Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Тверда речовина
-\J
Рис. 1. Напрям потоків: Рис. 2. Схема перехресного потоку
а — прямотечія; б — протитечія
токи реагентів або матеріалів і теплові потоки рухаються під кутом один до одного, то схему процесу називають перехресною (рис. 2).
Прямоточний рух матеріалів і теплових газів створює велику різницю температур і концентрацій на вході в апарат і м'які умови на виході при закінченні процесу. Це дуже важливо, коли готова продукція не витримує високих температур.
Протитечійні схеми процесів у багатьох випадках мають значні переваги перед прямоточними. Протитечійний напрям забезпечує більш певний перебіг процесу, наприклад при розчиненні, вилуговуванні або промиванні твердої речовини, при абсорбції газів рідиною і т. ін.
§ 3. ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ. МАТЕРІАЛЬНІ ТА ЕНЕРГЕТИЧНІ БАЛАНСИ
Початок будь-якого нового виробництва пов'язанйй-3.лрХ!?Кхува«-ням HjKjfojyBgJibiiaj-uacTHiiH,- так і технолоцндо]Ь&шми-виробнедіг&а, з визначенням технологічного режиму кожної стадії виробництва. Для цього вибирають типи основної апаратури і конструкційні матеріали, проводять матеріальний розрахунок, обчислюють матеріальний і енергетичний баланси, на основі розрахунків визначають розміри і кількість апаратів кожного типу.
Першою основною і обов'язковою частиною кожного технологічного проекту є1)матеріальний розрахунок кількісних співвідношень реагуючих _щ%_тобто визначення норм~витрати~ сировЪни.Ивиходу ТїродукцїГ, напівпродуктів та відходів виробництва. Із загального курсу хімії відомо, що такі розрахунки проводять за стехіометричними рівняннями хімічних реакцій. Але при проектуванні виробничої технологічної схеми виникає багато ускладнень, яких не буває при лабораторних дослідженнях, а тим більше прТГтеоретичних розрахунках. Стехіометричні розрахунки ускладнюються насамперед тому, що треба враховувати склад природної сировини, яка на відміну від хімічно чистої речовини має велику кількість домішок. Треба враховувати всі
Таблиця 1. Матеріальний баланс виробництва фосфору (на 1000 кг P)
Прибуток
кг
%
Витрата
кг
%
Фосфоритна руда (28%
10 250
73,5
Фосфор
1000
7,2
P2O5)
Кокс (80% C)
1330
9,5
Ферофосфор
282
2
Пісок (95% SiO2)
2370
17,0
Оксид вуглецю
3668
26,3
та інші гази
Шлак
9000
64,5
Всього
13 950
100
В с ь о г 0
13 950
100
фактори, що впливають на швидкість процесу, ступінь використання робочого часу, змінність роботи, кількість робочих днів протягом року, продуктивність апаратури і її вузькі місця, які не дають можливості максимально використовувати цю апаратуру. В багатьох випадках розрахунки ускладнюються в зв'язку з необхідністю проведення окремо за стадіями безперервного складного процесу.
На виробництві широко використовуються наближені та емпіричні формули, таблиці, діаграми, а також інші способи скорочення і спрощення розрахунків. При розрахунках користуються не тільки хімічними і фізичними, а й технічними та економічними одиницями.
До найважливіших хіміко-технологічних розрахунків належать розрахунки технологічних балансів, під якими_^зуюють^^з^льт_ати розрахунків, що відображують кількість введених і одержаних у виробничому процесі матеріалів і енергії (їх надходження і витрату)л Основними технологічними балансами є Матеріальні, енергетичні та'економічні-балансів—. ~- "
Матеріальний баланс складають на основі матеріального розрахунку як при проектуванні,так і при аналізі роботи підприємства або якоїсь його частинилСкладають матеріальний баланс за рівнянням основної сумарної реакції з урахуванням побічних процесів на підставі закону збереження маси речовини. За цим законом маса речовини, що надходить у вигляді самої сировини або сировини з різними добавками, повинна завжди дорівнювати масі речовин, одержаних у вигляді продуктів, напівпродуктів і відходів виробництв'гк " ~ —--
У загальному вигляді матеріальний баланс можна виразити рівнянням
Ма+Мб+Мв+ .-. = МК + Мя + Мш1 + Мыв+Мые + Мпб + Мт (4)
де М&, M6, Мь — маси речовин, введених у виробничий процес (або в одну з його стадій) чи в апарат; Мк, Mn — маси речовин, добутих внаслідок виробничих процесів; Мка, ММб, Ммв — маси вихідних речовин, що не прореагували; М„б — маси побічних продуктів; Мвт — втрати.
Для складання матеріального балансу треба знати хімічний склад і деякі фізичні" та фізико-хімічні властивості вихідної сировини, напівпродуктів і кінцевих продуктів виробництва.
<t>tpotpocipop 2в2кг(2%)
Фосфор 1000кг(7,2%)
Рис. 3. Діаграма матеріального балансу виробництва фосфору.
Після проведення стехіометричних розрахунків складають таблиці матеріальних балансів. Найчастіше розрахунки роблять за відношенням до 1000 або 100 кг продукції чи сировини.
Матеріальний баланс складають у вигляді рівнянь, таблиць або діаграм. Як приклад можна розглянути спрощений матеріальний баланс виробництва 1000 кг фосфору при електротермічному процесі:
2Ca3 (Р04)2 + 6SiO2 + ЮС = P4 +
