Kimyoviy texnologiyaning jarayonlari va qurilmalari Rejа

Aim.Uz

Kimyoviy texnologiyaning jarayonlari va qurilmalari
Rejа:

• 
  10.1. Jarayonlar klassifikasiyasi va umumiy xarakteristikasi
  
• 
  10.2. Kimyoviy texnologiyaning asosiy jarayonlari: gidromexanik jarayon
  
• 
  10.3. Issiqlik jarayonlari
  
• 
  10.4. Massa almashinish jarayonlari
  

Tayanch so'zlar: agressiv, ginetika, dat chiq, ekzotermik, agent,suspenziya.
10.1. Jarayonlar klassifikasiyasi va umumiy xarakteristikasi
Kimyo sanoatida mahsulot ishlab chiqarish uchun qo'llaniladigan jarayonlar turli xil bo'lib, unda turli agregat holatli xom ashyo, turli ko'rinishli energiya, agressiv va korrozion aktiv moddalar qo'llaniladi. Bu jarayonlarni boshqarish uchun parametrlarini tanlashda yuqori darajada aniqlik, boshqarishni avtomatlashtirish talab etiladi.

Kimyoviy texnologiya jarayonlari kinetik qonuniyatlarga, borish xarakteriga ko'ra 5 guruhga bo'linadi:

- gidromexanik jarayonlar, tezlik gidravlika qonuniyatlari asosida aniqlanadi;

- issiqlik jarayonlari, tezlik issiqlik uzatish qonuniyatlari asosida aniqlanadi;

- massaalmashinish (diffuzion) jarayonlari, tezlik massauzatish qonuniyatlari asosida aniqlanadi;

- mexanik jarayonlar;

- kimyoviy jarayonlar, tezlik kimyoviy kinetik qonuniyatlari asosida aniqlanadi.

Kimyoviy texnologiya jarayonlari tashkiliy-texnik tuzilishga ko'ra davriy va uzluksiz jarayonga bo'linadi.

Davriy jarayon deb jarayonni barcha bosqichlari bir joyda olib borilishiga aytiladi, ya'ni bosqichlar xom ashyoni yuklash, jarayonni olib borilishi va tayyor mahsulotni chiqarib olish bitta qurilmada, lekin turli vaqtda amalga oshiriladi.

Uzluksiz jarayon uchun jarayonni barcha bosqichlari bir vaqtda turli qurilmada amalga oshiriladi.

U yoki bu guruppaga kiradigan jarayon xarakteristikasi jarayonni uzluksizlik darajasi hisoblanadi:

X_узл = (10.1)

Bu erda: g -jarayon davomiyligi yoki xom ashyo yuklangandan tayyor mahsulot chiqarib olingunga qadar kechadigan jarayon uchun lozim bo'lgan vaqt, А Т - jarayon davri yoki bir partiya xom ashyoni yuklashdan ikkinchi partiya xom ashyoni yuklashgacha bo'lgan vaqt. Davriy jarayon uchun Δτ0 demak, Х_узл1 uzluksiz jarayon uchun Δ→ 0 demak, x_узл→ ∞. Ikkala xolat oraligini yarim uzluksiz jarayon egallaydi, bunday holda X_узл=1÷∞.

Kimyoviy texnologiya jarayonida qo'llaniladigan kimyoviy qurilmalar asosiy-kimyoviy reaktorlar (jarayonda kimyoviy o'zgarishlar natijasida xom ashyo mahsulotga aylanadi) va yordamchi, jarayonda qatnashayotgan moddalarni tayyorlash, aralashtirish, ajratishga mo'ljallangan turlarga bo'linadi. Kimyoviy texnologiya jarayonlarini boshqariladigan parametrlariga temperatura, reagent konsentrasiyasi yoki jarayon mahsuloti, konsentrasiyasi, reagentlar sarfi va issiqlik hamda sovutuvchi agentlar sarfi kiradi. Hozirgi vaqtda avtomat boshqarish sistemasi uch sxemadan: parametr o'lchagich (dat chiq), regulyator va boshqaruvchi mexanizmdan tuzilgan. Masalan: reaksiya ekzotermik, sovituvchi agent sarfi o'zgaradi, reaktorda temperaturani boshqarish sxemasi quyidagicha:

reagentlar

10.1 - rasm. Reaktorda temperaturani boshqarish sxemasi:

1- temperatura o'lchovchi dat chiq, 2- temperaturani boshqaruvchi (regulyator),

3-sovutuvchi magistral klapani ( bajaruvchi mexanizm)
10.2. Gidromexanik jarayonlar
Gidromexanik jarayonlar ikki yoki undan ortiq fazadan iborat geterogen sistemada amalga oshiriladi, gidrodinamika qonunlariga bo'yso'nadi. Sistema dispers faza va dispersion muhitdan iborat. Dispersion muhit agregat holati va dispers faza zarrachalari o'lchamiga qarab quyidagi turlarga bo'linadi:

- gaz muhit uchun: chang (5-10 mkm ), tutun (3-5mkm), tuman (0,3 - 3 mkm),

- suyuq muhit uchun: suspenziya ( 0,1- 100 mkm), kolloid eritma (0,1 mkmga ) emul'siya va ko'pik.

