Справочный центр: 8 (800) 707-37-99

Процессы и аппараты химической технологии

При проектировании установок для проведения типовых процессов химической технологии, выбора принципа расчета и необходимого оборудования основное значение имеют химические процессы.

Основные процессы и аппараты химической технологии

Все справочные данные и общие сведения о химическом производстве содержатся в пособии по проектированию под редакцией Дытнерского Ю.И «Основные процессы и аппараты химической технологии».

В пособии рассказывается:

  • о расчетах теплообменных и массообменных аппаратов;

  • о работе выпарной, ректификационной и адсорбционной установок;

  • о механических расчетах основных узлов и деталей химических устройств;

  • о гидравлических расчетах.

В издании приведены принципы работы установок мембранного разделения и данные по кристаллизации.

Виды химических процессов и технологий

Для производства готовой продукции и промежуточных веществ с помощью химической переработки исходного материала используются разные методики и приборы. В основе большинства операций лежит перенос какого-либо вещества.

Исходя из будущего предназначения и эксплуатации, выделяют следующие типы процессов:

  • гидромеханические используются для механического разделения неоднородных смесей жидкостей и газов, их очистки от твердых частиц, например, отстаивание и осаждение в центрифуге;

  • тепловые, в основе которых лежит перенос тепла (испарение, конденсация, нагревание, охлаждение);

  • массообменные заключаются в переносе вещества с совместным переносом импульса и тепла (абсорбция, адсорбция);

  • химические и биохимические происходят при варьировании химического содержания и свойств (ионные реакции, гликолиз, брожение).

Технологические процессы по длительности подразделяются на:

  • периодические;
  • непрерывные;
  • комбинированные.

Периодические процессы протекают непостоянно, так как происходит цикличное закладывание исходных материалов. Совместная загрузка сырья и выгрузка продукции характеризует непрерывный процесс. Комбинированные процессы состоят из двух типов операций или нескольких раздельных стадий совместно.

В химическом производстве упор делается на использование непрерывных процессов, которые полностью механизированы и управляют с помощью автоматике.

Непрерывные процессы по сравнению с периодическими операциями более практичны. В непрерывном процессе за счет постоянного протекания операций финансовые, ресурсные и трудовые расходы снижены.

Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии

Комплекс мер по бережному и эффективному применению элементов производства составляет энерго- и ресурсосбережение, которое достигаются в результате применения различных методов:

  • уменьшения фондоемкости и расхода готовой продукции;

  • роста продуктивности;

  • увеличения качества продукции.

Ресурсосберегающие мероприятия позволяют обеспечить производство готовой продукции с минимумом применения топлива и другого исходного сырья, компонентов, топлива, воздуха, воды и иных источников для технологических нужд.

К технологиям ресурсосбережения относятся:

  • закрытая система водообеспечения;
  • применение вторичных ресурсов;
  • переработка отходов.

Ресурсосберегающие технологии экономят использование материалов и снижают воздействие вредных факторов производства на окружающую среду.

Проектирование и расчет процессов и аппаратов химической технологии

Расчет химического оборудования и проектирование проходят в следующей последовательности:

  • анализируются исходные данные, выявляется направление течения процесса;

  • составляется материальный баланс и определяются количественные величины материальных потоков. Материальный баланс является тождеством прихода и расхода массовых потоков элементов в одном оборудовании;

  • исходя из теплового баланса, определяют расходы теплоты в реакции или расходы теплоносителей. Тепловой баланс представляет равенство прихода и расхода тепловых потоков в оборудовании;

  • определяется движущая сила процесса исходя из закона равновесия;

  • рассчитывается коэффициент скорости К, который обратно пропорционален сопротивлению соответствующей операции;

  • величину аппарата вычисляют по главной кинетической закономерности. Этим размером чаще всего приходится поверхность аппарата. По расчетной величине с помощью специальных каталогов либо нормалей, выбирают ближайший стандартный типоразмер проектируемого оборудования.

Компании с исследовательскими группами химических процессов

Компании с исследовательскими группами химических процессов – это крупные организации с большим штатом химических экспертов. Одной из таких организация является «Модкон Системс», которая разрабатывает продукцию, ведет техническую политику для обеспечения всех типов исследовательских мероприятий, а также осуществляет комплексную оптимизацию процессов в сфере нефтепереработки, трубопроводов, биотехнологии и химии.

Лабораторный комплекс научно-инжинирингового центра ГК «Миррико» включает исследовательские и испытательные лаборатории, которые разрабатывают новые виды продуктов и технологии для разных целей.

НИЦ ГК «Миррико» включает в себя следующие отраслевые научно-исследовательские лаборатории (НИЛ):

  • НИЛ «Реагенты для бурения и добычи»;

  • НИЛ дивизиона «Добыча»;

  • НИЛ нефтегазопереработки и нефтехимии «Процессы»;

  • НИЛ «Буровые растворы и технологии»;

  • НИЛ «Вода».

