Файл: Дрі Химиялы жне фармацевтикалы технологияны негізгі процестерін жіктеу. Химиялы ндірісті отайландыру.docx

Дәріс1. Химиялық және фармацевтикалық технологияның негізгі процестерін жіктеу. Химиялық өндірісті оңтайландыру
Химия өнеркәсібінде өткізілетін әртүрлі процестердің салдарынан шикізаттар химиялық әрекеттесу нәтижесінде көптеген өзгерістерге (агрегаттық күйі, ішкі құрылысы және құрамы өзгереді) ұшырайды. Химиялы-технологиялық процестерге олардың негізі болатын химиялық реакциядан басқа, көптеген физикалық, механикалық және физика-химиялық процестер кіреді. Мысалы: сұйық және қатты материалдарды тасымалдау, қатты материалдарды ұсақтау және іріктеу, газдарды сығу және тасымалдау, заттарды жылыту, суыту және оларды араластыру, газды және сұйықты әртекті жүйелерді ажырату, ерітінділерді буландыру, материалдарды кептіру және т.б.

Химиялық технологияның әртүрлі саласында бірдей процестер мен аппараттар -негізгі процестер мен аппараттардеп аталады. Мысалы, негізгі процестердің біреуі - һректификация -құрастырушыларының қайнау температуралары жақын сұйық қоспаларды буландырып, сосын сұйылтып бір-бірінен бөліп тазарту. Бұл процесс оттегі өндірісінде сұйық ауаны ажыратуда, азот қышқылы өндірісінде су мен азот қышқылын ажыратуда, мұнайдан әртүрлі өнімдер алуда және т.б. көптеген химиялық өндірістерде қолданылады.

Үрдіс, процесс - қандай да болса нәтижеге жетісу жолындағы бірізді әрекеттердің жиыны.

Процестер технологиялық аппараттарда (латын тілінің apparatus -құрал, жабдық) жүреді. Көбінесе аппарат әр түрлі түтіктер (трубалар), торлар, полкалар, сақиналар, тарелкелер, сұйық тамшыларды бөлу үшін сепараторлар және т.б. қозғалыссыз орналасқан сыйымдылықтарды елестетеді. Кейбір кездері аппараттарда сұйық заттарды араластыру үшін айналмалы механизмдерді орнатады.

Химиялық технологияның негізгі процесстердің түрлері.

Процесс деген түсініктің өзі кеңістікте және уақытта болатын материяның кейбір өзгерулерін болжайды. Ол факторлардың әсерінен болады және бастапқы мен соңғы жағдайымен сипатталады. Химиялық технологияда негізгі үдерістері олардың өту заңдылықтарына байланысты негізгі

бес топқа бөлінеді:

1) Гидромеханикалық процесс;

2) Жылу алмасу;

3) Масса алмасу (диффузионды);

4) Химиялық процесс;

5) Механикалық процесс.

Гидромеханикалық процестер -өту жылдамдығы гидродинамикалық сұйықтар мен газдардың ағысы жөніндегі ғылым заңдылықтарымен анықталады. Оларға сұйық және сусыма өнімдерді араластыру, сүзу, тұндыру, тамыр жемістерін жуу, пневмо- және гидротасымалдау, сусымалы өнімдерді псевдосұйылту және т.б. процестерді жатқызады. Олар механикалақ және гидромеханикалық әсерлердің жиынтығының ықпалымен болады, ал олардың нәтижесі өнімнің бөлек бөлшектіренің немесе қоспа өнімдердің кеңістіктегі орын ауыстыруы болып табылады. Бұл процестер пневматикалық және гидравликалық жіктеуіштерде, сүзгілерде, тұндырмаларда, центрифугаларда, сепараторларда, циклондарда, пневмо-, гидро- және аэрозольды тасымалдаушы құрылғыларда, гидромеханикалық жуу машиналарда, сұйық және сусымалы өнімдерді араластырғышта, кептіргіште және т.б. жүзеге асады. Бұл үдерістегі қозғаушы күш -қысымдар айырмасы болады.