- gidromexanik jarayonlarga: cho'ktirish, fil'trlash, mavhum qaynash, suyuq fazada aralashtirish turlari kiradi.

1. Cho'ktirish - bir jinsli bo'lmagan suyuq yoki gaz sistemasidan dispers fazaning suyuq qattiq zarrachalarni ajratish usulidir. Cho'kish tezligi Stoks qonuniga bo'yso'nadi:
U = (10.2)
bu erda: К -doimiylik , sferik formadagi zarrachalar o'lchami 18 ga teng, d - zarracha diametri, р_к — р_с - dispersion muhit va zarrachalar zichligi,

V - dispersion muhit qovushoqligi.

Cho'ktirish jarayoni ta'sir etayotgan kuch turiga ko'ra quyidagicha ko'rinishda bo'ladi:

- tindirish yoki erni tortishish kuchi ta'sirida cho'kish;

- siklonlash va sentrifugalash yoki markazdan qochma kuch ta'sirida cho'ktirish;

- elektrocho'ktirish yoki elektr maydoni ta'sirida cho'kish.

2. Filtrlash - suepenziya, chang yoki tumanlarni g'ovaksimon to'siq yordamida ajratib olish jarayonidir. Fil'tr material sifatida donasimon materiallar (qum, tosh), to'qima, material, g'ovak keramika, plastmassa qo'llaniladi.

Fil'trlash jarayonining harakatlantiruvchi kuchi fil'tr to'siqdan oldingi va keyingi bosimlar farqi yoki fil'tr bosimiga ta'sir etuvchi markazdan qochma kuch hisoblanadi. Shunga asosan filtrlash jarayoni quyidagi turlarga bo'linadi:

- bosim tushishi ta'sirida fil'trlash yoki fil'trdan oldingi va keyingi bosimlar farqi hisobiga filtrlash;

- sentrifuga yordamida fil'trlash, fil'trlovchi sentrifugada hosil bo'ladigan markazdan qochma kuch ta'sirida olib boriladi.

3. Mavhum qaynash - qattiq donasimon material suyuqlik xossasiga yaqinlashtirib olib boriladigan jarayon. Mavhum qaynaydigan sistema qurilma shaklini oladi, truba quvuriga joylashtiriladi, ki chiq zichlikda silkinadi, oquvchan va qovushoq xossaga ega bo'ladi. Mavhum qaynash holatida donasimon material (qurilmaning ko'ndalang kesim yuzasidan o'tadigan) og'irligi qatlamning gidravlik qarshilik kuchiga tenglashadi, ya'ni:

ΔP = (10.3)
10.3 Issiqlik jarayonlari
Issiqlik jarayonlarida tezlik issiqlik kirishi yoki chiqishi tezligi orqali aniqlanadi. Issiqlik jarayonida turli temperaturaga ega bo'lgan ikkita muhit qatnashadi, issiqlik o'z o'zidan yuqori temperaturali muhitdan Т₁ past temperaturali muhitga Т₂

beriladi, ya'ni tengsizlik kuzatiladi Т₁Т₂.

Shuning uchun xam Т₁ temperaturali muhit issiklik tashuvchi deb, Т₂ temperaturali muhit sovuqlik tashuvchi deb ataladi. Kimyoviy ishlab chiqarishda qo'llaniladigan issiqlik

jarayonlari temperaturasi Oْ Q dan ming gradus oralig'ida o'zgarib turadi.

Issiqlik jarayonida berilgan issiqlik miqdori qurilmaning issiqlik berish yuzasiga ko'ra hisoblanadi. Tegishli jarayon uchun birlik vaqt ichida berilgan issiqlik miqdori quyidagi formula orqali aniqlanadi:

Q=Q·ΔT·F (10.4)

Bu erda К -issiqlik berish koeffisienti;

Т -muhit o'rtasidagi o'rtacha temperaturalar farqi, Ғ - issiqlik almashinish yuzasi. Issiqlik jarayonining harakatlantiruvchi kuchi temperatura gradienti hisoblanadi:

ΔТ = Т1 - Т2 (10.5)

Issiqlik jarayonlariga: qizdirish, sovutish, kondenslanish, bug'latish jarayonlari kiradi.

1. Qizdirish - qayta ishlanayotgan materialga issiqlik kiritish yo'li bilan temperatura oshiriladi. Issiqlik tashuvchi qizdirish tabiatiga ko'ra quyidagi turlarga bo'linadi:

- barboter orqali o'tkir suv bug'i bilan qizdirish yoki zmeevik orqali suv bug'i bilan qizdirish,

- yokilg'i gazlar yordamida qurilma devorini qizdirish ;

- qo'shimcha qizdirilgan issiqlik tashuvchi yordamida qizdirish: mineral yog', tuz eritmasi,

turli ko'rinishli elektr pechlarda elektr toki yordamida qizdirish (induksion, yoy, qarshilik),

qattiq donasimon issiqlik tashuvchi yordamida qizdirish, masalan gaz oqimida katalizator yordamida qizdirish.