Современная химическая техника

Чтобы узнавать последние новости, подпишись на нашу группу в VK

ПОДЕЛИСЬ ССЫЛКОЙ С ДРУЗЬЯМИ!

Современная химическая техника характеризуется высокими темпами модернизации и уровнем автоматизации, совершенством, сложностью и дороговизной, использованием ЭВМ в процессе ее создания и эксплуатации, повышенной надежностью и экологической безопасностью.

Период создания и эксплуатации химической техники охватывает несколько последовательных этапов:

-разработка, или научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР);

-    проектирование, или подготовка всей проектной документации;

-изготовление нестандартного технологического оборудования, комплектация всего оборудования (стандартного и нестандартного), приборов и материалов;

-    строительно-монтажные и пусковые работы;

-    эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт;

-реконструкция и модернизация;

-остановка и ликвидация производства по разным причинам (физический и моральный износ, потеря конкурентоспособности и др.).

Безопасность химического производства. Доля нефти и газа среди первичных энергоисточников возросла до 70 %. Энергонасыщенность современных объектов стала колоссальной. Например, типовой НПЗ мощностью 10-15 млн т нефти в год сосредотачивает на своей промышленной площадке 300-500 тыс. т углеводородного топлива, энергосодержание которого эквивалентно 3-5 мегатоннам тротила. Постоянно интенсифицируются технологии: такие параметры, как температура, давление, содержание опасных веществ, растут и приближаются к критическим. Велики единичные мощности аппаратов, количество находящихся в них опасных веществ также огромно. Номенклатура выпуска продукции нефтехимического или химического завода с передовой технологией, обеспечивающей комплексную переработку сырья, стала состоять из тысяч позиций, причем многие из получаемых продуктов горючи, чрезвычайно токсичны и ядовиты. Экономическая выгода интеграции промышленных предприятий ведет к созданию индустриальных комплексов, в которых находятся также крупные узлы энерго-, тепло- и газоснабжения, транспортных магистралей. Эти комплексы размещаются в местах проживания населения. Убыстряющаяся смена технологий и внедрение принципиально новых решений не позволяют разработчикам, конструкторам и проектировщикам, а также персоналу промышленных предприятий опираться на статистику аварий при решении задач обеспечения безопасности.

Перечисленные особенности современной промышленности обусловливают масштаб аварийности и последствий аварий [58-60]. Во всем мире ежегодно увеличивается число крупных аварий и катастроф, сопровождающихся пожарами, взрывами и выбросами токсических веществ [68]. В некоторых из них погибли сотни, и, по крайней мере, в одной - тысячи человек (1984 г., химический завод пестицидов фирмы «Union Carbide» (США) в г. Бхопал (Индия): 3 тыс. погибших по официальным сообщениям (15-18 тыс. - по другим источникам) и более 200 тыс. заболевших). Это крупнейшая в мире техногенная катастрофа по числу жертв.

Длительное время в СССР специфике безопасности производства не уделяли должного внимания. Акцент ставили на охране труда и технике безопасности, т. е. на защите персонала от техники, тогда как вопросы защиты техники от персонала оставались нерешенными. В результате аварийность на предприятиях и смертность при авариях были значительно выше (может, даже на порядок), чем на аналогичных предприятиях западных стран.

Только расширение исследований в области безопасности и новые подходы к построению надежных технологических систем обеспечат возможность дальнейшего технического развития с уменьшенным риском. Так писал в 1987 г. академик В. А. Легасов после ядерной аварии на Чернобыльской АЭС (26.04.1986) с радиоактивными и другими последствиями (радиоактивное заражение значительных природных территорий, лечение и переселение людей, сооружение и модернизация построенного «саркофага» над продолжающим действовать поврежденным реактором и др.) - крупнейшей техногенной катастрофы XX в.

