Презентация Введение в химическую технологию топлив и углеродных материалов онлайн

Содержание слайда: ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ТОПЛИВ И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ТОПЛИВ И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Содержание слайда: Рекомендуемая литература Капустин В.М., Гуреев А.А. Технология переработки нефти. Часть 2. Физико-химические процессы. (2015 г.) Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч.2. Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Макаров Г.Н. и др. Химическая технология твердых горючих ископаемых. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. Магарил Р.З. Теоретические основы химической переработки нефти и газа

Содержание слайда: ВВЕДЕНИЕ В ХИМИЧЕСКУЮ ТЕХНОЛОГИЮ ТОПЛИВ И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Содержание слайда: ПЛАН ЛЕКЦИИ 1 Классификация химических (деструктивных) процессов 2 Теоретические основы химических процессов 3 Технологические основы процессов 4 Скорость процессов и тепловые эффекты

Содержание слайда: Классификация технологических процессов

Содержание слайда: Классификация химических процессов переработки нефти Термические процессы Термокаталитические процессы Гидрогенизационные (термогидрокаталитические) процессы Процессы по переработке легких углеводородных фракций

Содержание слайда: Термические процессы

Содержание слайда: Термокаталитические процессы

Содержание слайда: гидрогенизационные процессы

Содержание слайда: Процессы переработки легких углеводородных фракций

Содержание слайда: Классификация химических процессов переработки нефти

Содержание слайда: глубина переработки нефти Gн – объем переработки нефти Gкт – выработка котельного топлива Gпг – выработка газа Gп – потери нефти

Содержание слайда: Увеличение Глубины переработки

Содержание слайда: Направленные на углубление переработки нефти Технологические процессы Термический крекинг Висбрекинг Каталитический крекинг Коксование Гидрокрекинг Пиролиз остаточного сырья

Содержание слайда: Направленные на облагораживание нефтепродуктов, повышение их качества Технологические процессы Изомеризация Алкилирование Каталитический риформинг Гидрогенизационные процессы: гидроочистка (ГО) , гидрокрекинг (ГК)

Содержание слайда: Направленные на получение спецпродуктов или сырья для нефтехимии Технологические процессы Коксование Каталитический риформинг Пиролиз Производство битумов Производство пеков Олигомеризация

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов С позиций изменения структуры молекул углеводородного сырья протекают химические процессы: Термолиз Катализ Крекинг Конденсация и др.

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов Суммарный технологический процесс состоит из стадий: Подвод реагирующих компонентов в зону реакции Химические реакции Разделение и отвод полученных продуктов из зоны реакции

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов Подвод реагирующих компонентов в зону реакции Молекулярная диффузия Конвекция (при интенсивном перемешивании – турбулентная диффузия) Многофазные системы – группа веществ, находящихся в любом взаимодействии Фаза – совокупность однородных частей системы, одинаковых по составу, химическим и физическим свойствам, разделенных поверхностью раздела от других частей

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов В многофазных системах – подвод реагирующих компонентов совершается: - Абсорбцией - Адсорбцией или десорбцией паров и газов - Конденсацией паров - Плавлением твердых веществ или растворением их в жидкости - Испарением или возгонкой Стадия перехода реагирующих компонентов из одной фазы в другую – наиболее медленный этап технологического процесса, определяет общую скорость процесса

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов Химические реакции – основа физико-химического процесса Превращение вещества проходит через ряд последовательных (а иногда и параллельных) химических реакций В результате образуются – основной продукт, побочные продукты, отходы Побочные продукты и отходы образуются как в результате основных так и побочных реакций

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов Отвод полученных продуктов из зоны реакции: - Диффузией - Конвекцией Суммарная скорость процесса определяется скоростью перечисленных элементарных стадий Элементарные процессы протекают с различными скоростями Общая скорость процесса лимитируется скоростью наиболее медленной стадией

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов Процесс протекает в кинетической области – если наиболее медленно происходит сама химическая реакция, лимитирующая суммарную скорость Для ускорения применяют: увеличение концентрации, температуры или давления, катализатор. Процесс протекает в диффузионной области – если общая скорость процесса лимитирует подвод реагирующих компонентов или отвод продуктов реакции Для ускорения применяют: увеличение скорости диффузии (турбулизация системы), диспергирование фаз, повышение температуры и концентрации, гомогенизация системы Если скорости всех стадий соизмеримы - процесс протекает в переходной области

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов Технологический режим – совокупность основных факторов (параметров), влияющих на скорость процесса, выход и качество продукта Основные параметры: температура, давление, применение катализатора и его активность, концентрация взаимодействующих веществ, способ и степень перемешивания реагентов Параметры определяют принципы конструкции реакторов Оптимальным параметрам соответствуют максимальная производительность

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов Агрегатное состояние реагирующих веществ определяет способы их технологической переработки и принципы конструирования аппаратов

Содержание слайда: Теоретические основы химических процессов

Содержание слайда: ТехНОЛОГИЧЕСКИЕ основы процессов 1. Равновесие реакций - Все реакции обратимы - Во многих реакциях равновесие смещено полностью в сторону продуктов реакции Технологические процессы делят на: - Обратимые - Необратимые Необратимые процессы протекают лишь в одном направлении

Содержание слайда: ТеХНОЛОГИЧЕСКИЕ основы процессов Все обратимые процессы стремятся к равновесию (Wпр=Wобр) Соотношение компонентов во взаимодействующих системах остается постоянным до изменения параметров технологического процесса (температура, давление, концентрация) Влияние основных параметров на равновесие определяется принципом Ле Шателье-Брауна «В системе, выведенной внешним воздействием из состояния равновесия, самопроизвольно происходят изменения, стремящиеся вернуть систему к новому состоянию равновесия»

Содержание слайда: ТеХНОЛОГИЧЕСКИЕ основы процессов Примеры 1. А+Б=В+Q (в газовой фазе) 2. А=Б+В-Q ( в газовой фазе) 3. А+Б=В+Q (в жидкой фазе) 4. А+Б=В+С+Q (в жидкой фазе) Для увеличения выхода готового продукта T-?, Р-?, С-?, Q-?

Содержание слайда: ТеХНОЛОГИЧЕСКИЕ основы процессов 2. Выход продукта – в зависимости от условий процесса определяется как степень превращения, равновесный выход и фактический выход. Степень превращения (степень конверсии) – отношение фактически полученного продукта Gф к максимальному (или теоретическому) количеству Gм, которое можно было бы получить их данного исходного вещества

Содержание слайда: ТеХНОЛОГИЧЕСКИЕ основы процессов Равновесный выход – отношение количества основного исходного вещества, фактически превращенного в продукт Gр, к общему его количеству Gм Для необратимых процессов Для обратимых процессов

Содержание слайда: ТеХНОЛОГИЧЕСКИЕ основы процессов Фактический выход – отношение фактически полученного продукта Gф к его количеству, которое получалось бы в состоянии равновесия Gр (в долях или %) Выход продукта – единственная мера оценки скорости и полноты протекания процесса

Содержание слайда: ТеХНОЛОГИЧЕСКИЕ основы процессов 3. Глубина процесса (степень превращения сырья) – характеризуется долей превращенного сырья «Условно непревращенное сырье» - та часть жидких продуктов процесса, которая выкипает в пределах испарения исходного сырья Доля «условно непревращенного сырья» Процесс с рециркуляцией – процесс, сопровождаемый возвращением «условно непревращенного сырья» в зону реакции Рециркулят (рисайкл) - «условно непревращенная» часть сырья, которая возвращается в зону реакции Коэффициент рециркуляции – отношение количества рециркулята к количеству свежего сырья (К) Коэффициент загрузки – отношение общей загрузки реактора к количеству свежего сырья (К1) К1=К+1

Содержание слайда: Скорость процессов и тепловые эффекты 1. Скорость процессов Скорость гомогенных реакций Wi – количество одного из реагентов или продуктов ni, прореагировавшее или образовавшееся в единицу времени в единице реакционного пространства V - Скорость химической реакции пропорциональна концентрациям реагентов; - Суммарная скорость последовательных превращений определяется скоростью наиболее медленной стадии

Содержание слайда: Скорость процессов и тепловые эффекты Температура (технологический параметр) описывается уравнением Аррениуса, где k – константа скорости Е - энергия активации, это минимальный избыток энергии, который необходим для протекания химической реакции - В области более низких температур кинетические реакции более чувствительны к изменению температуры - При изменении температуры скорость реакции с более высокой энергией активации меняется в большей степени

Содержание слайда: Скорость процессов и тепловые эффекты Скорость гетерогенного процесса Wа – скорость процесса по реагенту А а- стехиометрический коэффициент реагента А S – площадь полифазной (реакционной) поверхности В гомогенных процесса при хорошем перемешивании диффузия протекает очень быстро и не влияет на суммарную скорость В гетерогенных системах – диффузия самая медленная стадия, определяет общею скорость всего процесса

Содержание слайда: Скорость процессов и тепловые эффекты Способы увеличения скорости процесса Увеличение константы скорости процесса Увеличение движущей силы процесса Увеличение поверхности соприкосновения (контакта) фаз

Содержание слайда: Увеличение константы скорости процесса

Содержание слайда: Увеличение движущей силы процесса

Содержание слайда: Увеличение поверхности соприкосновения (контакта) фаз

Содержание слайда: Тепловые эффекты Отрицательный – для осуществления процесса необходимо затрачивать некоторое количество теплоты Положительный – происходит выделение теплоты, и для сохранения изотермичности необходимо отводить теплоту из зоны реакции ∆Нхр = ∑ ∆Нобр.прод - ∑ ∆Нобр. исх. реагентов ∆Нпроц = ∑ ∆Нцелевых + ∑ ∆Нпобочных

Содержание слайда: Тепловые эффекты Тепловой эффект химической реакции не зависит от пути перехода одного вещества в другое, а зависит от начального и конечного состояния веществ Например:

Содержание слайда: Тепловые эффекты

Содержание слайда: Тепловые эффекты