Материал: 72792

Рассмотрены и рекомендованы к изданию институтом химической переработки биомассы дерева и техносферной безопасности

Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета 1 декабря 2015 г.

Составитель ст. преподаватель Е. В. Нестерова

Отв. редактор доктор технических наук, профессор А. А. Леонович

Рецензент

кафедра технологии древесных композиционных материалов и инженерной химии СПбГЛТУ

Общая химическая технология: методические указания и кон-

трольные задания для студентов заочной формы обучения по направлению подготовки бакалавров 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии»/ сост. Е. В. Нестерова. – СПб.: СПбГЛТУ, 2016. – 20 с.

Методические указания предназначены для закрепления теоретических знаний, полученных студентами при изучении курса «Общая химическая технология». В представленных методических указаниях излагаются теоретические вопросы и расчетные задания для выполнения контрольной работы, основные расчетные соотношения и пояснения к решению предложенных задач.

Темплан 2015 г. Изд. № 223.

2

ВВЕДЕНИЕ

Основным звеном любой химико-технологической схемы является химический реактор, т. е. устройство для проведения химических реакций.

Впромышленности химической переработки древесины химические реакции осуществляются в варочных аппаратах при воздействии щелока на измельченную древесину, при приготовлении этого раствора, при отбелке и облагораживании целлюлозы, при регенерации минеральной части щелоков. Воздействуя растворами серной кислоты на древесину, можно получить сахара: гексозные, которые после сбраживания перерабатываются на спирт и дрожжи, и пентозные, которые используются в производстве ксилита и фурфурола. Под действием высоких температур идут реакции разложения древесины с образованием угля, жидких и газообразных продуктов.

Вгидравлических прессах при определенных температурах и давлении проводят полимеризацию или поликонденсацию связующего с древесным материалом, в результате чего получают различные пластики: древесноволокнистые и древесностружечные плиты, слоистые пластики.

Расчет оборудования для проведения этих реакций невозможен без знания кинетических констант реакций, условий тепло- и массообмена, гидродинамической структуры потока. При определении кинетических констант: константы скорости реакции, энергии активации, порядка реакции, константы равновесия используются такие термодинамические понятия, как тепловой эффект реакции, свободная энергия Гиббса.

Определение численных значений этих величин, изучение общих закономерностей и методов расчета химических процессов, расчет и выбор реакторов представляют главную цель изучения данного курса.

Таким образом, задачей изучения дисциплины является формирование у студентов знаний, умений и навыков, обеспечивающих их квалифицированную оценку химико-технологических процессов и химических реакторов, а предметом дисциплины «Общая химическая технология» являются: численное определение термодинамических и кинетических констант химических реакций, времени пребывания реагентов в аппаратах при заданной производительности и степени превращения, гидродинамических и тепловых условий проведения реакций, а также выбор типа реактора, определение оптимальных условий работы и конструкции реакторов.

3

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ КУРСА

По существующему учебному плану подготовки бакалавров заочной формы обучения по направлению 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» дисциплина «Общая химическая технология» изучается на четвертом курсе в виде очных и заочных занятий.

Очные занятия, проводимые во время лабораторно-экзаменационной сессии, представляют собой лекционные и практические занятия. В предсессионный период студент-заочник должен выполнить самостоятельно контрольную работу по расчету кинетики химических процессов и реакторов.

Согласно учебной программе дисциплины, студенты изучают следующие разделы:

1.Статика химико-технологических процессов: общие закономер-

ности химических процессов; классификация химико-технологических процессов; основные понятия, определения и обозначения, составление материального и теплового баланса процесса; условия равновесия.

2.Кинетика гомогенных реакций: скорость химических реакций,

определение константы скорости реакции интегральным методом для различных типов реакций; определение порядка реакции; определение энергии активации.

3.Кинетика гетерогенных реакций: классификация гетерогенных процессов; определение лимитирующей стадии гетерогенного процесса; кинетика гетерогенных процессов с сохранением формы частицы с нереагирующим ядром; кинетика гетерогенных процессов с разрушением частиц; определение временных границ стадий гетерогенного процесса; промышленный катализ: гомогенный и гетерогенный катализ.

4.Химические реакторы: классификация химических реакторов, материальный баланс реакторов, характеристические уравнения, комбинированные модели; тепловой баланс реакторов: зависимость степени превращения от температуры, построение оптимального температурного профиля; конструкции реакторов.

Таким образом, в результате изучения дисциплины студент должен: знать: основные принципы организации химического производства,

основы теории процесса в химическом реакторе, методику выбора реактора и расчета процесса в нем;

уметь: определять основные характеристики химических процессов, выбирать рациональную схему производства заданного продукта, определять кинетические константы процесса, производить выбор типа реактора, определять параметры наилучшей организации процесса в химическом реакторе;

4

владеть: методами определения и расчета кинетических констант химико-технологических процессов, методами расчета и анализа процессов в химических реакторах, методами выбора химических реакторов.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

1.Кондауров, Б. П. Общая химическая технология: учеб. пособие / Б. П. Кондауров. – М.: Академия, 2005. – 336 с.

2.Нестерова, Е. В. Общая химическая технология. Кинетика химических процессов. Химические реакторы: текст лекций /Е. В. Нестерова. –

СПб.: СПбГЛТУ, 2013. – 92 с.// http://e.lanbook.com/Ресурс СПбГЛТУ.

3.Кузнецова, И. М. Общая химическая технология. Основные концепции проектирования ХТС: учебник / И. М Кузнецова [и др.]. – СПб.: Лань, 2014. – 384 с.// http://e.lanbook.com.

4.Харлампиди, Х. Э. Общая химическая технология. Методология

проектирования химико-технологических процессов: учеб. пособие /

Х. Э. Харлампиди. – СПб.: Лань, 2013. – 448 с. // http:/e.lanbook.com.

Дополнительная

1.Кинетика химических процессов. Расчет кинетических констант: метод. указания / сост.: Н. Н. Калинин, Е. В. Нестерова. – СПб.: СПбГЛТА, 2011. – 32 с.// http://e.lanbook.com/Ресурс СПбГЛТУ.

2.Построение оптимального температурного профиля по длине реактора идеального вытеснения: метод. указания/ сост.: Е. В. Нестерова, Н. Н. Калинин.

–СПб.: СПбГЛТА, 2011. – 20 с. // http://e.lanbook.com/РесурсСПбГЛТУ.

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

Выполненное контрольное задание является итогом процесса самостоятельной проработки студентом всех разделов курса «Общая химическая технология». К выполнению контрольного задания студент обращается только после изучения основного учебного материала в соответствии с программой курса.

Студенты обязаны строго придерживаться вариантов контрольного задания согласно своему шифру (номеру зачетной книжки). Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.

5