Жылу процестері. Жылу процестеріне қыздыру, суыту, буландыру және конденсацияны, ал массаалмасуға -кептіру, сорбциялау, айыру, кристализацияны, еруді, экстрагирлеу, экстракциялау және т.б. жатқызады. Олар температуралардың ауытқуымен немесе заттардың концентрациялардың әсерінен болады. Олардың нәтижесі жылудың кеңістікте (жылу энергиясы) немесе заттардың бөлек компоненттердің қоспасында орын ауыстыруы болып табылады. Бұл процестер жылытқыштарда, суыттқыштарда, пісіргіштерде, айдатқыш құрылғыларда, буландыру құралдарында, кептіргіштерде, конденсаторларда, кристализаторларда, еріткіштерде, экстракторларда және т.б. жүзеге асады.

Жылу процестеріне салқын ауаны алу процестері жатады. Олар бірдей термодинамикалық тәуелділікті және жылутехникалық жағдайларды шешудің бірдей принциптерін қолданады.

Массаалмасу (диффузиялық) процестер -өту жылдамдығы зат алмасу заңдылықтарымен анықталады. Яғни қоспа құрамындағы қандай да бір бөлшектердің бір фазадан екінші фазаға өтуімен сипатталады.Олар: абсорбция, ректификация, экстракция, сублимация, кристализация, адсорбция, кептіру үдерістері. Бұл үдерістердің қозғаушы күші концентрациялар айырмасы болады.

Ректификация -сұйық пен газдың (қарама-қарсы) жанасуы арқылы өнім беру.

Абсорбция -газдардан немесе сұйық заттардан керек емес заттарды сіңіріп алу.

Адсорбция -қатты затпен сіңіріп алу.

Кристалдау -қандай да бір қатып қалған заттан бөліп алу.

Химиялық процестер -өту жылдамдығы заттардың агрегаттық күйлерінің өзгеруімен бірге , олардың химилық қасиеттерінің де өзгеруімен анықталады. Яғни, өту жылдамдығы химиялық кинетика заңдарымен анықталады. Олар: каталикалық крекинг, пиролиз,гидротазалау, т.б.

Механикалық процестер -өту жылдамдығы қатты заттар механикасымен анықталады. Оларға ұсақтау (кесу), іріктеу, пресстеу, дөңгелету және т.б. жатқызады. Олар механикалық күштердің әрекетімен жүреді, ал олардың нәтижесі өнім бөлшектерінің өзгеруі болып табылады. Бұл процестер диірменді кешендерде, уатқыштарда, жармабөлгіштерде, ұнтақтағыштарда, көкөніс пен тамыр жемістерді ұсатқыштарда, олардың беттерін тазартқыштарда, пияз, сарымсақ және басқа өнімдердің тазартқыштарда, илегіш машиналарда, триерларда, пресстерда, штамптарда, ұсақ заттарды сепарирлеу құрылғыларында және т.б. жүзеге асады.

Оқыту барысында негізгі үдерістер ұйымдастыру тәсілі бойынша былайша бөлінеді:

1. Мерзімдік үдерістер. Белгілі бір уақыт ішінде қондырғыға шикізат материялы жүктеліп, ол өңделіп болғаннан кейін қондырғыдан дайын өнім алынады да, оған қайтадан шикізат салынады. Мұндағы үдерістің барлық сатысы бір жерде,бірақ,әртүрлі кезеңде өткізіледі.

2. Үздіксіз үдерістер. Қондырғыға шикізатты жүктеу және одан дайын өнімді алу үздіксіз түрде болады.Мұндағы үдерістің барлық сатысы бір уақытта,бірақ,қондырғының әртүрлі жерлерінде өткізіледі. Сонымен бірге,қондырғы көлемінің әр нүктелеріндегі температураның,қысымның,т.б. мәндері уақыт бойынша өзгермейді.