Производители химических аппаратов

Для реализации химических превращений в нефтехимической сфере необходимы химические реакторы и аппараты. Химический реактор - это аппарат с тремя стенками, который находится под давлением или вакуумом с разными методами нагрева, обладает быстроходными и тихоходными мешалками. Исходя из величины температуры нагрева и необходимости ее контроля, выбирается теплоноситель.

Завод «ЮВС» занимается разработкой и изготовлением реакторов разных конструкций, исходя из разряда реакции в оборудовании, физического состояния компонентов, необходимого режима теплоты, давления, объема, характера течения процесса.

Для того чтобы ускорить тепловой и массообменный процесс реакторы оснащают дополнительными элементами, которые перемешивают.

Качество выпускаемого оборудования строго контролируется из-за повышенной техники безопасности. Механическая прочность, стойкость к коррозийному действию перерабатываемого сырья и соответствующие физические характеристики являются требованиями, предъявляемыми к химическим реакторам.

Другая компания ООО «СибМашПолимер» рассчитывают и изготавливают химические реакторы, а также дает гарантии на высокое качество производимых аппаратов. Компания осуществляет испытания своей продукции в лаборатории, оснащенной радиографическим контролем аппаратов.

Промышленное объединение «Химстройпроект» производит энергосберегающие и теплообменные аппараты, согласно критериям Технического Регламента Таможенного Союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013).

Факторы выбора технологий и процессов в химической отрасли

Химическая промышленность развивается стремительными темпами, на фоне чего происходит деление технологий на ряд отделов, которые охватывают схожие процессы.

Стоит отметить, что они свойственны только некоторым направлениям этой индустрии. Поэтому основные процессы и аппараты химической технологии имеют свои особенности и специфику. Однако независимо от деления на категории существуют и общие варианты.

Множество технологических процессов делают возможным объединение в различные категории для рассмотрения общих начал, лежащих в их основе. При этом для определения конкретного типа оснащения существуют важные факторы. Ими являются непосредственно свойства средств, составов, которые участвуют в процессе.

Также сюда можно отнести:

  • агрегатное состояние;
  • температурные показатели;
  • тепловой эффект;
  • давление;
  • интенсивность обмена теплом.

Каждый из этих факторов оказывает своеобразное воздействие.

Категории процессов и технологий химических аппаратов

До сегодняшнего дня четко установленной классификации химической технологии, а точнее ее процессов, не существует. Исходя из этого, их деление происходит в зависимости от основных закономерностей, которые характеризуют протекание процессов.

Так, заслуживают внимания следующие категории:

  • гидродинамические;
  • тепловые;
  • диффузионные;
  • холодильные;
  • химические;
  • механические.

Виды химических технологий

Также процессы и аппараты химической технологии могут классифицироваться еще на три сегмента: периодическими, непрерывными и комбинированными.

Первая группа отличается тем, что отдельные стадии протекают в одном месте, при этом их состояние во времени является неустановившимся. Такие процессы происходят в аппаратах, где конечный продукт выгружается через определенные промежутки. При этом процедура может осуществляться как полностью, так и частично. Когда аппарат разгружен, то в него закладывают новую порцию сырья, после чего цикл повторяется снова.

Во время протекания периодических процессов физические величины и параметры могут изменяться. Они непосредственно характеризуют операцию и состояние веществ. При этом изменения могут происходить вне зависимости от точки массы материала, что обрабатывается, или в любом сечении аппарата.

В случае с непрерывным процессом все стадии отличаются единством времени их протекания. Состояние в данной ситуации характеризуется установившимся типом. При этом также непрерывно происходит отбор конечных продуктов. По сравнению с первым вариантом в данном случае главным отличием является то, что физические параметры и величины остаются практически неизменными в любой точке материала и сечении аппарата.

Следует уделить внимание также и комбинированным процессам. Главная особенность заключается в том, что процесс может совмещать несколько вариантов. К примеру, он является непрерывным, а несколько его стадий – периодические. Или же ситуация выглядит иным образом. Процесс является периодическим, а несколько его этапов – непрерывные.

Из всего вышеперечисленного можно сравнить все три категории. Так, вторая группа отличается существенными преимуществами по сравнению с первой и третьей.

Аппараты химической отрасли непрерывного типа

Процессы и аппараты химической технологии непрерывного типа характеризуются:

  1. Возможностью выполнения полной механизации и автоматизации. Это значительным образом позволяет сократить число работников на производстве, что существенно упрощает осуществление операций.

  2. Однородностью конечных продуктов. Также при этом может быть максимально улучшено качество изделий.

  3. Компактными габаритами оснащения, которое эксплуатируется для выполнения основных операций. Это способствует сокращению капитальных затрат и расходов на ремонтные работы.

Именно поэтому практически все предприятия стремятся к переходу на непрерывное производство.

Больше о процессах и аппаратах химической промышленности можно узнать на ежегодной выставке «Химия» в «ЦВК Экспоцентр»

Сушка и приемка лекарственного растительного сырья
Полимерное сырьё
Химическая технология материалов