Химиялық өнеркәсіп

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті
Биология-химия факультеті
Химиялық технология кафедрасы

ЖАЛПЫ ХИМИЯЛЫҚ
ТЕХНОЛОГИЯ
050720 Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы
050721 Органикалық заттардың химиялық технологиясы
мамандықтарының сырттай оқу түрінің студенттеріне арналған
бақылау тапсырмаларының әдістемелік нұсқаулары

Павлодар
УДК 66.0(07)
ББК 24.23
Я 7

С. Торайғыров атындағы ПМУ Ғылыми кеңесімен ұсынылды

Пікір беруші:
Химия ғылымының кандидаты, доцент Жапрагазинова К.Х.

Құрастырушылар: М.Г.Баймухамбетова, Ю.Ф.Рыжак,
А.С. Оралтаева, Т.Б. Туғамбаева

Я7 Жалпы химиялық технология: сырттай оқу түрінің
студенттеріне арналған бақылау тапсырмаларының
әдістемелік нұсқаулары. – Павлодар,2007. – 36 б.

Әдістемелік нұсқауларда Жалпы химиялық технология пәні
бағдарламасының жалпы мазмұны, барлық курс бойынша бақылау жұмыстарының
тапсырмалары, бақылау жұмыстарын орындауға қажетті есептеулер әдістемесі,
есептеулерді орындауға қажетті ғылыми және анықтамалық әдебиет тізімі
берілген. Әдістемелік нұсқаулар мен бақылау тапсырмалары 050720–
Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы, 050721– Органикалық
заттардың химиялық технологиясы мамандықтарының сырттай оқу түрінің
студенттеріне арналған.
Әдістемелік нұсқаулар білім және ғылым Министрлігінің № 671
07.08.2004 бекітілген, ҚР МСТ-қа 3.08.095-2004, ҚР МСТ-қа 3.08.096-2004
сәйкес дайындалған.

УДК 66.0(07)

ББК 24.23

© Баймухамбетова М.Г., Рыжак Ю.Ф., Оралтаева
А.С.,

Туғамбаева Т.Б., 2007
© С.Торайғыров атындағы Павлодар
Мемлекеттік

университеті, 2007
Кіріспе

Химиялық өнеркәсіп өнеркәсіптің басқа салаларының арасында ең маңызды
орындардың біріне ие. Химиялық өнеркәсіптің маңыздылығы ол қазіргі заманда
қоғамның өміріне өте қажетті көптеген өнімдерді дайындайды.
Қазіргі заманғы химиялық өндіріс, негізі химиялық технология болатын,
көптоннажды мамандандырылған өндіріс болып табылады.
Химиялық технология табиғи материалдардың өндіріс құралдарына
(өнеркәсіп пен ауыл шаруашылығында қолданылатын өнімдер, жартылай өнімдер)
және тұтыну құралдарына дейін өңделу процестерін қарастырады. Химиялық
технологияда өңделетін заттардың химиялық құрамының өзгеруімен байланысқан
процестер қарастырылады. Химиялық технологияның процестерінің мысалдары:
синтетикалық аммиакты азот пен сутектен алу, кальцийленген соданы ас тұзы
мен әк тастан алу және т.б.
Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясында минералды
материалдарды өңдеу процестері қарастырылады: күкірт қышқылын колчеданнан,
күкірттен, күкіртқұрамды газдардан өндіру; аммиакты ауа азотынан және, суды
электролиздеу нәтижесінде алынатын, сутектен өндіру.
Органикалық заттардың химиялық технологиясы көміртекқұрамды заттарды
көмір, мұнай және табиғи газдардан синтездеу процестері, сонымен қатар
өсімдік және жануар текті материалдарды (қант, қағаз өндіру, теріні илеу)
өңдеу процестері қарастырылады.
Химиялық технология объектілермен және процестермен байланысқан
болғандықтан жаратылыс ғылымдарға жатады. Химиялық технологияның объектісі
– химиялық өндіріске қатынасатын заттар. Процестер дегеніміз бір заттарды
екіншілеріне айналдыруға қажетті әртүрлі операциялар жиынтығы.
Нақты химиялық өндіріс дегеніміз, шикізатты дайын өнімге дейін өңдеуге
қажетті, бір-бірмен байланысқан технологиялық процестер мен аппараттардың
көптеген сандарының қосындысы болып табылады.
Химиялық салалардың дамуының қазіргі заманғы тенденцияларына, бар
өндірістердің интенсификациялануына және модернизациялануына, өндірістердің
көлемдерінің өсуіне байланысты инженерлік кадрларды дайындаудың ролі
артуда. Химиялық өнеркәсіптің кәсіпорындарына арналған химик-технологтардың
дайындықтарының сапасы оқу пәндерінің инженер-химиялық циклы бойынша
мамандарды фундаменталды дайындауымен анықталады.
Әдістемелік нұсқаулар химиялық технологиядағы өте маңызды
тақырыптарды қарстыруға, сонымен қатар химия-технологиялық процестердің
техникалық көрсеткіштерін анықтауға,берілген реакцияларды жүргізуге қажетті
реакторларды таңдау және салыстыруға, қарапайым және күрделі реакциялар
жүргенде ағындарының жылжу режимдері әртүрлі болатын реакторлардың
тиімділігін салыстыруға, процестің жеке сатылары мен өндірістің түгелінің
материалды баланстарын құрастыруға арналған.
Әдістемелік нұсқауларда есептеу әдістемелері, есептеулерді жүргізуге
қажетті ғылыми және анықтамалық әдебиеттер тізімі берілген.