Выброс нефти из поврежденной морской буровой скважины на глубине около 1,5 км в акватории Мексиканского залива, начавшийся после взрыва (20.04.2010) на буровой платформе «Deepwater Horizon» нефтяной компании «British Petroleum» (Великобритания), стал также крупнейшей экологической техногенной катастрофой подобного рода в истории США и во всем мире. За три месяца из аварийной скважины поступило в акваторию залива более 675 тыс. т нефти, при этом некоторая часть нефти или ее тяжелых фракций может оставаться на глубине. Экологический ущерб окружающей среде и финансовые убытки компании «British Petroleum» оцениваются десятками миллиардов долларов США. Эта авария вскрыла новую чрезвычайную проблему бурения и эксплуатации, а также экологической безопасности глубоководных нефтяных скважин на континентальном шельфе, что, очевидно, приведет к заметному удорожанию таких работ. Катастрофа в Мексиканском заливе показала, что человек пока не в силах обеспечить безопасность морской добычи нефти, а известные методы борьбы с разливами нефти не адекватны этим рискам.

По мере современного бурного роста промышленного производства в мире и незначительных совместных усилий государств по экологической защите человечества и природы опасность новых и более разрушительных техногенных катастроф возрастает. Таково будущее дальнейшего развития цивилизации на нашей планете, и альтернативы этому глобальному стихийному процессу пока не найдено.

Авария - разрушительное высвобождение собственного энергозапаса промышленного предприятия, при котором сырье, промежуточные продукты, продукция предприятия и отходы производства, установленное на промышленной площадке технологическое оборудование, вовлекаясь в аварийный процесс, создают поражающие факторы для населения, персонала, окружающей среды и самого промышленного предприятия. К крупной относят аварию промышленного предприятия, при которой погибло либо пострадало определенное количество людей, или материальный ущерб превысил определенную сумму, или имело место некоторое сочетание этих обстоятельств. Аварию, в которой погибло более 10 человек, следует оценивать как крупную. Большая часть несчастных случаев на химических производствах связана с ошибками людей на различных ступенях, начиная с разработки проекта и его конструктивного осуществления и кончая непосредственной эксплуатацией установок (нарушение технологического режима, отсутствие надлежащего контроля за состоянием оборудования и средств контроля и автоматизации, непродуманная с точки зрения техники безопасности рационализация и т. п.).

Промышленная безопасность - комплекс технических и организационных мероприятий по предотвращению аварий на предприятиях и по уменьшению последствий чрезвычайных ситуаций, обусловленных авариями. Основные мероприятия направлены на обеспечение безопасности человека и промышленного предприятия для окружающей среды. Обеспечению промышленной безопасности способствует высокая надежность техники [67]. Термин «надежность» иногда используют как синоним безопасности. Надежность - свойство технического объекта (устройства, машины, аппарата, технологической установки и т. п.) выполнять заданные функции в заданном объеме при определенных условиях функционирования. Надежность - комплексная характеристика объекта, которая в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать ряд свойств (в отдельности или в определенном сочетании): безотказность, долговечность, ремонтнопри-годность, сохраняемость, управляемость, живучесть и др. Показатели надежности - вероятность безотказной работы, наработка на отказ, технический ресурс, срок службы и др. Отказ - неспособность технического объекта (ряда устройств или узлов оборудования и т. п.) выполнять свои функции в результате какой-либо причины или явления, например: проектной ошибки, недостатка в изготовлении технического объекта, ошибки персонала во время эксплуатации и технического обслуживания техники, выхода из строя техники из-за износа, старения, разрыва корпуса и т. п., изменения условий окружающей среды и др. Среди многочисленных и обычных отказов техники только немногие могут привести к аварии.

Надежность - вероятностная величина', при создании даже опасного или дорогостоящего объекта она обычно не бывает больше 95 %. Поэтому обеспечение высокой надежности машин и других важных технических объектов невозможно без широкого использования на всех стадиях их жизненного цикла технических средств диагностики. Аварийные ситуации на атомных электростанциях, авиационном, железнодорожном и морском транспорте, газонефтепроводах, на химических объектах и других технических комплексах могут быть значительно уменьшены или совсем исключены при применении автоматизированной диагностической техники. Техническая диагностика и мониторинг (автоматизированные контроль и регулирование, оценка и прогноз) работы химической техники становятся своеобразным индикатором и гарантом качества и надежности новой техники. Мониторинг возможен не только как постоянный контроль таких показателей технологического режима оборудования, как давление, температура, расход и состав потоков и др., но и как контроль механических характеристик материала оборудования или его узлов (прочность, усталость, ползучесть и т. п.) и трибологических характеристик (износ, трение) отдельных узлов машин (три-бомониторинг).

