Kimyo texnologiyasida fizik kimyoviy qonuniyatlar. Kataliz jarayonlari

Загружено в:

20.11.2024

Скачано:

0

Размер:

2450.4326171875 KB

Скачать

4-Mavzu: Kimyo texnologiyasida fizik kimyoviy qonuniyatlar.
Kataliz jarayonlari.
Reja:
1.Texnologik sistema haqida ma’lumot.
2. Material va energitek balans tushunchalari.
3.Reaktor va uning turlari.
4.Katalizator va kataliz jarayonlar.

Kimyoviy texnika rivojlanishi o‘zaro bog‘liq bo'lgan quyidagi yo'nalishlardan iborat;
1) kimyoviy texnologik sistema va apparatlaming quvvati va ishiab chiqarish
ko‘lamini oshirish;
2 ) apparatlar (qurilmalar) ishini intensivlash;
3) energiya sarfmi kamaytirish va kimyoviy reaksiya issiqligi (energiyasi)dan to‘la
(maks.) foydalanish;
4) ishiab chiqarish bosqichlarini kamaytirish va siklik (yopiq) sistemaga o'tish;
5) davriydan to'xtovsiz jarayonlarga o'tish;
6 ) ishiab chiqarishni mexanizatsiyalash va avtomatlashtirish
•
Kimyoviy texnologik tizimlar miqdorini ko‘paytirish emas, balki texnologik tizim
quvvatini hisobga oladi.
•
Apparatlami yig'ishning foydali afzalligi shuki, uning qurilish (konstruksiya)ni
deyarii o'zgartirmasdan uning hajmini kattalashtirish (kengaytirish) apparatining
ishchi hajmiga proporsional ravishda uning mahsuldoriigini ishlab chiqarish
demakdir.

Vaqt (τ) birligi ichida ishiab chigarilgan mahsulot miqdori mahsuldorlik
(unumdoriik) - M deb ataladi ( kg/s, t/s ):
M = G/c
yoki mahsulot hajmda o'lchansa (m 3
/s):
M = V
n /c
Apparatlaming hajmini oshirish ham ma’lum darajagacha sam ara
beradi. Haddan tashqari hajmini oshirish va tuzilishini
murakkablashtirish uni boshqarishni qiyinlashtirishi mumkin.
Shuning uchun apparatlaming ishlashini intensivlash hisobiga ulaming
mahsuldoriigini oshirish samaraliroq hisoblanadi.

Apparatlar mahsuldorligining o‘lchamini belgilaydigan kattalikka nisbati
apparat ishi intensivligi deyiladi (hajmga yoki yuzasiga nisbati):

Apparatni intensivlashtirishga ikki yo‘l bilan е rishiladi:
1) Mashina va apparatlarning tuzilishini o‘zgartirish va
takomillashtirish.
2) Bu apparatlardagi texnologik jarayonlami takomillashtirish.
Apparatlar intensivligi jarayon tezligiga proporsionalligini hisobga olib,
texnologik jarayon kinetikasini o‘rganib, mos ravishda apparat tuzilishi va
texnologik tartib o‘zgartiriladi.
Texnologik tartib (rejim) tanlash jarayonida temperaturani o'zgartirish ,
bosim yoki vakuumda olib borish , katalizatorlar ishlatish , energiyani
tejash (kimyoviy reaksiya issiqligidan maksimal foydalanish, gidravlik
qarshiliklami kamaytirish, aralashtirgich va haydagichlardan samarali
foydalanish va boshqalar), ishlab chiqarish jarayonlari bosqicharini
kamaytirish va siklik (yopiq) sistemalarga o‘tish, uzlukli jarayondan uzluksiz
jarayonlarga o‘tish, jarayonlami mexanizatsiyalash va avtomatizatsiyalash
asosiy vazifalardan hisoblanadi.

