Podstawy obliczeń projektowych w technologii chemicznej-skrypt

Notatkę dodano: 05.08.2013,
Pobrań: 10,
Wyświetleń: 147

Stanisław Kucharski, Józef Głowiński

Podstawy obliczeń projektowych

w technologii chemicznej

Wydanie II poprawione i uzupełnione

Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej

Wrocław 2005

Recenzenci

Jerzy PIOTROWSKI

Jan SZYMANOWSKI

Opracowanie redakcyjne i typograficzne

Hanna BASAROWA

Korekta

Alina KACZAK

Projekt okładki

Dariusz GODLEWSKI

© Copyright by Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2000

OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ

Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

ISBN 83-7085-932-1

Drukarnia Oficyny Wydawniczej Politechniki Wrocławskiej. Zam. nr 1182/2005

Rozdzia� 1

Bilans materia�owy

Podstaw� wszystkich oblicze� w technologii chemicznej jest bilans materia�owy.

Od jego wykonania rozpoczyna si� projektowanie i rachunek ekonomiczny planowanego lub istniej�cego procesu, a tak�e obliczanie dobowych (zmianowych) ilo�ci zu�ytych lub wyprodukowanych materia�ów. Chemik technolog dzieli ca�y proces

wytwarzania na operacje, których funkcjonowanie bada si� oddzielnie. Operacjami

jednostkowymi s� np.: przep�yw p�ynów, reakcje chemiczne, absorpcja, destylacja itd.

Operacje jednostkowe przebiegaj� w urz�dzeniach, zwanych jednostkami procesowymi. Typowymi jednostkami procesowymi s�: reaktory, wymienniki ciep�a, urz�dzenia rozdzielaj�ce, kolumny destylacyjne itp.

We wszystkich jednostkach procesowych bez wzgl�du na ich z�o�ono�� obowi�zuj� m.in.:

� zasada zachowania masy (z wyj�tkiem reakcji j�drowych),

� zasada zachowania atomów (w reakcjach chemicznych),

� zasada zachowania energii.

Stosuje si� je do sporz�dzania bilansów materia�owych i energetycznych wszystkich procesów chemicznych.

Wi�kszo�� procesów chemicznych zalicza si� do okresowych lub ci�g�ych. Procesy okresowe s� bardziej ekonomiczne, gdy produkty wytwarza si� w ma�ej ilo�ci (np.

w przemy�le farmaceutycznym lub kosmetycznym), natomiast w produkcji wielkotona�owej mamy prawie wy��cznie do czynienia z procesami ci�g�ymi.

Prawo zachowania masy przy bilansowaniu materia�owym jednostki procesowej

mo�na sformu�owa� nast�puj�co:

[masowe nat��enie przep�ywu strumieni dop�ywaj�cych]

– [masowe nat��enie przep�ywu strumieni odp�ywaj�cych]

= [szybko�� akumulacji wewn�trz aparatu]

4

Rozdzia� 1. Bilans materia�owy

Proces ci�g�y przebiegaj�cy tak, �e cz�on odpowiadaj�cy akumulacji jest równy zeru

lub tak ma�y, �e mo�na go pomin��, nazywa si� procesem przebiegaj�cym w stanie

ustalonym. Dla takiego procesu bilans materia�owy sprowadza si� do prostszej postaci:

[masowe nat��enie przep�ywu strumieni dop�ywaj�cych]

= [masowe nat��enie przep�ywu strumieni odp�ywaj�cych]

Nat��enie przep�ywu masy mo�na np. wyra�a� w kg/s lub w kmol/s. W przypadku

reakcji chemicznej wygodniej jest stosowa� t� drug� jednostk� i wtedy mówimy

o molowym nat��eniu przep�ywu strumienia. Termin „nat��enie przep�ywu” bywa

czasem zast�powany okre�leniem „strumie�” i wtedy mówi si� np. o strumieniu molowym b�d� masowym.

Wi�kszo�� strumieni procesowych zawiera kilka rodzajów zwi�zków chemicznych,

czyli