Непрерывные И Периодические Процессы

в химической технологии. При периодич. Процессах (П. П..) все стадии осуществляются последовательно в одном аппарате, при непрерывных процессах (Н. П.) - одновременно в разных аппаратах. Известны также комбинир. Процессы. К ним относятся Н. П., отдельные стадии к-рых проводятся периодически (полунепрерывные процессы), либо П. П., когда нек-рые стадии протекают непрерывно (полупериодич. Процессы). Т. Наз. Степень непрерывности процесса определяется отношением t/Dt, где t-время, необходимое для завершения всех стадий процесса от момента загрузки исходных материалов до выгрузки готовых продуктов. Dt-период процесса, т. Е. Время от начала загрузки исходных материалов данной партии до начала загрузки исходных материалов след. Партии.

Для П. П. Dt >. 0, t/Dt <. 1. Для Н. П. Dt 0, t/Dt. Движущая сила любого процесса -разность между предельным числовым значением к.-л. Параметра и действительным его значением, напр. Для хим. Процессов-разность между равновесной аи рабочей хконцентрациями к.-л. Реагента. Непрерывно действующие аппараты в зависимости от характера изменения параметров подразделяют на аппараты идеального вытеснения, идеального смешения и промежут. Типа (осн. Группа реально функционирующих пром. Аппаратов). В аппаратах первого типа в ходе процесса концентрация реагента (а следовательно, и движущая сила) монотонно снижается (рис. 1,a). Одновременно уменьшается скорость процесса, а также производительность аппарата. Средняя движущая сила определяется как средняя логариф-мич.

Величина. В аппарате идеального смешения концентрация изменяется практически мгновенно и движущая сила на протяжении всего процесса остается постоянной и равной своему конечному и, значит, наименьшему значению (рис. 1,б). В аппаратах периодич. Действия движущая сила процесса и, следовательно, его скорость монотонно падают. Характер изменения концентрации в аппарате обусловливает не только скорость процесса и производительность единицы объема аппарата, но и селективность процесса. Так, если в результате взаимод. Компонентов получается целевой продукт X, к-рый далее может превращаться в нежелат. Продукты Y и Z, то кол-во X будет тем меньше, чем больше отличается характер изменения движущей силы в данном аппарате от характера ее изменения в аппаратах идеального вытеснения и периодич.

Действия. Осуществление процессов в аппаратах идеального смешения и промежут. Типа (рис. 1,в) способствует образованию Y и Z и, т. Обр., определяет в целом более низкую селективность, чем в аппаратах идеального вытеснения. Рис. 1. Зависимость концентрации реагента от времени t (или длины аппарата l) в аппаратах непрерывного действия. а-для аппарата идеального вытеснения. Б-для аппарата идеального смешения. В-для аппарата промежуточного типа. X н и х к-> начальная и конечная концентрации реагента. х' н -рабочая концентрация с учетом частичного смешения. Dx ср -средняя движущая сила процесса. Отношение движущих сил в аппаратах идеального смешения и вытеснения, равное отношению времен завершения процесса в аппаратах идеального вытеснения и идеального смешения соотв., наз.

Концентрационным кпд хим.-технол. Аппарата. Непрерывно действующий аппарат промежут. Типа-сложная гидравлич. Система. Однако его можно представить как группу (каскад) последовательно соединенных аппаратов идеального смешения. При этом число псевдосекций в каскаде п(осн. Характеристика аппарата) и прочие параметры процесса вычисляются с помощью законов формальной кинетики или определяются экспериментально по вымыванию вещества-метки (см. Трассёра метод). Для определения пстроят график (рис. 2), на к-ром вычерчивают также теоретич. Кривые, отвечающие ур-нию где п =1, 2, 3 и т. Д., и находят такое значение п, при к-ром теоретич. И эксперим. Кривые накладываются. Концентрац. Кпд в случае каскада аппаратов идеального смешения увеличивается с возрастанием числа секций (числа аппаратов) в каскаде и уменьшается с увеличением степени превращения компонентов и порядка р-ции.

Преимущества Н. П. По сравнению с П. П. Возможность повышения производительности единицы объема аппаратуры в результате исключения вспомогат. Стадий (загрузка исходных материалов и выгрузка готовых продуктов). Устойчивость режимов проведения. Более полное использование подводимой или отводимой теплоты при отсутствии перерывов в работе аппаратов. Возможность рекуперации теплоты (напр., отходящих газов). Более высокое качество продукции. Большая компактность оборудования и соотв. Меньшие капитальные и эксплуатац. Расходы (на обслуживание, ремонт и т. Д.). Возможность более полной механизации и значительно более легкая автоматизация управления. Однако в ряде случаев П. П. Более целесообразны. Так, для четкого разделения многокомпонентной системы достаточно одной периодически действующей ректификац.

Колонны (см. Ректификация), а для того же разделения непрерывным методом потребуется ( п Ч1) колонн, где n-число компонентов в смеси. Др. Пример - возможность достижения иногда (при коксовании и т. П.) более высокого качества продукции. Рис. 2. Зависимость С/С0 от t/t0 (где С 0 -начальная кон центрация метки, С- концентрация метки в момент времени t, t0 - время идеального вытеснения метки). 1-n=1. 2-n=4. 3-n. Многотоннажные произ-ва обычно организуют с применением Н. П. В малотоннажных произ-вах (в т. Ч. Опытных), характеризующихся разнообразием ассортимента, благодаря возможности обеспечения большей гибкости в использовании оборудования при меньших капитальных затратах П. П. Часто более эффективны, чем Н. П. (напр., в произ-вах лакокрасочных материалов, реактивов, катализаторов).

См. Также Структура потоков. Лит. Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, 9 изд., М., 1973, с. 13-15. Плановский А. Н., Николаев П. И., Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, 3 изд., М., 1987, с. 12-26.