Texnik progress asosida jarayonlami intensivlash mahsulot sifatini va mehnat
unumdorligini oshirish, ya’ni mahsulot tannarxini pasaytirish bilan bog‘liq
ravishda olib boriladi.
Kimyoviy ishlab chiqarishda jarayonlar — materiallar balansi.
Sanoat apparatlari va borliq kimyoviy-texnologik sistemalar ish lab turgan
ishlab chiqarish tajribasi asosida yoki kimyoviy tex
nologik qonuniyatlarga
monand laboratoriyada o‘tkazilgan ilmiy tadqiqotlarga asosan ishlab chiqiladi.
Yangi ishlab chiqarishni tashkil etishda bajariladigan ishlar tex
nologik,
konstruktiv (tuzilish) va texnik-iqtisodiy hisoblardan iborat bo'lib, bunda
muhandis-texnologlar, loyihalash muhandislari, muhandis-iqtisodchilar,
energetiklar, santexniklar va quruvchi muhandislar ishtirok etadi.

•
Zaruriy ko‘rsatkichlari: Vazirlik, boshqarmalar yoki korxona (agar qayta
ta’mirlash, texnologik jarayonni o'zgartirish bo‘lsa) talabiga asosan ilmiy tadqiqot
institutlari yoki yangi texnologiya egasi (mualliflari) yangi korxona yoki sexni
qurish uchun zaruriy ko'rsatkichlami taqdim etadi.
Masalan: Sexni loyihalash ko‘rsatkichlari quyidagicha bo‘lishi mumkin:
1) sexning qurilish joyi;
2) ishlab chiqarish mahsuldorligi;
3) xom ashyo sifati va tarkibi;
4) mahsulot turlari;
5) ishlab chiqarish texnologik sxemasi;
6 ) texnologik tartib (rejim) ko'rsatkichlari;
7) texnologik mashina apparatlar va ulaming materiallari;
8 ) nazorat sxemasi va jarayonni boshqarish;
9) avtomatik boshqarish va boshqa zaruriy hujjatlar.

Texnologiyani boshqarish uchun jarayonlar reglamenti , texnik shartlar va boshqalar
tavsiya etiladi.
Ishlab chiqarish texnologik sxemasini tuzib chiqib, xom ashyo, yarimmahsulot va
mahsulot yo'nalishlari va miqdorlari aniqlangach, material va energetik balanslar
aniqlanadi.
Material va energetik balanslar hamda matematik modellash yangi ishlab chiqarishni
loyihalash yoki harakatdagi ishlab chiqarishni tahlil qilish uchun tuzilishi mumkin.
Material balans - massalar saqlanish qonunining moddiy ifodalanishi bo'lib, har
ganday yopiq sistema o'zaro ta’sir qiluvchi moddalar miqdori, ta’sirlashuvda hosil
bo'lgan moddalar miqdoriga teng bo'ladi.
Material balans tuzilganda xom ashyodagi qo'shimchalar bilan ketadigan
ikkilamchi jarayonlar e’tiborga olinmay, asosiy moddalar e’tiborga olinadi.
Moddalar massasini aniqlashda qattiq, suyuq va gaz fazalari hisoblanadi va balans
quyidagicha ifodalanadi:

Material balans moddalar sarfi yoki hosil bo‘lishi ma’lum vaqt birligi
ichida hisoblanadi .

Kimyoviy ishlab chiqarishda jarayonlarning energetik balansi
Reaktorlarni hisoblashda boshlang'ich tenglama bo‘lib, issiqlik o'zgarislilarini
e’tiborga olgan issiqlik balansi tenglamasi hisobla nadi.
U odatda reaksion aralashmadagi biror tashkil etuvchi (komponent) modda
bo'yicha tuziladi.
Issiqlik balansini umumiy ko‘rinishda quyidagicha yozish mumkin:

Reaktorga xom ashyo bilan kirayotgan issiqlik bilan undan reaksiya natijasida
isigan modda — mahsulot bilan chigayotgan is siqlik o'rtasidagi farq konvektiv
issiqlik oqimi deyiladi va quyidagicha yoziladi:

•
Kimyoviy reaktor — bu kimyoviy ishlab chiqarishning asosiy apparati
(qurilmasi)dir. Iqtisodiy va ekologik samara ko‘p hollarda uning tuzilishi va
ishlash ko‘rsatkichlariga bog‘liq.
•
Kimyoviy reaktorlar nazariyasi - bu kimyoviy texnologiyaning shunday
bo‘limiki, bunda kimyoviy reaksiyalami muvofiqlashtirish masalalari ko‘rib
chiqiladi.
•
Bu sohaning vazifasi reaktorlami hisoblash usullari va ular asosida reaktorlami
loyihalashdir.
•
Kimyoviy reaktorlar sinflari. Kimyoviy reaktorlami sinflarga bo'lishda
quyidagilar ahamiyat kasb etadi:
1.Reaktorda kechadigan jaryonlar:
a) davriy; b) uzluksiz; v) yarim uzluk li.
2.Ta’sirlanuvchining harakat tartibi:
a) Ideal siqib chigaruvchi reaktorlar. b) Ideal aralashtiruvchi reaktorlar.

Siqib chigaruvchi reaktorlar ko‘pincha quvurli reaktorlar deb ataladi, chunki ulaming tuzilishi
- shakli quvurga o‘xshaydi.
Aralashtiruvchi reaktorlar esa ma’lum hajmga ega bo‘ladi, ba’zan ular kubli reaktorlar
deyiladi
2. Issiqlik tartibi (rejim)ga ko'ra quyidagicha turlanadi:
a) adiabatik tartibda ishlaydigan reaktorlarda tashqaridan is siqlik almashish jarayoni sodir
etmaydi, kimyoviy reaksiya issiqligi kimyoviy reaksiya uchun xizmat qiladi.
b) Izotermik tartib — bu reaktorlarda issiqlikni berish yoki pasaytirish (sovutish) yordamida
doimiy haroratni saqlab turadi.
v) Politropik tartib — bu reaktorlarda harorat doimiy emas, bunda bir qism issiqlik beriladi
yoki olib turiladi.
3. Reagentlarning (ta’sir etuvchilaming) fazaviy holatiga bog'liq ravishda turli reaktorlar
ishlatiladi:
a) Gomogen jarayonlar reaktorlari.
b) Geterogen nokotalitik jarayonlar reaktorlari (G-K, S-Q, G-S va S-S).
v) Geterogen-katalitik jarayonlar uchun reaktorlar.

Reaktorlarni hisoblash uchun ma’lumotlari:
Reaktorlami yasash jarayoni gidrodinamik modelni ishlashdan boshlanadi.
So‘ngra ki myoviy reaksiya kinetikasi , issiq almashish va massa almashish
jarayoni o'rganiladi.
Differensial shakldagi kinetik tenglamalar reaktorining umumiy hajmi
bo'yicha integrallashtiriladi.
Bu holatda ko'pincha qiyinchilikka duch kelinadi, chunki tarkib va reaksiya
aralashmasi harorati reaksiyaning termodinamik holatiga hamda tashqi issiqlik
almashishiga, moddalaming reaktor hajmi bo‘yicha taqsimlanishiga -
reaktorda suyuqlik harakatiga va reaktoming geometrik tuzilishiga bog'liq
bo'ladi.

Shuning uchun reaktoming o’chamini va tuzilishini aniqlashda ko‘p holat va
sharoitlami e’tiborga olish zarur, jumladan:
1. Kimyoviy reaksiya, massa almashish va issiqlik almashish jarayonlari
tezligi va boshqa faktorlaming aniq o‘lchamlari.
2. Tashqi omillar - reaktoming gidrodinamik holatini belgilaydigan reaktor
modeli.
Kimyoviy jarayon tezligiga massa almashish hamda issiqlik al mashish ta’sir
etadi.

Reaktorlarga nisbatan quyidagi talablar joriy qilingan:
1. Reaksion hajmi birligi bo'yicha yuqori mahsuldorlik.
2. Eng kam energetik xarajat.
3. Murakkab jarayonlarda yuqori selektivlik (ajratib olish).
4. Ishlatishda soddalik.
5. Tayyorlashning osonligi va texnika xavfsizligi.
6 . Boshqarishning osonligi va texnologik jarayonlarning turg'unligi.
7. Mahsulot tannarxining pastligi - arzonligi.

