Химиялық технологияның теориялық негіздері Негізгі технологиялық түсініктер және анықтамалар

1.2 Химиялық өндіріс және химия-технологиялық процесс 
Негізгі химиялық өндіріс шикізатты тұтыну өнімдеріне дейін өңдеуге 
арналған бір бірімен байланысқан технологиялық процестер мен 
аппараттардың көптеген сандарының жиынтығы болады. 
Химиялық 
өндіріс 
келесі 
талаптар 
сақталатындай 
болып 
ұйымдастырылуы тиіс: 
- қажетті өнімді алу; 
- экологиялық қауіпсіздік; 
- жабдықтауды эксплуатациялаудың қауіпсіздігі және сенімділігі; 
- шикізат пен энергияны максималды қолдану; 
- еңбектің максималды өнімділігі. 
Химиялық өндірістің өндірістік бірлік ретінде жұмыс істеуін қамтамасыз 
ететін құрамы: 
- химиялық өндірістің өзі; 
- шикізаттың, өнімдердің және басқа материалдардың қоймалары; 
- шикізатты, өнімдерді, көмекші материалдарды, аралық заттарды, 
қалдықтарды тасымалдауды ұйымдастыру жүйесі; 
- қосымша ғимараттар мен құрылыстар; 
- өндірістік бөлімшенің қызмет көрсетуші қызметкерлері; 
- басқару, қамтамасыз ету және қауіпсіздік жүйесі. 
Әрбір химиялық өндірістің құрамына келесі міндетті компоненттер креді: 
- өңдеуге келетін шикізат; 
- өндірістің жұмысын қамтамасыз ететін энергия; 
- технологиялық процесті қамтамасыз ететін су; 
- өндіріс өнімдері (негізгі және қосымша); 
- өндіріс қалдықтары; 
- химиялық аппаратура. 
Химиялық өндірістерді орналастыру кезінде шикізат және энергия 
көздеріне және өндірілетін өнімді тұтынатын аудандарға максималды жақын 
орналасуын, 
сонымен 
қатар 
басқа 
региондармен 
экономикалық 
байланыстардың болуын ескереді. Химиялық өндірістің жалпы схемасы 
төменде көрсетілген (1.1-сурет).
1.1-сурет – Химиялық өндірістің жалпы схемасы 
Химиялық өндіріс бір-бірінен кейін жүретін негізгі үш сатыдан тұрады: 
- шикізатты химиялық өңдеуге дайындау; 
- дайындалған шикізатты реакция өнімдеріне дейін химиялық өзгертулер; 
- мақсатты өнімді реакциондық қоспадан бөліп алу және оны тазарту. 

Химия-технологиялық процесс (ХТП) дайын өнімді алу үшін химиялық, 
физика-химиялық және басқа операциялардың бір бірімен байланысқан және 
белгілі бір ретпен орындалатын жиынтығы болып табылады. Ол бүтіндей 
өндіріс үшін немесе өндірістің жеке сатылары үшін құрастырылуы мүмкін. 
Бұл схемада берілген (1.2-сурет)
ХТП-тің бірінші және үшінші сатылары физикалық және физика-
химиялық процестер болады, ал екінші саты химиялық процесс болады. 
Химиялық технологияның процестерін оларды сипаттайтын кинетикалық 
заңдылықтарға байланысты 5 топқа бөлуге болады: 
1) жылдамдығы гидравлика заңдарымен анықталатын гидромеханикалық 
процестер, оларға тұндыру, сүзу, араластыру процестері жатады; 
2) жылуалмасу заңдарымен анықталатын жылу процестері – жылыту, 
салқындату, конденсациялау, суалту; 
3) 
масса 
тасымалдау 
заңдарымен 
анықталатын 
массаалмасу 
(диффузиялық) процестері, – абсорбция, адсорбция, ректификация, 
экстракция, кептіру; 
4) механика заңдарымен анықталатын механикалық процестер - 
тасымалдау, пішіндері мен мөлшерлерін өзгерту, қысу және кеңейту, 
араластыру және бөлу;
5) жылдамдығы химиялық кинетика заңдылықтарымен анықталатын 
химиялық процестер. Бұл процестердің ішінде ерекше топты каталитикалық 
процестер құрайды. 
А1 – шикізат, А – тазартылған шикізат, (В+Д) – реакциондық қоспа, В1 – 
мақсатты өнім, Д1 – жанама өнім 
1.2-сурет – Химия-технологиялық процесс 
Физикалық операцияларды жүргізген кезде жүретін процестер 
«Процестер және аппараттар» курсында қарастырылады. «Жалпы химиялық 
технология» курсында реакторларда жүретін химиялық процестердің 
теориялық негіздері, сонымен қатар химия-технологиялық процестерді 
безендіру және ұйымдастыру тәсілдері оқытылады. 
Химиялық кәсіпорында қолданылатын процестер әртүрлі болады. Оларда 
әртүрлі агрегатты күйдегі шикізат, энергияның әр түрлері қолданылады. 
Химиялық процестерге заттардың химиялық құрамының түбегейлі 
өзгеруін тудыратын процестер жатады. 
Химиялық процестер – химия-технологиялық өндірістің небары маңызды 
сатысы болады. Олар өндірістік процестің негізгі аппараттарында – химиялық 
реакторларда жүреді. 
Реактордағы химия-технологиялық процесс негізгі үш сатыдан тұрады: 