1 Жалпы әдістемелік нұсқаулар

Оқу жоспарына сәйкес Жалпы химиялық технология курсы екінші курста
сырттай оқу жүйесі бойынша (орта кәсіптік және жоғары білім негізінде) және
үшінші курста (орта білім негізінде) жалпығылыми және жалпытехникалық
пәндерден емтихан тапсырғаннан кейін оқытылады.
Жалпы химиялық технология курсында студенттер жалпы химия –
технологиялық процестердің заңдылықтары, талдау әдістері және химия –
технологиялық процестер мен жүйелерді оптимизациялау тәсілдері,
бейорганикалық заттардың өндірісінің негізгі технологиялық сызбалары туралы
қажетті мәлімет алуы керек.
Бұл курсты білу студенттерге өндірістің үйлесімді тәртіптерін дұрыс
таңдай алуына, функционалды, технологиялық, құрылымдық схемаларды, химия –
технологиялық процестердің негізгі ағындарын және технологиялық
байланыстарды талдауға, химия – технологиялық процестердің материалды және
жылу есептеулерін жүргізуге, химиялық технологияның жалпы көрсеткіштеріне
әртүрлі факторлар мен режимдердің әсерін анықтауға, химиялық реакторлардың
және басқа аппараттардың жұмысқа қабылеттілік белгілерін анықтауға,
экономикалық және экологиялық приоритеттерді есепке ала отырып үйлесімді
технологиялық шешім таба алуға, келешек мамандарда инженерлік ойлауды
қалыптастыруға, нақты өндірісті ұйымдастырудағы және басқарудағы әртүрлі
проблемаларды шешу дағдыларын қалыптастыруға, студенттердің химиялық
өндірістің өте маңызды аппараттарының технологиялық есептеулерін негізгі
әдістермен меңгеруге көмектесуі керек.
Жалпы химиялық технология курсының бағдарламасы бес негізгі
тақырыптардан тұрады:
-1 тақырып Химиялық өндіріс;
-2 тақырып Химиялық өндіріс химия – технологиялық жүйе (ХТЖ) ретінде;
-3 тақырып Химиялық процестер;
-4 тақырып Химиялық реакторлар;
-5 тақырып Өнеркәсіптік химиялық өндірістер;
Әрбір өнімнің өндірісін зерттеуде әдістемелік нұсқаудағы саналған
сұрақтардан басқа келесі сұрақтарды қарастыру қажет:
- процестің техника – экономикалық көрсеткіштері;
- процесті бақылау және автоматтандыру;
- қауіпсіз жұмыс шарттары;
- өндіріс дамуының негізгі тенденциялары;
- қоршаған ортаны өндіріс серпулерінен қорғау шаралары.
Курсты оқып үйрену үшін оқу жоспарымен зертханалық практикумды,
тәжірибелік сабақтарды, курстық жұмысты орындау және емтихан (сынақ)
тапсыру қарастырылған.

1. Мазмұны мен дайындауға қойылатын талаптар
Бақылау жұмысы екі теориялық сұрақтан және төрт есептен тұрады.
Теориялық сұрақтар химиялық технологияның өнімдерінің біреуін алу
процесінің физика-химиялық негіздерін сипаттауды және технологиялық режим
нормаларын көрсете отырып6 технологиялық схеманы салуды қарастырады.
Технологиялық схема А-4 форматты бетте салынып, оның астында
нөмірленген жабдықтаулардың спецификациясы келтірілу керек. Жабдықтауды
салғанда аппараттардың сай келушіліктері сақталғандай етіп масштаб
таңдалады.
Есептерді қисынды жүйелікте орындау қажет.
Есептеуде теңдеу, немесе қандай да бір формуланы қолданғанда, алдымен
олар жалпы түрде, әрбір параметрі түсіндіріліп, өлшем бірлігі және
қолданылған әдебиет көрсетіліп берілуі керек
Барлық шамалар мен параметрлердің өлшем бірліктері СИ системасында
берілуі керек.
Бақылау жұмыстары А-4 беттерде, шеттерінде оқытушының ескертулеріне
орын қалтырылып, орындалады.
Орындалған бақылау жұмысының соңында қолданылған әдебиет тізімі
берілуі керек.
Егер студент бақылау жұмысын өздігінен орындамағаны белгілі болса,
оқытушы оған жеке жаңа тапсырма беруге құқығы бар.
Мысал
Әдебиет тізімін дайындау
1 Амелин А.Г. Технология серной кислоты. – 2-е издание., перераб. – М.
: Химия, 1983. – 360 с.

2 Жалпы химиялық технология курсының бағдарламасы

Кіріспе

Химиялық өнеркәсіптің маңызы және дамуы. Химиялық технология химиялық
өндірістің ғылыми негізі ретінде. Химиялық технологияның ғылым ретіндегі
ерекшеліктері. Химиялық технологияның басқа ғылымдармен байланысы. Химиялық
технологияның объектісі.Маңызды технологиялық ұғымдар мен анықтамалар.
Химиялық өндірістердің жіктелуі. Жіктеу принциптері. Химиялық
технологияның дамуының негізгі, бір-бірімен байланысқан бағыттары. Химиялық
өнеркәсіптің негізгі өнімдерін өндірудің динамикасы мен масштабтары.
Жаңа химия-технологиялық тәсілдер, өнімдерді алу әдістері,
химиялық салалардың құрылымы.

2.1 Химиялық өндіріс

Химиялық өндірістің жалпы технологиялық құрылымы. Химиялық өндірістің
жалпы фнукциялары. Химиялық өндірістегі негізгі операциялар. Негізгі
технологиялық компоненттер. Химиялық өндірістің тиімділігін бағалаудың
сапалық және сандық критерийлері.
Химиялық өндірістің шикізат көздері.
Шикізаттың және көмекші материалдардың сипаттамасы және
жіктелуі.Өндіріс қалдықтары екіншілік материалдық ресурстар көзі ретінде.
Шикізаттың перспективалы және альтернативалы көздері. Химия-технологиялық
процесте шикізатты дайындау.
Су шикізат және өндірістің көмекші компоненті ретінде. Су көздері.
Өнеркәсіптік су дайындау.
Химиялық өндірістегі энергия.
Химиялық өндірісте энергияны қолдану және энергиямен қамтамасыз ету.
Энергетикалық ресурстардың жалпы сипаттамасы және жіктелуі. Энергияның
перспективалы және альтернативалық көздері.
Энергияны рационалды қолдану. Энерготехнологиялық комбинациялау
әдістері және шикізаттың энергетикалық потенциалын және экзотермиялық
реакциялардың жылуын қолдану әдістері. Екіншілік энергоресурстар (ЕЭР),
олардың жіктелуі, негізгі бағыттары, кәдеге жарату.

2.2 Химиялық өндіріс химия-технологиялық жүйе (ХТЖ) ретінде
ХТЖ құрылымы және сипаттамасы. Химиялық өндіріс ХТЖ ретінде. ХТЖ
құрамы. ХТЖ модельдерінің түрлері, олардың қолданылуы.
ХТЖ элементтері, олардың жіктелуі.Көпфункционалды элементтер.
ХТЖ элементтерінің технологиялық байланыстары, олардың қолданылуы және
сипаттамасы. ХТЖ синтездеуде байланыстардың әр түрлерін қолдану мысалдары.
Химиялық технология әдістері.
Химиялық өндірісте процестердің иерархиялық ұйымдастырылуы. Химиялық
технологияның ғылым ретіндегі әдістемелік негіздері – олардың күрделі
схемалары мен элементтерінің өзара байланыстарының системалы талдауы.
Система түсінігі. Системалық талдау.
ХТЖ талдауы
ХТЖ нәтижелерінің міндеттері мен көрсеткіштері. Талдау әдістері.
Материалды және жылу балансы. Құрастыру әдістемесі және есептеулер.
Оларды ұсыну түрлері.
Рециклы бар схемалардың балансты теңдеулерін құрастыру ерекшеліктері
Энергетикалық (энтальпиялы) баланс.
ХТЖ-ның технологиялық талдауы. Техника-экономикалық көрсеткіштер
құрылымы және оның құрамдарының химиялық өндірістегі маңызы.
ХТЖсинтезі.
ХТЖ синтезінің түсінігі және міндеттері. ХТЖ-ні дайындаудың негізгі
этаптары.
ХТЖ-ны синтездеудегі негізгі концепциялар. Олардың құрамы және іске
асыру жолдары.
Энерготехнологиялық системалар, комбинацияландырылған өндірістер,
қайта құрылатын ХТЖ, біріктірілген процестер, жабық және қалдықсыз
өндірістер – оларды құрастыру ерекшеліктері және қолдану аймақтары.
Біртекті технологиялық схемалар. Жылуалмастырғыштар системасы. Күрделі
қоспаны бөлу системасы. Реакторлар системасы. Олардың оптималды құрылымын
құрастыру негіздері.

2.3 Химиялық процестер
Химия-технологиялық процесс жөніндегі түсінік.Химия-технологиялық
процестердің жұмыс істеу жағдайлары бойынша, реакция түрі бойынша,
әрекеттесетін заттардың күйі бойынша жіктелуі. Химиялық өзгерудің физика-
химиялық заңдылықтары. Химиялық процестердің негізгі көрсеткіштері, олардың
өзара байланысы. Физика-химиялық заңдылықтарды процестердің тиімділігін
арттыру үшін қолдану.
Жылуды, затты және импульсті тасымалдау заңдылықтары. Процестер
жүйесіндегі олардың маңызы.
Гомогенді химиялық процестер.
Гомогенді химиялық процестер,жүргізу жағдайларының және химиялық
нышандардың өзгеру жылдамдығына және дифференциалды талғамдыққа әсері.
Гомогенді процестерді интенсификациялау жолдары және әдістері.
Оптималды температуралар жайлы түсінік. Қайтымды және қайтымсыз, экзо-
и эндотермиялық химиялық процестердің оптималды температуралары.
Гетерогенді (каталикалық емес) химиялық процестер.
Гетерогенді химиялық процесс.Фазалық құрамды анықтау. Гетерогенді
процесс сатылары. Масса тасымалдаудың химиялық реакциясының өзара әсері.
Химиялық өзгеру жылдамдығы. Лимиттейтін саты және оны анықтау. Гетерогенді
процестер жүретін аймақтар. Процестің жүру жағдайларының өзгеру
жылдамдығына әсері.
Газ – қатты гетерогенді процесі. Процестің жүретін әртүрлі аймақтары
үшін жылдамдықты және толық өзгерудің уақытын есептейтін теңдеу.
Процестердің әртүрлі режимдері үшін интенсификациялау жолдары.
Газ – сұйық гетерогенді процесі. Көлем ішіндегі және шекаралық
қабаттағы реакция. Өзгеру жылдамыдығын анықтау. Процестердің әртүрлі
режимдері үшін интенсификациялау жолдары.
Өнеркәсіптік катализ.
Өнеркәсіптік катализдың маңызы және қолдану аймақтары. Гомогенді
катализ. Гомогенді катализ кезіндегі өзгеру жылдамдығы. Процесті жүргізу
жағдайларының гомогенді-каталикалық процестің тиімділігіне әсері. Қатты
катализатордағы гетерогенді катализ. Химиялық айналу жылдамдығы.
Гетерогенді-каталикалық процестің жүру аймақтары. Процесті жүргізу
жағдайларының өзгеру жылдамдығы мен талғамдыққа әсері. Ішкі бетті қолдану
дәрежесі. Каталикалық процестерді интенсификациялау жолдары.

2.4 Химиялық реакторлар
Негізгі жағдайлар
Химиялық реакторлар (ХР) және оларға қойылатын талаптар.
ХР құрылымдық элементтері – реакциондық көлем, ағындарды еңгізіп
шығаратын құрылғылар, жылуалмастырғыш элементтер, ағындырды араластыратын
және тарататын құрылғылар. Химиялық реакторлар мен олардың жұмыс
режимдерінің жіктелуі.
Химиялық реактордағы материалды және жылу баланстарының теңдеулері.
Ағынының құрылымы идеалды болатын химиялық реакторлар
Ағындарының құрылымы идеалды болатын химиялық реакторлар. Идеалды
араластырғыш реактор. Мерзімді жұмыс істейтін идеалды араластырғыш реактор.
Стационарлы режимдегі ағынды идеалды араластырғыш реактор. Идеалды
ығыстырғыш реактор. Ағынды идеалды араластырғыш реактор мен идеалды
ығыстырғыш реактордың салыстыруы. Идеалды араластырғыш реакторлар каскады.
Ағынының құрылымы идеалды емес болатын химиялық реакторлар
Ағынды реакторларда идеалдықтан ауытқуға әкелетін салдар. Реалды
гидродинамикалық жағдайдағы реакторлар модельдері. Ячейкалы модель.
Бірпараметрлі диффузиялық модель.
Химиялық реакторлардағы жылу тасымалдау
Химиялық реакторлардағы жылу тасымалдау. Химиялық реакторлардың жылу
режимдері. Изотермиялық емес режимдегі ағынды идеалды араластырғыш
реактор. Изотермиялық емес режимдегі мерзімді жұмыс істейтін идеалды
араластырғыш реактор. Химиялық реакторлардың жылутұрақтылығы. Параметрлеік
сезімталдық, кеңістіктік біркелкі еместіктер (процестің өнімділігіне
тигізетін әсері). Оптималды температуралық оежим және оны өнеркәсіптік
реакторда іске асыру әдістері. Оптималды температуралық жағдайларда
каталикалық процестерді жүргізу үшін стационарлы емес режимдерді қолдану.
Өнеркәсіптік химиялық реакторлар келесі процестерді жүргізуде
қолданылады:
- гомогенді процестерді;
- газ – қатты каталикалық емес процестерді;
- газ – сұйық каталикалық емес процестерді
- сұйық – қатты каталикалық емес процестерді
- газ – сұйық – қатты каталикалық емес процестерді
- сұйық – сұйық гетерогенді процестерді
- гетерогенді – каталикалық процестерді

2.5 Өнеркәсіптік химиялық өндірістер
2.5.1 Күкірт қышқылының өндірісі. Күкірт қышқылының халық
шаруашылығындағы ролі. Күкіртқұрамды шикізат түрлері және күкірт қышқылын
өндіру әдістері. Күкірт қышқылын өндірудің химиялық және құрылымдық
схемалары.
Күкіртті газды флотациялық колчеданнан алу. Флотациялық колчеданды
күйдірудің физика-химиялық негіздері. Пириттің жануының кинетикасы.
Күйдіретін газды шаңнан тазарту.
Күйдіретін газды қосралардан тазарту (арнайы тазарту). Күкірт
диоксидінің тотығуы. Күкірт диоксидінің каталикалық тотығуының физика-
химиялық негіздері. Жанама аппараттың принципиалды схемасы. Процесс
катализаторлары.
Күкірт ангидридінің абсорбциясы. Жанама және абсорбциялы бөлу.
Процестердің аппаратуралық безендірілуі. Күкірт қышқылының 1 тоннасына
шығын коэффициенті.
2.5.2 Аммиакты синтездеу. Байланған азот технологиясы. Азот
өнеркәсібінің қазіргі күйі және перспективалары. Азот өнеркәсібінің
шикізаты. Аммиак пен азот қышқылын көмірсутекті шикізаттан алудың
технологиялық жолы. Азотты фиксациялау әдістері.
Сутекті және сутекқұрамды газдарды өндірудің химиялық әдістері. Сұйық
және қатты отынды газификациялау.
Көмірсутекті газдарды конверсиялау әдістері. Метанды конверсиялаудың
технологиялық схемасы.
Көміртек тотығын конверсиялау. Конвертацияланатын газды көміртектің
тотығынан және қостотығынан тазарту әдістері.
Аммиакты синтездеу. Шикізаттың жалпы сипаттамасы. Аммиакты өндірудің
химиялық және принципиалды схемасы. Аммиакты синтездеудің физика-химиялық
негіздері.
Аммиак өндірісінің технологиялық схемалары. Орташа қысымдағы аммиак
синтезінің агрегаты. Аппартуралық безендіру. Жұмыс тәртібі. Процесті
реттеу. Аммиакты сақтау және тасымалдау.
2.5.3 Азот қышқылының өндірісі. Химиялық және құрылымдық схема.
Аммиактың жанама тотығуының физика-химиялық негіздері. Азот тотығының
тотығуы. Азоттың қостотығының және оның димерінің абсорбциялануы.
8 атм. Қысым астында сұйылтылған азот қышқылын өндірудің технологиялық
схемасы. Процестің аппартуралық безендірілуі. 60% азот қышқылын өндірудегі
шығын коэффициенттері. Азот қышқылын концентрациялау әдістері.
Фосфор қосылыстарының технологиясы
Фосфор өнеркәсібінің шикізаты. Қазақстан территориясындағы табиғи
фосфаттар. Фосфор қосылыстарының халық шаруашылығыгдағы маңызы.
Фосфор қышқылын өндіру. Фосфор қышқылын өндірудің экстракциялық және
экзотермиялық әдістерін салыстыру. Экстракциялық және экзотермиялық өндіру
әдістерінің технологиялық схемасы

3 Бақылау тапсырмалары

1. Тапсыманы орындау үшін нұсқаны таңдау әдістемесі
Бақылау жұмысының нұсқасын студенттер 1-ден 21-ші нұсқаға дейін сынақ
кітапшасының соңғы екі саны бойынша таңдайды. Егер сынақ кітапшасының соңғы
екі саны 21-ден артық болса, онда нұсқа соңғы екі санның қосындысы ретінде
алынады. Мысалы, сынақ кітапшасының соңғы сандары 44 болса, нұсқа 8
болады.

3.2 Мысалдар мен тапсырмаларды орындаудың әдістемелік ұсыныстары
3.2.1 Техникалық көрсеткіштері. Химиялық өндірістің техника-
экономикалық деңгейі техника-экономикалық көрсеткіштердің бірлестігімен
анықталады. Оларға: шикізат және энергия бойынша шығын коэффициенттері,
дайын өнім шығымы және шикізаттың өзгеру дәрежесі, процестің талғамдылығы,
өнімділік, аппараттың жұмысының интенсивтігі, өнім сапасы, еңбек
өнімділігі, өнімнің өздік құны.
3.2.1.1 Дайын өнімнің шығуы. Алынған өнім массасының оны өндіруге
жұмсалған шикізат массасына қатынасы ретінде анықталады. схемасы
бойынша жүретін бір сатылы процесс үшін шығын мына формула (1) бойынша
есептеледі

(1)

Егер процесс негізінде нақты теңдеумен сипатталатын химиялық реакция
жатса, онда схемасы бойынша жүретін көп сатылы процестің қосынды
шығымы әрбір сатының шығымының көбейтіндісіне тең болады (2)

(2)

3.2.1.2 Шикізаттың өзгеру (конверсиялану) дәрежесі. Айналу дәрежесі
дегеніміз уақыт аралығында химиялық өзгеруге түскен шикізат
массасының оның алғашқы массасына қатынасы ().
Өзгеру дәрежесі мына формуламен (3) есптеледі
, (3)

мұндағы - уақыт аралығында реакцияға қатынаспаған шикізат
мөлшері.
Өнім шығымы және шикізаттың өзгеру дәрежесі бірлік үлеспен немесе
процентпен беріледі.
3.2.1.3 Талғамдық – мақсатты өнім массасының осы процесс кезінде
алынған өнімдердің жалпы массасына, немесе уақыт аралығында өзгерген
шикізат массасына қатынасы. Егер шикізаттың өзгеруі соңғы өнімдардің
бірнешеуінің түзілуіне әкелсе, онда талғамдық процестің бағыттарының
біреунің басым болуын сипаттайды.
Өнімнің өзгеруі шикізаттың өзгеру дәрежесі және талғамдық химия-
технологиялық процестің жүруінің тереңдігін, оның толықтығын және мақсатты
өнім түзілу жағына бағытталуын сипаттайды.
3.2.1.4 Өнімділік. Өнімділік дегеніміз дайын өнімнің, немесе оны
өндіруге қажетті шикізаттың уақыт бірлігіндегі мөлшері. Өнімділік жеке
аппаратқа, технологиялық жолға, цехқа, кәсіпорынға түгелдей алынуы мүмкін.
Осы жағдайдардағы максималды мүмкін өнімділік қуаттылық деп аталады.
Өнімділік және қуаттылық кгсағ, тсағ, тжылына және өндіріс қуаттылығына
байланысты әрі қарай белгіленеді.
3.2.1.5 Интенсивтік. Аппарат интенсивтігі деп оның өнімділігінің
аппараттың жұмыс бөлімінің мөлшерін сипаттайтын өлшем бірлігіне – оның
реакциондық көлеміне V, немесе көлденең қимасының ауданына S қатынасын
атайды.
Интенсивтік – аппарат жұмысының тиімділігінің критерийі. Ол
қуаттылығы әртүрлі болатын аппараттар тиімділігін салыстыруға мүмкіншілік
береді. Интенсивтік кгм3 және кгм2 өлшенеді.
3.2.1.6 Өнім сапасы. Өнімнің сапасы деп оның техникалық,
экплуатациялық, экономикалық және басқа да қасиеттері аталады.
Өнім сапасының талаптары. Жеке өнімдерді өндіру кезіндегі сапа
талаптары. Өнімнің сапасын тексеру ерекшеліктері. Қышқылдар, тұздар және
минералды өнімдердің сапасын тексеру негіздері және ерекшеліктері
3.2.1.7 Шығын коэффициенттері деп дайын өнімнің массалық немесе
көлемдік бірлігін өндіруге жұмсалатын шикізат пен энергияның әрбір түрінің
мөлшері аталады. Шығын коэффициенттерінің энергия бойынша өлшем бірліктері
кВт∙сағт, кВт∙сағнм3, шикізат бойынша өлшем бірліктері кгкг, ткг, тт
және тағы да басқа.
Шығын коэффициенттерін есептеу үшін нәтижесінде алғашқы шикізаттың
дайын өнімге айналуы болатын өндірістің барлық сатыларын білу керек.
Теориялық шығын коэффициенттері өзгеру болатын стехиометриялық ара қатысты
есепке алады. Тәжірибелік шығын коэффициенттері стехиометриялық ара
қатыстан басқа процестің барлық сатыларындағы өндірістік жоғалуларды,
сонымен қатар жанама реакциялар болуы мүмкіндігін есепке алады.
Қандай да бір өнімнің шығын коэффициенттері алғашқы материалдың
құрамына байланысты болады және бір-бірінен қатты айырылуы мүмкін.

Техникалық көрсеткіштерді есептеу мысалдары

Мысал1. Фенолдың 1 тоннасын өндіру үшін бензолдың және крекинг газдарының
пропан - пропилендік фракциясының (пропиленнің СН3-СН=СН2 көлемдік мөлшері
30% және пропанның СН3-СН2–СН3 көлемдік мөлшері 70%) шығынын есептеу
қажет. Егер бензолдан изопропилбензолдың шығуы теориялық мүмкін шығудың
90%-н құраса және изопропилбензолдың фенолдан шығуы 93%-ті құраса.
Шығару. Mr () = 78; Mr () = 42; Mr () = 44; Mr ()
= 94
Бензолдан фенолды алудың кумолды әдісі, үш саты арқылы жүретін тағы
да бір құнды өнімді ацетонды алумен жүреді
1 саты–кумолды алу

2 саты –кумолдың кумол гидроасқынтотығына дейін тотығуы

3 саты –кумол гидроасқынтотығының ыдырауы

Процестің барлық үш сатысын схема түрінде көрсетеміз

Схема бойынша фенолдың бір молін алу үшін бір моль бензол қажет,
немесе бір тонна фенолды алу үшін қажетті бензолдың теориялық шығыны тең
болады

Процесс сатыларындағы айналу дәрежесін есепке алғанда, бензол көбірек
қажет. Бензолдың тәжірибелік шығын коэффициентін есептейміз

т

фенолдың 1 тоннасын алуға қажетті бензолдың шығын коэффициенті 0,99 тонна
болады.
Фенолдың 1 молін алу үшін 1 моль (94 кг) немесе 22,4 м3 пропилен
қажет. Реакцияға қатысқан пропилен көлемін (м3) есептейміз.

Сатылардағы айналу дәрежелерін есепке алғанда пропилен көбірек қажет
болады

пропилен массасы тең болады

Пропиленмен бірге пропан берілді

Пропан массасын жоғарыдағыдай есептейміз, ол 1,3 т.
Пропан-пропилендік фракцияның шығын коэффициенті тең болады: 662 + 284
= 946 м3 немесе 0,533 т + 1,3 т = 1,833 т.
Мысал2. Аммиакты синтездеу бағанасының таза катализатормен жұмыс
істеген кезіндегі және сол катализатормен екі жыл жұмыс істеген кездегі
өнімділігін есептеу қажет. С2-ден шыққан кездегі NH3 – 17%; мұнара
биіктігі Н – 14 м; Мұнараның ішкі диаметрі D – 0,85 м; циклді инертті
қоспалар η – 7%. Конденсацияланудың соңғы температурасы t - 5°C; мұнараға
енген кездегі NH3-тің болуы С1 – 4%; көлемдік жылдамдық s – 25000 с-1;
жүйедегі қысым – 30 МПа; мұнараның ішкі көлемін (паковка) қолдану
коэффициенті β – 35%; екіжылдық жұмыстан кейінгі катализатор
белсенділігінің төмендеуі z – 20%.
Шығару. Синтездеу мұнарасына салынған катализатор көлемін формула (4)
бойынша есептейміз

(4)

Белгілі мәндерді қойып табамыз. V = 2,8 м3.
Аммиакты синтездеу мұнарасының өнімділігін (кгсағ) формула (5)
бойынша есептейміз

, (5)

мұнда - аммиак тығыздығы, кгм3 ( = 0,771).
Белгілі мәндерді қойып табамыз = 6,75 тсағ немесе 62
ттәулігіне.
Екі жылдан кейін катализаторлың белсенділігінің төмендеуі нәтижесінде
мұнарадан кейінгі аммиактың болуы азаяды да, тең болады

Нәтижесінде, екі жылдан кейінгі мұнара өнімділігі тең болады

= 5 тч или 120 тсут

3.2.2 Материалды баланс. Химия-технологиялық процестерді әзірлеген
кезде жүретін процестерді сандық бағалау үшін, сондай-ақ технологиялық
процестің парметрлерінің оптималды белгілерін анықтау үшін әртүрлі
есептеулер жүргізіледі. Барлық жағдайларда есептеулер кезінде
гидродинамика, жылу- және массаберу және химиялық кинетика заңдары есепке
алынады, сондықтан материалды ағындарды есептеулер энергетикалық
есептеулермен бірге орындалады, ол үшін материалды және энергетикалық
баланстар құрастырылады.
Материалды баланс – массаның сақталу заңының заттық көрінісі, ол заң
бойынша қандай да бір жабық жүйеде әрекеттескен заттардың массасы, осы
әрекеттесу нәтижесінде түзілген заттар масасына тең болады, немесе заттар
кірісі осы заттар шығысына тең болады. Сонымен, материалды баланс теңдеуін
келесі көрсетуге болады

(6)

Мерзімді процестер үшін материалды балансты жеке бір операцияға
құрастырады, үзіліссіз процестер үшін – уақыт бірлігінде орындайды.
Материалды балансты параллельді және жанама реакцияларды есепке алып
отырып, негізгі қосынды реакция теңдеуі бойынша құрастырылады. Ол процеске
қатысатын барлық заттар үшін, немесе жеке бір затқа орындалуы мүмкін.
Әдетте жүретін барлық реакциялар мен алынатын жанама өнімдірдің барлығы
емес, тек қана небары маңыздылары ғана есепке алынады, немесе материалды
баланс жуық болады.
Материалды балансты түгел процеске немесе оның жеке сатыларына
орындайды. Бұл жағдайда заттардың массасының есебі жеке қатты, сұйық және
газдық фазалар үшін алынады, сондықтан жалпы түрде материалды баланстар
теңдеу (7) ретінде беріледі

, (7)

мұнда - уақыт бірлігінде өндіріске немесе жеке операцияға алынған
қатты, сұйық және газтәрізді заттардың массалары;
- алынатын өнімдердің массалары.
Кейде тәжірибелік есептеулер орындаған кезде кейбір жеке фазалар
(қатты, сұйық немесе газтәрізді), немесе жеке бір фазада бірнеше әртүрлі
заттардың болуын есепке алмаған кезде, теңдеу (7) қарапайымдалады немесе
керісінше күрделіленеді. Жобалау кезінде мақсатты өнімнің массасын есепке
алу қажет, ал шикізат және жанама өнімдер массаларын материалды баланс
теңдеуінің көмегімен есептейді. Егер баланстың қатесі (қателік проценті) 5
%-ке дейін болса, онда материалды баланс дұрыс деп саналады.
Барлық мәліметтер кесте 1 түрінде жазылады.