•
Kataliz so‘zi grekcha bo‘lib, uning ma’nosi parchalanish yoki emirilish demakdir.
Lekin katalizator tushunchasi butunlay boshqa ma’noni bildiradi.
•
Reaksiyani tezlatuvchi moddalar katalizatorlar deb, ular ishtirokida boruvchi
reaksiyalar esa katalitik reaksiyalar va bunday reaksiyalarni borish hodisasini
kataliz deb ataladi.Kataliz xodisasi tabiatda juda ko‘p uchraydi.
•
O‘simlik va hayvon organizmidagi ko‘pchilik jarayonlar biokatalizatorlar
(fermentlar) ta’sirida bo‘ladi.
•
Bunday katalizatorlarning ba’zilari qadim zamonlarda ham ma’lum bo‘lib, ularni
inson o‘z ehtiyoji uchun (masalan, hamir oshirish, uzum va mevalarni bijg‘itib
spirtli ichimliklar va sirka olish uchun) foydalanganlar. XVII asrda kimyo fani
taraqqiy etishi natijasida sanoat maqsadlari uchun sun’iy katalizatorlar yaratildi.
Hozirgi vaqtda katalizdan kimyo sanoatining deyarli hamma soxasida keng
foydalaniladi. Kataliz yordamida yangi moddalar hosil qilishga muvaffaq bo‘lindi.
•
Katalizator qo‘llanilganda texnologik jarayonlar soddalashtirilib, sanoat
uskunalarining texnika iqtisodiy ko‘rsatkichlari anchagina ko‘tariladi.

4-Mavzu: Kimyo texnologiyasida fizik kimyoviy qonuniyatlar. Kataliz jarayonlari. Reja: 1.Texnologik sistema haqida ma’lumot. 2. Material va energitek balans tushunchalari. 3.Reaktor va uning turlari. 4.Katalizator va kataliz jarayonlar.

Kimyoviy texnika rivojlanishi o‘zaro bog‘liq bo'lgan quyidagi yo'nalishlardan iborat; 1) kimyoviy texnologik sistema va apparatlaming quvvati va ishiab chiqarish ko‘lamini oshirish; 2 ) apparatlar (qurilmalar) ishini intensivlash; 3) energiya sarfmi kamaytirish va kimyoviy reaksiya issiqligi (energiyasi)dan to‘la (maks.) foydalanish; 4) ishiab chiqarish bosqichlarini kamaytirish va siklik (yopiq) sistemaga o'tish; 5) davriydan to'xtovsiz jarayonlarga o'tish; 6 ) ishiab chiqarishni mexanizatsiyalash va avtomatlashtirish • Kimyoviy texnologik tizimlar miqdorini ko‘paytirish emas, balki texnologik tizim quvvatini hisobga oladi. • Apparatlami yig'ishning foydali afzalligi shuki, uning qurilish (konstruksiya)ni deyarii o'zgartirmasdan uning hajmini kattalashtirish (kengaytirish) apparatining ishchi hajmiga proporsional ravishda uning mahsuldoriigini ishlab chiqarish demakdir.

Vaqt (τ) birligi ichida ishiab chigarilgan mahsulot miqdori mahsuldorlik (unumdoriik) - M deb ataladi ( kg/s, t/s ): M = G/c yoki mahsulot hajmda o'lchansa (m 3 /s): M = V n /c Apparatlaming hajmini oshirish ham ma’lum darajagacha sam ara beradi. Haddan tashqari hajmini oshirish va tuzilishini murakkablashtirish uni boshqarishni qiyinlashtirishi mumkin. Shuning uchun apparatlaming ishlashini intensivlash hisobiga ulaming mahsuldoriigini oshirish samaraliroq hisoblanadi.

Apparatlar mahsuldorligining o‘lchamini belgilaydigan kattalikka nisbati apparat ishi intensivligi deyiladi (hajmga yoki yuzasiga nisbati):

Kimyo texnologiyasida fizik kimyoviy qonuniyatlar. Kataliz jarayonlari

20.11.2024

0

2450.4326171875 KB

Похожие