Technologia chemiczna - wykład

1. Technologia chemiczna - wykład literatura podstawowa: • Podstawy technologii chemicznej. Organizacja procesów produkcyjnych, K.Schmidt-Szałowski, J.Sentek, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2001. • Podstawy technologii chemicznej. Procesy w przemyśle nieorganicznym, K.Schmidt-Szałowski, J.Sentek, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2004. literatura uzupełniająca: • Technologia chemiczna nieorganiczna, J.Kępiński, PWN, Warszawa 1984. • Aparatura chemiczna i procesowa, J.Warych, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 1998. • Chemia cementu, W.Kurdowski, PWN, Warszawa 1991. • Nauka o procesach ceramicznych, R.Pampuch, K.Haberko, M.Kordek, PWN, Warszawa 1992.

2. Proces technologiczny -zorganizowany zbiór czynności zwanych operacjami jednostkowymi alboprocesami jednostkowymi, w wyniku których surowiec zostaje przetworzony w pożądany produkt Układ/ciąg technologiczny -zespół podstawowych aparatów i urządzeń produkcyjnych służących do przeprowadzenia procesu technologicznego, współdziałających ze sobą wg określonego planu Instalacja produkcyjna kompletna aparatura złożona z urządzeń produkcyjnych i pomocniczych -przyrządy do transportowania (przenośniki, pompy) -zbiorniki -aparatura kontrolno-pomiarowa -aparatura sterująca

3. Aparaty i urządzenia używane w instalacjach przemysłu chemicznego Reaktory – aparaty, w których prowadzi się reakcje chemiczne Urządzenia do transportu materiałów: przenośniki, pompy, dmuchawy, rurociągi, itp. Aparaty, w których prowadzi się procesy fizyczne: rozdrabnianie, mieszanie, filtracja, sprężanie gazów, rozpuszczanie, odparowywanie, krystalizcja, absorpcja i desorpcja, destylacja, wymiana ciepła, itp Urządzenia, pomieszczenia i place magazynowe do przechowywania surowców, produktów, półproduktów oraz odpadów: magazyny, składowiska otwarte, zamknięte zbiorniki cieczy i gazów, itp.

4. Trzy poziomy organizacji procesów produkcyjnych w przemyśle chemicznym • Organizacja procesu w pojedynczym aparacie: • czy w trybie ciągłym czy okresowym, • strumienie materiałów – współprąd, przeciwprąd lub inne • Organizacja układu technologicznego złożonego z wielu aparatów (reaktorów), np. • układ szeregowy, równoległy, • jedno- lub wielostopniowy (kaskada), • a także układ o obiegu powrotnym • Organizacja całego przedsiębiorstwa : • wymaga zgrania poszczególnych instalacji • zapewnienie racjonalnej gospodarki surowcami i energią • ochrona środowiska (minimalizacja odpadów)

5. Reakcja A  B prowadzona w: • reaktorach R1.....R3 połaczonych równolegle, • reaktorach R1.....R3 połaczonych szeregowo (kaskada) • obiegu powrotnym; • R – reaktor S - separator

6. Proste reguły, które stosuje się przy opacowywaniu nowych procesów technologicznych oraz przy ocenie trafności przyjętego rozwiązania: • Zasada najlepszego wykorzystania surowców • Zasada najlepszego wykorzystania energii • Zasada najlepszego wykorzystania aparatury • Zasada umiaru technologicznego Celem technologa nie jest uzyskanie ekstremalnych wyników przy rozwiązywaniu zadań jednostkowych, lecz znalezienie optymalnego rozwiązania całego złożonego problemu technologicznego.

7. Reakcja AB prowadzona w reaktorze działającym w trybie: a) okresowym b) ciągłym

8. proces zachodzący w układzie współprądowym – spalanie siarki w strumieniu powietrza • S + O2 = SO2 • P-powietrze • S-stopiona siarka • G-gazy piecowe b) proces zachodzący w układzie przeciwprądowym – absobcja w absorberze z wypełnieniem G – strumień gazu L – strumień cieczy S – składnik absorbowany

9. Reaktor przepływowy: WE[A], GE[A] strumień substratu A wprowadzony do reaktora wyrażony w mol/s lub kg/s W[A], G[A] strumien substratu A w dowolnym miejscu wewnątrz reaktora WY[A], GY[A] strumień nieprzereagowanego substratu Aodprowadzany z reaktora x(AB)stopień przemiany x(AB)kkońcowy stopień przemiany

10. Zależność równowagowego stopnia przemiany x*od temperatury w przypadku reakcji odwracalnych egzotermicznych i endotermicznych

11. Równowaga w układzie CaCO3+CaO+CO2 a) zależność równowagowego ciśnienia cząstkowego CO2 od temperatury b) zależność równowagowego stopnia przemiany od temperatury

12. Reaktor przepływowy o zupełnym wymieszaniu reagentów xo - początkowy stopień przemiany x - aktualny stopień przemiany xk - końcowy stopień przemiany

13. Zależność szybkości reakcji r od stopnia przemiany x w stałej temperaturze reakcja nieodwracalna rzędu 1 reakcja nieodwracalna rzędu >1

14. Zależność szybkości reakcji r od stopnia przemiany x w stałej temperaturze reakcja odwracalna rzędu 1 x* równowagowy stopień przemiany

15. Zależność Arrheniusa: • stałej szybkości reakcji k od temperatury T • km maksymalna wartość k, która (teoretycznie) mogłaby wystąpić w skrajnie wysokiej temperaturze • Zależność Arrheniusa w postaci • ln k – 1/T • przy różnych wartościach energii • aktywacji E1 i E2

16. Energia aktywacji E i E w reakcji odwracalnej A B

17. Rozkład energii E cząsteczek w temperaturze T1 i T2 N – liczba cząsteczek