Кесте 1 – Материалды баланс
Кіріс кг м3 % Шығыс кг м3 %

Мысал 3. Құрамында 42% S және 4% Н2О бар колчеданды күйдірудің
материалды балансын құрастыру керек. Күйдіретін құрғақ газдағы SO2 және
SO3 14,5 және 0,1% көлемдік. Тұқылдағы күкірттің мөлшері 1%.
Шығару. Колчеданның 1000 кг-ның құрамдарына материалды балансты
есептейміз.

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8 SO2

Кіріс статьялары
1) күйдіруге қажетті құрғақ колчеданның кг;
2) колчеданмен бірге келетін ылғалдың кг;
3) құрғақ колчедандағы күкірттің мөлшерінің

= 420,96 = 43,75%

4) құрғақ колчеданның 1 тоннасына тұқылдың шығуы

т

5) күйген күкірттің мөлшері

6) құрғақ колчеданның 1 тоннасына жұмсалған ауа

,
мұнда CSO2 – SO2 және SO3 газдағы концентрацияларының қосындысы
m – оттек молекулаларының санының күкірт диоксидінің
молекулаларының санына стехиометриялық қатынасы;
,

мұнда 14,6 – SO2 және SO3 газдағы концентрацияларының қосындысы
ылғалды колчеданның 1 тоннасына жұмсалған ауа
7) ауамен бірге келетін оттек және азот мөлшері

немесе
немесе

8)ауамен бірге келетін ылғалдың мөлшері. Ауа температурасы 20ºC және
оның ылғалмен қанығуының дәрежесі 0,5 деп аламыз. 20ºC кезіндегі ауадағы су
буының мөлшері 17,29 гм3 (күкіртқышқылшының анықтамасы).
9) Ауамен бірге келетін ылғал мөлшері

Шығын статьялары
1) алынған тұтқыл мөлшері:
2) түзілген құрғақ күйдіргіш газдың мөлшерін формула (8) бойынша
есептейміз

(8)

Формулаға (8) мәндерін қойып аламыз
3) газдағы мөлшері:
- оттектің

;

- азоттың (айырмасы) 100 – 14,5 – 0,1 – 2,05 = 83,35% (об.);
- колчеданмен ауадан келетін ылғалдың

40 + 23,6 = 63,6 кг или 79 м3
Ылғалды пеш газының құрамы:
- SO2 – 287 м3 немесе 820 кг;
- SO3 – 2 м3 немесе 7,1 кг;
- O2 – 42 м3 немесе 60 кг;
- N2 – 1650 м3 немесе 2075 кг;
- Н2О – 79 м3 немесе 63,6 кг.
Материалды баланстың жинақ кестесін құрастырамыз.

Кесте 2 – Ылғалды колчеданның 1 тоннасының материалды балансы
Кіріс Кг м3 Шығыс кг м3
1 құрғақ колчедан960 - 1 тұқыл 703 -
40 - 2 пеш газы: 3025,7 1869
2колчедан ылғалы 2704 2100 SO2 820 287
3 құрғақ ауа: 629 441 SO3 7,1 2
O2 2075 1659 O2 60 42 1650
N2 23,6 29,3 N2 2075 79
4 ауа ылғалы - Н2О 63,6
Жиыны: 3727,62129,3Жиыны: 3728,7 2068

Баланстың қателігі

3. Бақылау тапсырмаларының нұсқалары

Нұсқа 1

1 Химиялық өндірістің жалпы технологиялық құрылымын, химиялық
өндірістің тиімділігін бағалаудың сапалық және сандық критерийлерін
сипаттау.
2 Термиялық фосфор қышқылының алу әдістерін атап шығу және салыстыру.
Термиялық фосфор қышқылын екісатылы әдіспен өндірудің технологиялық
схемасын бейнелеу.
3 Диэтилді эфирді өндіруге қажетті 76%-ті С2Н5ОН және Nа-дің шығын
коэффициенттерін есептеу қажет. С2Н5ОNa шығуы теориялық мүмкіннің 90%-не,
ал бромэтанның этанолдан шығуы 89%-ке тең. Есептеуді эфирдің 500 кг-на
жүргізу керек.
4 Натрий гидроксидімен нейтралдау реакциясына қажетті, құрамында 70%
НСООН бар құмырсқа қышқылының ерітіндісінің шығын коэффициентін есептеу
керек. Құмырсқа қышқылының өзгеру дәрежесі 47%. Есептеуді дайын өнімнің 5
тоннасына жүргізу керек.

5 Құрамында (%масс.): СаС2 – 75%; СаО – 19%; С ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.