывающие элементарный процесс	Производительность мощность, интенсивность, практический выход, расходный коэффициент, степень превращения, обратимая и необратимая реакция, селективность, порядок реакции, уравнение Аррениуса, каталитический процесс.
		Характеристическое уравнение идеальных типов изотермических реакторов	Базовое уравнение химического реактора, реакторы периодического действия, реактор непрерывного действия, идеальное вытеснение, идеальное смешение, характеристическое уравнение, тепловой баланс.
		Сравнение различных типов химических реакторов	Сырье, подготовка, классификация, обогащение, комплексное использование, виды энергии, энергоемкость производства, возобновляемые, невозобновляемые,
		Классификация реакторов по тепловому режиму.	Неорганические продукты, удобрения, структуры производства, серная кислота, аммиак, азотная кислота, фосфорная кислота

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ... 3

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП.. 3

2.2. Междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами. 3

3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ... 3

4. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ... 4

5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ... 5

5.1 Содержание разделов дисциплины.. 5

5.1.1 Введение. 5

5.1.2 Химико-технологический процесс и его содержание. Основные технологические понятия и определения. 5

5.1.3 Периодические и непрерывные процессы.. 6

5.1.4 Кинетика технологических процессов. Величины, описывающие элементарный процесс 6

5.1.5 Характеристическое уравнение идеальных типов изотермических реакторов. 6

5.1.6 Сравнение различных типов химических реакторов. 6

5.1.7 Классификация реакторов по тепловому режиму. 6

5.2 Разделы дисциплины и виды занятий. 6

6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ И САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА.. 9

6.1. Лабораторный практикум.. 9

6.2. Практические занятия. 10

6.3. Перечень тем рефератов. 10

6.4 Перечень тем домашних работ. 10

6.5 Перечень тем контрольных работ. 10

6.6 Перечень тем расчетных работ. 10

6.7 Перечень тем расчетно-графических работ. 10

6.8 Тематика коллоквиумов. 10

7. Тематика курсового проектирования.. 10

8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.. 10

8.1 Рекомендуемая литература. 10

8.1.1 Основная литература. 10

8.1.2 Дополнительная литература. 11

8.2 Программное обеспечение. 11

9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ... 11

9.1 Общие требования. 11

10. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ... 11

10.1 Рекомендации для преподавателя. 11

10.2 Рекомендации для студента. 11

10.3 Перечень контрольных вопросов для подготовки к итоговой аттестации по дисциплине 11

10.4 Перечень ключевых слов дисциплины.. 13