Общие положения. Вусловиях современного производства профессиональные обя­занности аппаратчика и оператора нефтепереработки включают в себя локальный контроль и управление

ВВЕДЕНИЕ

Вусловиях современного производства профессиональные обя­занности аппаратчика и оператора нефтепереработки включают в себя локальный контроль и управление производством, поддер­жание на должном уровне технологических и технических пара­метров процесса, участие в подготовке документации для прове­дения необходимых ремонтных операций, что требует определен­ных знаний в области техники и технологии, а также владения методами расчета основного технологического оборудования.

Эти вопросы отражены в курсе «Процессы и аппараты хими­ческой технологии», базирующемся на законах естествознания. Его можно считать одним из основных при получении начального профессионального образования соответствующего профиля.

История возникновения этого курса восходит к 1909 г., когда профессор Петербургского технологического института А. К. Круп­ский опубликовал трактат, посвященный «проектированию хи­мической технологии», в котором сформулированы наиболее важ­ные направления в данной области. В качестве самостоятельной дисциплины указанный курс был прочитан в 1912 г. профессором И. А. Тищенко, а основные методологические направления его развития в дальнейшем были сформулированы Д. П. Коноваловым, К. П. Павловым и другими учеными.

В настоящее время курс «Процессы и аппараты химической технологии» позволяет проанализировать технологический про­цесс, опираясь на законы физики и химии, найти его оптималь­ные параметры, провести технически грамотный подбор и обо­снованный расчет аппаратуры.

РАЗДЕЛ I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

О ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

Г л а в а 1

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Химико-технологический процесс представляет собой совокуп­ность ряда операций, в результате выполнения которых исходное вещество превращается в конечный продукт, Такой процесс явля­ется сложной цепочкой взаимосвязанных технологических опера­ций, каждая из которых важна и необходима.

Процессы химической технологии в зависимости от законо­мерностей их протекания можно условно разделить на пять групп.

К первой группе относятся механические процессы:, измельчение, транспортирование, сортировка и смешивание твердых материалов.

Вторая группа — гидромеханические процессы, интенсивность которых определяется законами гидродинамики — законами о движении жидкостей и газов. Это процессы перемещения жидко­стей; сжатия и перемещения газов; осаждения частиц в поле силы тяжести, электрическом поле и под действием центробежной силы; фильтрования за счет разности давлений; псевдоожижения час­тиц твердого материала.

Третья группа — тепловые процессы, скорость протекания ко­торых зависит от скорости теплопередачи. В данную группу входят процессы нагревания, выпаривания, конденсации, охлаждения, в том числе до температуры более низкой, чем температура окру­жающей среды (холодильные процессы).

Четвертая группа включает в себя массообменные процессы, ско­рость протекания которых зависит от скорости массопередачи. Это процессы абсорбции, адсорбции, перегонки, ректификации, эк­стракции, кристаллизации, сушки и др.

И наконец, пятая группа — химические процессы, при осуще­ствлении которых происходит превращение веществ с изменени­ем их свойств. Скорость протекания этих процессов зависит от характерных для них кинетических закономерностей.

Для каждой группы процессов существует определенный класс аппаратов, все многообразие которых можно представить следую­щим образом:

1) машины для измельчения, классификации, дозирования и перемещения материалов;

2) аппараты для проведения гидромеханических процессов;

3) аппараты для осуществления тепловых процессов;

4) массообменные аппараты;

5) химические реакторы.

Для выполнения технологического процесса аппараты объеди­няют в технологическую цепочку, причем в ее состав могут быть включены аппараты, принадлежащие разным классам.

Технологический процесс может быть организован в периоди­ческом или непрерывном режиме.

При периодическом процессе все его стадии осуществляются в одном аппарате, но в разное время. Например, сначала загружают исходное сырье, затем перемешивают и нагревают смесь и по окон­чании процесса опорожняют реактор. В таком режиме последова­тельно проводят все технологические операции, каждая из кото­рых требует строгого соблюдения временных параметров процес­са и применения большого числа реагентов. Как правило, произ­водительность периодических процессов невелика.

При непрерывном процессе загрузка сырья, протекание процес­са и выгрузка продукта происходят одновременно, но в разных аппаратах.

Осуществление процесса в непрерывном режиме обеспечивает ряд преимуществ: появляется возможность использовать специ­альную аппаратуру для каждой стадии процесса, добиться его ста­билизации во времени, улучшить качество продукта и предусмот­реть автоматизированное управление процессом.

Основной целью расчета химико-технологического процесса яв­ляется определение массовых потоков перерабатываемых сред, энергетических затрат на проведение процесса, а также основных размеров применяемых машин и аппаратов. Конечная цель расче­та — нахождение оптимальных условий осуществления процесса и минимизация необходимых для этого затрат.

Существует определенный подход к анализу процесса. На ос­новании закона сохранения массы выводят уравнение материаль­ного баланса