Автор: доцент, к.т.н. Ю.А.Борисов

Общая химическая технология (ОХТ УМК)

(Курс лекций, 6 семестр, 34 часа)

Оглавление

Лекция 1.

Тема 1. Технология химических производств. Понятие технологии. Цель и содержание дисциплины. Литература. Место технологии среди других наук. Химико-технологический процесс и его содержание.

     Информационно-методическое обеспечение дисциплины.

Лекция 2.

   Классификация химических реакций. Технологические критерии эффективности химико-технологического процесса: степень превращения (конверсия), выход продукта, селективность, производительность, интенсивность; и его технико-экономические показатели.

Лекция 3.

Тема 2. Термодинамические расчёты в химической технологии.

   2.1. Термодинамические расчёты в химической технологии. Оценка возможности протекания реакции. Расчёт теплового эффекта реакции.

Лекция 4.

Основные законы термодинамики. Первое начало термодинамики.

Теплоёмкость и энтальпия. Энтальпия реакции. Энтальпия образования соединения. Энтальпия сгорания. Закон Гесса и энтальпия реакции.

Лекция 5.

Второе начало термодинамики. Энтропия. Функция Гиббса. Изменение функции Гиббса при протекании химических реакций. Константа равновесия и функция Гиббса. Термодинамическая оценка вероятности протекания реакции.

Лекция 6.

Тема 3. Кинетические закономерности физико-химических процессов.

    3.1. Скорость гомогенной реакции. Кинетическое уравнение реакции. Основные принципы химической кинетики (зависимость скорости от концентрации, суммарная скорость сложной реакции и скорость лимитирующей стадии). Константа скорости. Законы скоростей реакций 1-го и 2-го порядков. Полупериод реакции.

Лекция 7.

    3.2. Интегральные и дифференциальные уравнения законов скоростей реакций. Полупериод реакции. Энергия активации реакции. Влияние температуры на скорость реакции. Способы изменения скорости химической реакции.

Лекция 8.

Тема 4. Гетерогенные процессы.

    4.1.Общие закономерности гетерогенных процессов. Многостадийность гетерогенных процессов. Скорость химической реакции и скорость процесса переноса массы и тепла. Лимитирующая стадия гетерогенной реакции. Диффузионная и кинетическая области гетерогенного процесса.

Лекция 9.

Тема 5. Гетерогенно-каталитические процессы.

       Катализ и катализаторы. Технологические характеристики твёрдых катализаторов (активность, селективность, пористость и кристалличность, отравление и яды). Основные стадии и кинетические особенности гетерогенно-каталитических процессов в системе газообразные реагенты – твёрдый катализатор: внешняя и внутренняя диффузия, абсорбция на поверхности, химическая реакция, десорбция.

Лекция 10.

Тема 6. Обратимые химические реакции (объекты и методы управления).

    6.1. Скорости прямой и обратной реакций. Равновесие. Константа равновесия. Термодинамический подход к рассмотрению равновесия.

Лекция 11.

    6.2. Смещение равновесия. Принцип Ле Шателье. Влияние температуры и давления на положение равновесия (экзо- и эндо- термические реакции, реакции с изменением объёма и неизменным объёмом). Влияние температуры на скорость обратимой реакции. Влияние температуры на степень превращения.

Лекция 12.

Тема 7. Химический реактор.

        Химический реактор – основной аппарат химического производства. Основные показатели работы реактора. Классификация реакторов по фазовому составу реакционной смеси. Реакторы периодического и непрерывного действия. Реакторы идеального смешения (периодического и непрерывного действия) и вытеснения. Адиабатический, изотермический и автотермический режимы работы.

Лекция 13.

Тема 8. Математическая модель химического реактора.

   Уравнение материального баланса химического реактора. Конвекционный и диффузионный перенос массы. Математические модели периодического реактора идеального смешения, проточного реактора идеального смешения в стационарном режиме, реактора идеального вытеснения.

Лекция 14.

Тема 9. Эффективность химического реактора.

         Сравнение эффективности проточных реакторов идеального смешения и идеального вытеснения. Сравнение эффективности реакторов периодического и непрерывного действия. Выбор реактора по селективности.

Лекция 15.

Тема 10. Уравнение теплового баланса химического реактора.

           Общее уравнение теплового баланса химического реактора. Уравнение теплового баланса для химических реакторов, работающих в изотермическом, адиабатическом и промежуточных тепловых режимов. Тепловая устойчивость химических реакторов в случае экзо- и эндо- термических реакций. Реактор с обратимой реакцией.

Лекция 16.

Тема 11. Математическое моделирование и оптимизация в химической технологии.

           Математическое моделирование в химической технологии. Оптимизация условий проведения процесса. Критерии оптимизации. Влияние параметров процесса на производительность и селективность. Примеры оптимизации химико-технологического процесса с использованием математических моделей (определение максимальной производительности реактора).

Лекция 17.

Тема 12. Сырьё химической промышленности.

           Виды сырья. Нефть и природный газ. Тенденции развития сырьевой базы. Обогащение сырья (гравитационное, электромагнитное, электростатическое, термическое, флотация, концентрирование). Обогащение газов – конденсация, испарение, абсорбция, десорбция. Комплексное использование сырья. Переработка отходов. Замена пищевого сырья.