Technologia chemiczna. Ćwiczenia rachunkowe

Opis

Unikatowa publikacja przedstawiająca metody prowadzenia obliczeń w technologii chemicznej. W wyczerpujący sposób przedstawia aparat rachunkowy związany z działaniem podstawowych modeli reaktorów chemicznych i układów technologicznych stosowanych w przemyśle chemicznym i dziedzinach pokrewnych.

Część wstępna obejmuje podstawowe informacje o przebiegu procesów w reaktorach chemicznych, właściwościach typowych modeli reaktorów oraz układach technologicznych złożonych z reaktorów i innych aparatów. Przedstawiono w niej również przykłady typowych charakterystyk termodynamicznych i kinetycznych układów reagentów w stanie równowagi i w stanie reakcji. Omówiono także zasady sporządzania bilansów technologicznych instalacji produkcyjnych, obejmujących strumienie masy i entalpii. Podano przykłady obliczania i interpretacji równań operacyjnych procesów chemicznych.

Część szczegółowa zawiera zestaw zadań, których celem jest przedstawienie metod rozwiązywania następujących problemów:

- sporządzanie bilansów masy i entalpii poszczególnych aparatów i złożonych układów technologicznych;
- obliczanie równań operacyjnych procesów w reaktorach chemicznych;
- wyznaczanie zależności opisujących makrokinetykę reakcji prowadzonych w reaktorach przemysłowych.

Treść zdań została wzbogacona o krótkie omówienie wiążące otrzymany wynik obliczeń z przebiegiem rzeczywistego procesu technologicznego. Dzięki obszernemu zakresowi i różnorodności przykładów, zbiór zadań powinien być przydatny dla studentów rozpoczynających kształcenie w kierunku chemii, technologii chemicznej i inżynierii chemicznej, a także dla osób, które chcą pogłębić swoją wiedzę w tej dziedzinie.

Spis treści

Wstęp / VII

Stosowane symbole / IX

1. Podstawowe obliczenia w technologii chemicznej / 1
1.1. Procesy chemiczne w instalacjach produkcyjnych / 1
1.2. Stan równowagi chemicznej / 4
1.3. Kinetyka reakcji chemicznych / 7
1.4. Bilanse technologiczne / 16
1.5. Bilans cieplny procesu chemicznego / 19
1.6. Proces chemiczny w reaktorze przemysłowym / 21
1.7. Modele reaktorów przemysłowych / 25
1.8. Równanie operacyjne procesu w reaktorze / 44
1.9. Reaktory w instalacjach produkcyjnych / 51
1.10. Elektroliza przemysłowa / 55

2. Bilanse materiałowe / 66
2.1. Otrzymywanie acetylenu / 66
2.2. Produkcja chlorku metylu / 70
2.3. Reaktor do syntezy amoniaku / 72
2.4. Produkcja sody metodą Solvaya / 75
2.5. Wytwarzanie cykloheksanu przez uwodornienie benzenu / 87
2.6. Ditlenek siarki w gazach paleniskowych / 92
2.7. Utleniające prażenie pirytu / 99
2.8. Katalityczny proces utleniania SO2 / 102
2.9. Wytwarzanie kwasu siarkowego z tritlenku siarki / 104
2.10. Stężony kwas azotowy(V) / 109

3. Bilanse materiałowo-cieplne / 116
3.1. Autotermiczny reforming metanu / 116
3.2. Konwersja metanu z parą wodną / 125
3.3. Konwersja tlenku węgla z parą wodną / 139
3.4. Otrzymywanie tlenków azotu przez utlenianie amoniaku / 147

4. Makrokinetyka procesów chemicznych / 155
4.1. Polimeryzacja laktydu kwasu mlekowego w reaktorze zamkniętym / 155
4.2. Proces chemiczny w reaktorze rurowym o przepływie tłokowym / 159
4.3. Otrzymywanie octanu etylu przez estryfikację / 171
4.4. Otrzymywanie octanu butylu przez estryfikację / 184

5. Przykłady organizacji procesów jednostrumieniowych / 193
5.1. Katalityczny proces syntezy amoniaku (reaktor trójstopniowy) / 193
5.2. Katalityczny proces utleniania ditlenku siarki / 219

6. Przykłady organizacji procesów dwustrumieniowych / 258
6.1. Kinetyka procesu absorpcji / 258
6.2. Absorpcja amoniaku w kolumnie z wypełnieniem / 274

7. Przykłady organizacji procesów elektrochemicznych / 288
7.1. Wytwarzanie cynku metodą elektrolityczną / 288
7.2. Elektroliza chlorku sodu w elektrolizerach membranowych / 297