1) реакция 
аймағына әрекеттесетін компоненттерді молекулалық 
диффузиямен немесе конвекциямен әкелу. Компоненттерді интенсивті 
араластыру кезіндедегі конвективтік тасымалдау турбулентті диффузия деп 
аталады; 
2) бірізді немесе параллельді жүретін және негізгі және жанама өнімнің 
(негізгі өнімдердің бастапқы заттармен немесе қоспалар реакцияласу 
салдарынан) немесе қалдықтар мен өндіріс қоқыстарының түзілуіне әкеле 
алатын химиялық реакциялардан; 
3) реакция аймағынан өнімдерді әкету реакция аймағына әрекеттесетін 
компоненттерді әкелу тәрізді диффузиямен немесе конвекциямен, ал кейбір 
жағдайда бір фазадан екінші фазаға (газ, сұйық, қатты) өтумен орындалады. 
Процестің қосынды жылдамдығы осы элементарлы сатылардың 
жылдамдығымен анықталады. Әдетте олар әртүрлі жылдамдықпен жүреді, 
сондықтан технологиялық процестің жалпы жылдамдығын осы үш сатының
біреуінің жылдамдығы лимитирлейтін болады және бұл саты басқа 
сатылардан баяу жүреді. 
Егер химиялық реакциялар баяу жүретін болса, онда процесс 
кинетикалық аймақта жүреді. Химиялық реакциялардың жылдамдығын 
арттыру үшін технологтар бастапқы заттардың концентрациясын, 
температураны көтеруге талпынады, катализаторлар қолданады. 
Егер жалпы жылдамдықты реакция аймағына әрекеттесетін заттарды 
әкелу немесе дайын өнімді әкету лимитирлейтін болса, онда процесс 
диффузиялық аймақта жүреді. Диффузия жылдамдығын арттыру үшін 
интенсивті араластыру, температура, концентрациялар, жүйені көпфазалыдан 
бірфазалыға ауыстыру қолданылады. 
Химиялық технологияның негізгі заңдылықтарын білу технологқа 
процесс үшін оптималды жағдайлар жасауға, оны максималды шығыммен 
небары тиімді жағдайлар орнатуға, жоғары сапалы өнім алуға мүмкіншілік 
береді. 
Химиялық процестердің негізгі заңдылықтарына аса көңіл аудару қажет, 
себебі олар ХТП-тің негізгі элементі болып табылады. Сондықтан химиялық 
реакциялардың кейбір ерекшеліктерін қарастыру қажет. 
ХТП құрастыру үшін химиялық реакциялардың жіктелуі аса маңызды 
болады: 
1) фазалық күйі бойынша, себебі гомогенді жүйелерде реакция небары 
жылдам жүреді, процестің механизмі және оны басқару небары қарапайым, 
сондықтан технологтар заттарды бірфазалы күйге ауыстыруға талпынады; 
2) уақыт бойынша жүру шарттары бойынша – бұны аппараттың 
(реактордың) құрылысы анықтайды. Гетерогенді жүйелерде процестер тура 
ағысты, қарсы ағысты және айқасқан ағысты болып бөлінеді; 
3) реагенттердің жанасу түрі бойынша – гетерогенді процестер небары 
кең таралған және диффузиялық сипатқа ие болады. Процесс газ немесе 
сұйықтық қатты кеуекті дененің бетімен әрекеттескен кезде өте қиындайды. 
Әрбір ХТП үшін технологиялық тәртіптің оптималды параметрлерін 
көрсетумен нақты технологиялық регламент құрастырылады. 

Процестің жылдамдығына, алынатын өнімнің шығымына және сапасына 
әсер ететін негізгі факторлар жиынтығы технологиялық тәртіп деп аталады. 
Технологиялық тәртіп параметрлеріне жатады: температура, қысым, 
катализаторды қолдану; оның белсенділігі, әрекеттесетін заттардың 
концентрациясы, оларды араластыру әдісі мен дәрежесі. 
Технологиялық тәртіп параметрлері аппараттардың (реакторлардың) 
конструкциясын анықтайды. 
Технологиялық тәртіп параметрлерінің оптималды мәніне аппараттардың 
максималды өнімділігі (қуаттылық) жатады. 
Реакторлардың конструкциясына сонымен қатар реагенттерді араластыру 
тәсілі мен дәрежесі де әсер етеді, ал бұл олардың агрегаттық (фазалық) күйіне 
тәуелді болады. Өңделетін заттардың агрегаттық күйі оларды өңдеу әдістерін 
және аппараттардың констуркциялау принциптерін анықтайды. 
Сонымен қатар бірқатар өндірістерде химиялық реакциялардың жылу 
эффектілері өндірістің технологиялық схемасын және реактордың 
конструкциясын анықтайды. 
Технологиялық схемада химиялық реактор басқа аппараттармен – 
шикізатты дайындау, реакциондық қоспаны бөлу, тазарту және т.б. 
байланысқан.
Химиялық технологияда оқытылатын негізгі объектілер – химия-
технологиялық процестердің тепе-теңдігі және жылдамдығы. Гомогенді және 
гетерогенді жүйелердегі процестердің тепе-теңдігін және жылдамдығын 
басқаратын заңдылықтар өте көп айырылады. 

жүктеу/скачать 0.8 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: