Технологические процессы. Общие сведения

Процессам производства, или способом производства, называют совокупность всех операций, которые производят с сырьем до получения из него продукта. Операции обычно включают целый ряд физико-химических процессов и протекают в аппаратах, машинах или вне технологического оборудования на специально отведенных площадках.

Производительностью цеха (установки, агрегата, машины или аппарата) называют количество фактически выработанного продукта (или переработанного сырья) в единицу времени.

Для проведения любого технологического процесса необходимы вещества и материалы, которые подвергаются обработке, энергия, аппараты и машины, при помощи которых реализуются процессы, а также трудовые затраты. При проектировании производств выполняются расчеты технологических процессов и аппаратов с целью обоснования оптимальных размеров технологического оборудования и режимов его работы, определения расходов топлива, воды и водяного пара, электроэнергии, катализаторов и прочих материалов, выбора рациональной конструкции аппаратов и материалов для их изготовления. В основном производится три вида расчетов.

Технологические расчеты выполняются на основании материальных и энергетических балансов и производятся с целью обоснования рабочих параметров процесса (давления, температуры, объемной скорости и др.), определения расхода исходных материалов и выхода готовых продуктов, реакционных объемов и производительности аппаратов.

С помощью гидравлических расчетов определяют размеры рабочих сечений оборудования и необходимые для обеспечения работы аппаратов перепады давления.

Механические расчеты аппаратов и машин (расчеты на прочность) обосновывают выбор материалов для их изготовления, особенности конструктивного устройства, рабочие параметры и условия.

Технология как наука базируется на химических, физико-химических и физических закономерностях. Химические уравнения применяются для стехиометрических и термохимических расчетов. Термодинамические расчеты показывают направление протекания процессов при конкретных технологических параметрах, позволяют определить его тепловой эффект, степень превращения исходного сырья в готовую продукцию. Кинетические закономерности отражают течение процесса во времени. Их используют для оптимизации технологических процессов, выбора рациональных конструктивных и технологических решений.

Химический технологический процесс складывается из целого ряда физических и химических явлений. Химико-технологические процессы делятся на обратимые и необратимые. Необратимые процессы протекают в одном направлении, а в обратимых устанавливается равновесие, при котором скорости прямого и обратного процессов становятся равными, а соотношение компонентов в системе остается неизменным при неизменных условиях протекания процесса.

Направление изменений в реакционной системе определяется принципом Ле-Шателье, выражающим второй закон термодинамики. Согласно принципу Ле-Шателье, в системе, выведенной из состояния равновесия, самопроизвольно происходят изменения, которые направлены к ослаблению воздействий, выводящих систему из равновесия. Равновесное состояние в системе достигается обычно по истечении довольно значительного промежутка времени.