Возросшие масштабы технической деятельности человека вообще и в химической промышленности в частности становятся сопоставимы с действием природных процессов, вызывая необратимые нарушения биосферы. Поэтому охрана окружающей среды от промышленных газовых выбросов, вредных жидких стоков, захоронений твердых опасных химических веществ давно превратилась в глобальную проблему человечества. К большому сожалению, даже частичное решение этой проблемы всеми странами в мире пока не достигается. Это подтверждается все более настойчивыми и многочисленными заявлениями специалистов и руководства многих стран. Химическая техника должна создаваться только на основе экологических технологий, которые исключают вредные выбросы, применяют эффективную очистку отходов и уменьшают промышленное использование токсичных и ядовитых веществ как в производстве, так и в сфере потребления готовой продукции.

Экологический подход при обосновании новых проектов производств нефтегазового комплекса или программ их эксплуатации становится не данью моде, а образом мыслей как создателей, так и эксплуатационников таких производств. Поэтому при создании новых нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических заводов как минимум 5-10 % капитальных вложений приходится на объекты по охране окружающей среды.

Международное экологическое сотрудничество в последние годы направлено, в частности, также на выполнение требований Киотского протокола (КП) 1997 г. Согласно КП, развитые страны должны сократить промышленные выбросы парниковых газов (большая часть которых представлена углекислым газом): они, по мнению большинства специалистов, вызвали потепление климата на планете в 2012 г. по сравнению с 1990 г. в среднем на 5,2 %.

На страны Европейского союза приходится 24,2 % выбросов парниковых газов, на Россию - 17,4, а на США - 35 %. Экономисты США оценили затраты на выполнение обязательств своей страны по КП в размере 50-100 млрд долл. США, поэтому руководство США пока воздерживается от участия в реализации КП. 181 страна мира ратифицировала первое глобальное соглашение об охране окружающей среды, но вне КП оказались прежде всего США, Китай и Индия. С 2012 г. деятельность КП будет заменена новым международным соглашением. По расчетам ряда ученых, выбросы парниковых газов по отношению к уровню 1990 г. необходимо сократить к 2020 г. на 25-40 %, а к 2050 г. -на 50 %. Однако руководители мирового сообщества пока не могут себе даже представить, какими финансовыми средствами можно достичь этой глобальной цели, поэтому можно полагать, что КП носит пока лишь политический характер.

Но в то же время многие страны уже давно призывают к совместным глобальным совершенно новым научно-техническим решениям и дополнительным гигантским инвестициям в низкоуглеродные энергетические технологии, которые смогут уменьшить непоправимый ущерб планете в связи потеплением климата из-за больших промышленных выбросов парниковых газов. Масштабность и значимость этого направления подчеркиваются, например, и тем, что Международное энергетическое агентство - МЭА (International Energy Agency - IEA) оценивает необходимые дополнительные инвестиции в развитие низкоуглеродной энергетики на уровне 10,5 трлн долл. США. Одной из основополагающих задач МЭА (создано в 1974 г., в сентябре 2013 г. насчитывало 26 стран-участниц) считается обеспечение глобальной энергетической безопасности.

Безотходное производство - такая организация производства, при которой отходы основного производства (остатки сырья, материалов, реагентов и образующиеся вредные отходы - газовые, жидкие и твердые) сведены к минимуму или полностью перерабатываются в побочную продукцию. Мировая статистика свидетельствует, что только 7-12 % исходного сырья преобразуется в конечный целевой продукт, а примерно 90 % на разных стадиях производства и потребления переходит в отходы, которые сами могут быть ценным сырьем, а переработка его может быть в несколько раз рентабельнее, чем исходного сырья.

Термин «безотходное производство» в некоторой степени условный, так как на современных производствах нельзя пока полностью избавиться как от всех вредных отходов, так и от нежелательного влияния производства на окружающую среду. Однако современные жесткие экологические нормы требуют тщательно очищать все вредные газовые, жидкие и твердые отходы, применять экологический мониторинг, поэтому эффективные процессы очистки и переработки отходов теперь являются как бы продолжением основного производственного цикла и интегрируются в структуру отдельного аппарата, технологической установки и завода в целом.

Комплексное использование сырья предполагает полезную переработку всех составных частей сырья, при которой практически нет отходов производства. Оно часто реализуется комбинированием предприятий разного профиля, например нефтепереработки с нефтехимией, коксохимии с нефтехимией и др. Можно предполагать, что XXI век будет в значительной степени нацелен на создание экологически безопасных и, самое главное, экономически малозатратных и технологически обоснованных процессов переработки материалов, отходов, получения на их основе полезных и необходимых для общества продуктов.

Энергосбережение является необходимым направлением дальнейшего развития химической техники, поскольку стоимость энергии продолжает повышаться и ее дефицит получил стойкую тенденцию. Химическая, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность, производя около 7 % промышленной продукции, потребляет 13 % всех топливно-энергетических ресурсов страны. Химические производства расходуют большое количество теплоты - свыше 1000 млн ГДж. На отдельных НПЗ и НХЗ эксплуатируются собственные электрические станции и котельные. Поэтому дальнейшее энергосбережение - ключевая проблема отечественной химической техники, так как ее энергопотребление на 28-30 % больше, чем для лучших зарубежных аналогов.

С другой стороны, энергосбережение может компенсировать до 30 % возрастающего энергопотребления, но это требует, в свою очередь, внедрения новых научно-технических разработок. Начинать следует с совершенства всех тепловых систем. Современная зарубежная химическая техника выгодно отличается именно использованием разнообразных теплоиспользующих систем для рекуперации не только высокопотенциального, но и низкопотенциального тепла всех газовых и жидких потоков, например, для нагрева воздуха для сжигания топлива, для предварительного максимального нагрева сырья обратными горячими потоками и др. Используется также энергия (давление и температура) потоков высоконапорной жидкости или горячего газа на реку-перационных турбинах для привода центробежных насосов, воздуходувок и др. Применяются самые разнообразные и эффективные конструкции котлов-утилизаторов, экономайзеров, рекуператоров, уделяется повышенное внимание теплоизоляции всех аппаратов и трубопроводов. На крупных установках замкнутый энергетический цикл позволяет производить весь водяной пар для собственного потребления и свести к минимуму внешнее потребление электроэнергии. Более сложным, но и наиболее эффективным аспектом энергосбережения является интенсификация основных применяемых процессов (тепловых, массообменных, реакционных и др.), которая должна приводить к снижению высоких рабочих температур и давлений процессов, количеств рециркулирующих потоков, сокращению объема новых катализаторов, к уменьшению габаритов оборудования и его металлоемкости. Но такой подход не может быть реализован на уже действующих технологических установках.

Промышленная деятельность человека всегда преследует цель получить больше по сравнению с затраченным, или при минимуме затрат получить максимум дохода. Но эта цель должна быть достигнута не только за счет большой производительности техники, но прежде всего за счет высокого качества получаемой продукции и, главное, в условиях безопасного производства и полного исключения его вредного влияния на здоровье человека и окружающую среду. Важным условием достижения названной цели бесспорно является также создание стойкой мотивации производственного персонала добровольно и плодотворно участвовать в постоянном улучшении разных аспектов работы промышленного предприятия. Успех создания эффективной техники во многом зависит от применяемой концепции (системы, метода) создания новой техники, от комплекса всех взаимосвязанных мероприятий по разработке и эксплуатации техники. В мире давно и успешно применяют разные такие концепции, о которых кратко изложим главное .

Логистика (Logistique). Вначале американский военный термин с 1966 г. обозначал эффективную организацию военного материально-технического обслуживания и снабжения на основе программы учета стоимости всего жизненного цикла изделия (Life Cycle Costing Program). Главной целью программы, кроме всего прочего, являлось достижение минимальной стоимости изделия (например, какого-либо вооружения) на протяжении всего его жизненного цикла (Life Cycle Cost - LCC). С 1976 г. Министерство обороны США начало подписывать новые контракты на создание вооружения только на основе LCC. Современная логистика - это универсальная система, концепция, метод создания новой техники (но никоим образом только лишь материально-технического снабжения и транспортировки изделия, товара и т. п.). Сейчас логистика объединяет такие ее составляющие части, как системотехнику, оптимизацию стоимости изделия (техники, программы) на протяжении всего его жизненного цикла, надежность (проектную и эксплуатационную) технических сложных систем, многовариантные методы разработки и проектирования новой техники, эффективные методы менеджмента в разработке техники, в организации управления предприятием и финансами, техническом обслуживании техники, маркетинга (сырье, комплектующие, реагенты, готовая продукция и др., их хранение, транспорт и др.). Иногда логистику ограничивают только сферой материально-технического снабжения, движением материального потока, но это является упрощением, хотя и распространенным.

Теротехнология (Terotechnology). Термин возник в 1970 г. в Англии; он представляет синтетическую технологию (концепцию, метод, систему) обеспечения эффективной работы техники (оборудования) в течение всего его жизненного цикла (срока службы) с учетом всех технических, технологических и организационных факторов и связи между ними. Теротехнология, как и логистика, преследует одну конечную цель - достижение максимальной рентабельности технологических установок.

Техническое обслуживание (Maintenance Industrial) оборудования технологических установок, промышленных предприятий и т. п. в настоящее время нельзя ограничивать понятиями эксплуатации и ремонта, так как обслуживание техники во время ее эксплуатации или в виде ремонта имело место на протяжении всей историей техники. До 50-х годов XX в. везде применялось только ремонтное обслуживание (Maintenance Reparatrice). В 50-60-х годах в США используется уже предупредительное, превентивное обслуживание (Predictive Maintenance). Сначала это было периодическое обслуживание через регулярные периоды времени (Time Based Maintenance). Потом при помощи технических средств диагностики стало применяться обслуживание по состоянию точно в требуемое время, т. е. только по необходимости или только по возникновению определенного состояния, причины или условия (Condition Based Maintenance). В 70-х годах в США в добавление к названным методам обслуживания стали использовать продуктивное обслуживание (Productive Maintenance), которое при эксплуатации техники позволяет получать дополнительную прибыль (производительность) сверх проектных значений.

Методы технического обслуживания из США импортировались во все страны мира. В 1971 г. в Японии предложена новая версия технического обслуживания - Total Productive Maintenance (TPM) с обязательным участием всего персонала предприятия (кружки качества). Последняя версия использует все достоинства предыдущих версий, но она становится также эффективным методом улучшения управления предприятием. Японская версия ТРМ происходила от американского метода ТРМ, но японским руководителям первым в мире удалось привлечь творческий потенциал всего персонала предприятия (от первого руководителя до оператора и каждого служащего) для каждодневного поиска разнообразных решений для достижения одной цели - максимального повышения рентабельности техники (технологических установок). Известный принцип «всегда и во всем можно придумать лучшее», оказывается, может действовать эффективно и в процессе эксплуатации современной, сложной и совершенной техники. Потом идеи японской версии ТРМ распространились в той или иной мере в США и страны Западной Европы, где они взяты на вооружение с учетом национальной специфики и особенностей предприятий. Для различного технологического оборудования используются разные виды технического обслуживания. 1980— 1990-е годы были периодом широкого применения в промышленности ТРМ совместно с техническими средствами диагностики.

Можно отметить следующие различия между ТРМ, теротехнологией и логистикой. Цель ТРМ - достичь максимума общего коэффициента полезного действия эксплуатируемых установок на основе снижения LLC. Пользователи теротехнологии - это разработчики-конструкторы оборудования, проектные институты и фирмы, эксплуатационный персонал установок. Логистика более универсальна: она объединяет все эти подходы и методы и имеет самое широкое применение в создании всех видов изделий (продукции, оборудования), технических систем, технологических установок и линий, любых программ и проектов и т. п.

Технологический процесс - это производственный процесс переработки сырья с целью получения продукции установленного качества. Такой процесс осуществляется на одной технологической установке. В промышленности реализуется рациональный, экономически выгодный вариант технологического процесса, т. е. вариант при возможно меньших затратах труда, энергии, материалов и т. п. В мире экплуатируются тысячи разных технологических процессов (например, из открытых учеными нескольких сот тысяч химических продуктов примерно 100 тыс. химических продуктов производятся на промышленных предприятиях).

Всякий технологический процесс состоит из более простых процессов, проводимых в определенной последовательности, стабильных по рабочему режиму и физически различающихся между собой. Эти простые процессы в отличие от сложного технологического процесса называются основными, единичными, элементарными процессами, но они отнюдь не являются простыми в буквальном смысле этого слова. Основных процессов всего несколько десятков: нагревание, испарение, охлаждение, конденсация, абсорбция, ректификация, адсорбция, экстракция, фильтрование, криталлизация, осаждение и др.; среди них процессы гидромеханические, тепловые, массообменные, химические, биохимические и др. Каждый из этих процессов описывается своими специфическими закономерностями: в физических процессах принципиальным является их физическое отличие, а для разных химических процессов принципиальным является отличие протекающих реакций.

Каждый единичный процесс осуществляется в определенном аппарате (машине, оборудовании). Такой процесс невозможно оторвать от аппарата, без аппарата нет процесса, каждый аппарат предназначен для своего процесса. Любой технологический процесс создается и реализуется в виде комбинации единичных процессов. Например, технологический процесс пиролиза углеводородного сырья для получения этилена и пропилена содержит пиролизные печи, компрессорные станции, до 40 различных колонных массообменных аппаратов, до 250 разных теплообменных аппаратов, более 50 емкостей, большое количество насосов разной конструкции, разнообразной арматуры, трубопроводных газовых и жидкостных коммуникаций разных диаметров и длины, контрольно-измерительных приборов и автоматики, связанных в единую технологическую линию (установку).

Инженерная наука «Процессы и аппараты химической технологии« (ПАХТ) изучает и совершенствует единичные процессы и аппараты, общие для различных технологических процессов разных отраслей химической промышленности. Эта наука изучает физическую сущность и механизм (физику) единичного процесса, принципиальную конструкцию аппарата и предлагает методы расчета технологического режима и размеров аппарата и его основных узлов. Наука ПАХТ вобрала в себя необходимые законы физики, химии, физической химии, термодинамики, гидродинамики, теплотехники, математики; она основана на важнейших положениях физического и математического моделирования, системотехники и инженерной экономики. Эта наука непосредственно связана с теорией и практикой разработки химических реакторов, массообменного и теплообменного оборудования, с приемами и основами конструирования оборудования химической технологии (Chemical Engineering, Genie Chimique).

Классификация основных процессов химической технологии производится обычно в зависимости от тех закономерностей, которые характеризуют и описывают их протекание.

Гидромеханические процессы описываются законами гидромеханики: осаждение взвешенных в газовой или жидкой среде твердых или жидких частиц под действием силы тяжести, сил электрического поля, центробежной силы; фильтрование газов или жидкостей от твердых частиц через слой зернистого или пористого материала под действием разности давлений; перемешивание в жидкой среде; перемещение газов, жидкостей и твердых частиц (компримирование газов, нагнетание жидкостей насосами, псевдоожижение и пневмотранспорт твердых частиц) и др. Движущей силой этих процессов является разность плотностей фаз, разность давлений и другие причины.

Тепловые (теплообменные) процессы описываются законами теплопередачи (теплообмена): нагревание, охлаждение, конденсация, испарение, плавление, затвердевание и др. Происходит передача тепла от одного тела к другому; движущей силой этих процессов является разность температур.

Массообменные (диффузионные) процессы описываются законами массопереда-чи (массообмена), их скорость определяется скоростью перехода вещества из одной фазы в другую. Вещество переходит из одной фазы в другую за счет диффузии. Фазы могут быть две газовые, две жидкие, газ-жидкость, газ-твердое тело, жидкость-твердое тело. Движущей силой процессов является разность концентраций вещества (компонента) в разных фазах. Примерами таких процессов являются ректификация, дистилляция, перегонка, абсорбция, адсорбция, экстракция, сушка и др.

Механические процессы связаны с обработкой (переработкой) твердых материалов: дробление, измельчение, классификация (разделение частиц по их размеру на ситах), смешение, дозирование, транспорт твердых частиц и др. Своеобразную группу составляют процессы переработки полимерных материалов: экструзия, прессование, формование и др.

Перечисленные выше четыре класса процессов являются физическими процессами; при их протекании не изменяется химическая природа вещества или всех компонентов его составляющих.

Химические (реакционные) процессы чрезвычайно разнообразны; в них осуществляется химическое превращение исходного вещества. Скорость процесса определяется законами химической кинетики. В подавляющем большинстве современные химические процессы используют катализаторы, которые увеличивают избирательно скорость определенной реакции. Обычно в химических процессах одновременно могут протекать разные реакции, поэтому катализатор должен убыстрять целевую(-е), предпочтительную(-е) реакцию(-и) и подавлять побочные, нежелательные, реакции. Каталитические процессы делятся на гомогенные и гетерогенные. Взаимодействующих фаз может быть одна (газ-газ, жидкость-жидкость), две (газ-жидкость, газ-твердое тело, жидкость-твердое тело) и три (газ-жидкость-твердое тело). Наиболее распространены гетерогенно-каталитические процессы. Примеры химических процессов разнообразны: термический крекинг, пиролиз, каталитический крекинг, гидрокрекинг, каталитический риформинг, гидроочистка, алкилирование, изомеризация, полимеризация и др.

Биохимические процессы (биосинтез) протекают в клетках живых микроорганизмов или вне их под действием выделяемых микроорганизмами ферментов. В процессах используются микроорганизмы, способные размножаться с большой скоростью. Рост и развитие микроорганизмов происходят под воздействием большого числа факторов: состав питательной среды, кислород, температура, давление, состав биомассы и др. Стадия микробиологического синтеза называется ферментацией, которая представляет собой биохимическое превращение, осуществляемое в биохимическом реакторе. Основная микробиологическая продукция (кормовые дрожжи, аминокислоты, витамины, антибиотики, бактериальные удобрения, микробные препараты и др.) может получаться из питательной среды, содержащей углеводороды и минеральные вещества. В этот класс входят также разнообразные процессы биохимической очистки сточных вод. В биокинетике выделяют четыре подсистемы: биохимическую, биофизическую, микробиологическую и популяционную. Из всех процессов биохимические являются бесспорно наиболее сложными.

Аналогична и классификация аппаратов по названию основного процесса, протекающего в аппарате: гидромеханические аппараты (отстойники, фильтры, мешалки и др.); теплообменные аппараты (холодильники, конденсаторы, испарители и др.); массообменные аппараты (ректификационные, абсорбционные, экстракционные колонны, адсорберы, сушилки и др.); реакторы; машины и устройства для механических процессов (дробилки, классификаторы, смесители и др.).

Классификация процессов и аппаратов весьма условна, так как в реальных аппаратах одновременно протекает несколько разных процессов. Например, при массообменных процессах проходят также гидромеханические и тепловые процессы, а в реакторах к ним присоединяется и химический процесс.






Чтобы получить полную информацию, подпишись на нас Vk.com/enciklopediyatehniki


Наука Современная химическая техника . Технология добычи газа и нефти