3. Аралас үдерістер. Мұндағы үздіксіз үдерістердің кейбір сатылары мерзімді әрекетте немесе керісінше өтеді.

Үздіксіз әрекеттегі процестердің мерзімді әрекеттегі процестерге қарағанда мынадай артықшылықтары бар:

-дайын өнім үздіксіз алынады;

-процесті механикаландыру және автоматтандыру оңай;

-алынатын өнімнің сапасы біркелкі болады, себебі процестің өту режимі тұрақты;

-жабдықтың ықшамдылығы, яғни материалдық және эксплуатациялық шығындары аз;

-аппараттың жұмысында тыныс болмағандықтан, берілетін (алынатын) жылу толығымен пайдаланылады және шыққан жылуды пайдалану мүмкіндігі бар.

Бөлшектердің аппаратта болу уақытының таралуы және соның әсерінен процесті анықтайтын басқа факторлардың (температура, концентрация және т.б.) уақыт бойынша өзгеруіне байланысты үздіксіз әрекетті аппараттардың екі теориялық моделі болады:

-идеалды ығыстырғыш -мұнда барлық бөлшек белгілі бағытта ешкандай араласпастан алдыңғы бөлшектерді толық ығыстырып, яғни қатты поршень тәрізді жылжиды. Мұндай аппараттарда барлық бөлшектердің аппаратта болу уақыты бірдей болады.

-идеалды араластырғыш -мұнда аппаратқа кірген бөлшектер, ондағы бөлшектермен лезде және толық араласып кетеді. Бөлшектер аппарат көлемінде біркелкі болып таралып, процесті сипаттайтын параметрлердің мәні лезде бірдей болады. Бөл-шектердің аппаратта болі уақыты бірдей емес.

Химиялық технология процесстерінің теориялық негіздері.

Машиналар мен аппараттарды есептеу өңделетін материалдардың массалық ағынның, қажетті энергияның санын, аппараттың немесе процестің ұзақтығының жылу масса алмасу жазықтығының оңтайлы ауданын және машина мен аппаратардың негізгі мөлшерлерін анықтауды қарастырады.

Процестерді талдауды және машина мен аппараттарды есептеуді келесі тәртіпте жүргізеді:

-процестің энергетикалық және материалдық балансын құрастырады;

-статикаға сүйене отырып процестің ағу бағытын және тепе-теңдік шартын анықтайды;

-жүретін күшті есептейді,

-кинетика негізінде процестің жылдамдығын анықтайды.

Процестің оңтайлы тәртібі табылған жағдайда процестің жылдамдығы мен жүретін күштің шамасы туралы мәліметтер бойынша аппараттың негізгі мөлшерін (жазықтықтың жұмыс ауданыны немесе жұмыс көлемін) анықтайды. Негізгі мөлшері бойынша аппараттың барлық қалған мөлшерлерін анықтайды.
Материалдық баланстымассаның сақталу заңы негізінде құрастырады: келіп түсетін материалдар саны ∑G_б, процесті жүргізу нәтижесінде алынатын соңғы өнім санына ∑G_с + G_ш тең болуы қажет.

(1.1)

мұнда

- процесте қатысатын бастапқы заттарыдың жалпы массасы;

- процесс нәтижесінде алынған өнімдердің массасы;

- шығын болған заттардың массасы (буға айналу, саңылаудан шығып кету және т.б.).

Материалдық баланс негізінде өнімнің шығымын анықтайды. Яғни алынған өнім санының алынуы мүмкін ең үлкен өнім санына ара-қатынасының пайызбен өрнектелуі. Өнім шығымын жұмсалған шикізат бірлігіне есептейді.

Материалдық балансты барлық заттар үшін немесе таңдалған уақыт бірлігіне зат үшін құрастырады.

Жылу балансын энергияның сақталу заңы негізінде құрастырады: процеске келіп түскен энергия саны ∑Q_б бөлінген энергия санына тең болуы қажет: