PODSTAWY OGÓLNE TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

prof. dr hab. inż. S. Bretsznajder

Wydawnictwo: WNT, 1973
Oprawa: twarda płócienna
Stron: 608
Stan: bardzo dobry

W pracy, poświęconej naukowym podstawom tworzenia nowych i rozwoju już istniejących procesów stosowanych w technologii chemicznej, omówiono metody opracowywania koncepcji procesu technologicznego, prowadzenia i interpretacji badań doświadczalnych, bilanse materiałowe i cieplne, techniczną szybkość przemian chemicznych, zagadnienie wyboru właściwej organizacji procesu i typu aparatury oraz metody powiększania skali procesów. Książka jest podręcznikiem przeznaczonym dla studentów odpowiednich wydziałów szkół technicznych. Może stanowić cenną pomoc w codziennej pracy inżynierów i techników, zatrudnionych w przemyśle chemicznym i w instytutach naukowo-badawczych.

SPIS TREŚCI:

Przedmowa

Spis najważniejszych symboli

I. Technologia chemiczna i geneza nowego procesu technologicznego
1. Wstęp
2. Etapy rozwoju nowej metody

II. Doświadczenie jako podstawa projektowania procesu
1. Wiadomości ogólne
2. Teoria podobieństwa
3. Program badań
a. Wiadomości ogólne
b. Matematyczna teoria planowania doświadczeń
c. Pełny i niepełny eksperyment
d. Optymalne rozwiązanie
e. Metoda stromego wejścia
4. Matematyczne opracowanie wyników doświadczeń
a. Błąd doświadczenia
b. Układanie równań
c. Interpolacja i ekstrapolacja

III. Chemiczna koncepcja metody
1. Zakres koncepcji
2. Przykład wariantów koncepcji chemicznej

IV. Wstęp do analizy koncepcji chemicznej - obliczanie fizykochemicznych własności reagentów
1. Obliczanie wartości wielkości termodynamicznych i termokinetycznych, potrzebnych do projektowania procesu technologicznego
2. Półempiryczne metody obliczeń, oparte na przesłankach uzasadnionych teoretycznie
a. Masa cząsteczki
b. Kształt i rozmiary cząsteczek związków organicznych
c. Momenty dipolowe cząsteczek
d. Polaryzowalność cząsteczek
e. Siły międzycząsteczkowe
f. Obliczanie niektórych stałych fizykochemicznych substancji na podstawie znanych stałych sił
3. Metody oszacowania fizykochemicznych własności substancji oparte na konstytu¬tywnych i addytywnych własnościach związków chemicznych
a. Obliczanie objętości molowej substanacji w stanie ciekłym
b. Refrakcja cząsteczkowa
c. Parachora
d. Stałe krytyczne - wzory Meissnera
e. Stałe równania Van der Waalsa
f. Potencjał termodynamiczny
4. Metody oszacowania fizykochemicznych własności substancji oparte na podobień¬stwie tych własności u różnych substancji
a. Wnioski z teorii podobieństwa
b. Zastosowanie zasad podobieństwa do określenia fizykochemicznych własności substancji
c. Porównanie fizykochemicznych własności różnych substancji
d. Teoria stanów odpowiadających sobie
e. Zmodyfikowana teoria stanów odpowiadających sobie
f. Zastosowanie teor.ii stanów odpowiadających sobie dla mieszanin
5. Wybór metody obliczania fizykochemicznych własności reagentów

V. Ocena koncepcji chemicznej - obliczenia stechiometryczne
1. Wiadomości ogólne
2. Sposoby wyrażania stężeń składników w mieszaninach
3. Kryteria oceny przebiegu procesu
4. Bilans stechiometryczny
5. Równania do obliczeń stechiometrycznych
6. Szybkie sposoby wykonywania przybliżonych obliczeń stechiometrycznych
a. Zastosowanie nomogramów
b. Zastosowanie wykresów
c. Zastosowanie prostych reguł do obliczeń stechiometrycznych
Reguły mieszania
Uproszczone zestawienie bilansu stechiometrycznego
Metoda obojętnego składnika

VI. Ocena koncepcji chemicznej - obliczenia termochemiczne i termodynamiczne
1. Niektóre zależności podstawowe
a. Wiadomości ogólne
b. Gaz doskonały
c. Równanie stanu gazu rzeczywistego
2. Tablice i wykresy do obliczeń termodynamicznych
Średnie ciepło molowe
3. Obliczanie ciepła reakcji oraz teoretycznej temperatury reakcji
Teoretyczna temperatura reakcji
4. Stała równowagi chemicznej i potencjał termodynamiczny
a. Wiadomości ogólne
b. Przybliżone wzory do obliczeń stałej równowagi reakcji chemicznej
c. Obliczanie składu mieszaniny poreakcyjnej i stopnia przemiany
5. Reakcje chemiczne przebiegające pod wysokim ciśnieniem
a. Obliczanie stałej równowagi reakcji
b. Entalpia gazu rzeczywistego
c. Entropia i ciepło molowe gazu rzeczywistego
6. Zastosowanie obliczeń termodynamicznych w projektowaniu procesu technolo¬gicznego

VII. Ocena koncepcji chemicznej. Układy wielofazowe
1. Podstawowe reguły i zasady
a. Reguła faz
b. Graficzne przedstawienie równowag fazowych, wykresy fazowe
Zasada odpowiedniości
Zasada ciągłości
Reguła prostej łączącej
Reguła dźwigni
2. Wykresy fazowe skondensowanych układów dwuskładnikowych
3. Wykresy równowag fazowych trójskładnikowych układów skondensowanych
a. Prostokątny układ współrzędnych
b. Trójkątne układy współrzędnych
Reguła siecznej wierzchołka
Reguła środka ciężkości trójkąta
Model politermiczny i wykresy izotermiczne
4. Wieloskładnikowe i wielofazowe układy skondensowane
a. Para zwrotna soli
b. Własności kwadratowego układu współrzędnych
c. Model przestrzenny izotermiczny

VIII. Zagadnienia kinetyki procesu technologicznego
1. Wstęp
2. Szybkość przemian chemicznych
a. Szybkość reakcji chemicznej
b. Kinetyka reakcji chemicznych w układach jednorodnych
Wpływ stężenia na szybkość reakcji chemicznych
Różnica między równaniem kinetycznym a mechanizmem reakcji
Reakcje odwracalne
Zależność szybkości reakcji od temperatury. Energia aktywacji
Reakcje złożone
Reakcje następcze
Reakcje równoległe (współbieżne)
Wpływ temperatury na przebieg reakcji złożonych
Reakcje katalityczne w układach jednorodnych - kataliza jednofazowa
Reakcje autokatalityczne
Reakcje łańcuchowe
Cechy charakterystyczne reakcji łańcuchowych
Wpływ ciśnienia na szybkość reakcji chemicznej
Zastosowanie stopnia przemiany w równaniach kinetycznych
Wiadomości ogólne
Równania kinetyczne reakcji chemicznych wyrażone jako funkcje stopnia przemiany
c. Szybkość przemian w układach wielofazowych
Przenoszenie masy
Dyfuzja
Wnikanie masy
Obszar kinetyczny i obszar dyfuzyjny procesu
Przemiany w układzie płyn-płyn
Absorpcja z równoczesną reakcją chemiczną
Przemiany w układzie płyn-ciało stałe
Katalizowane przemiany w układzie gaz-ciało stałe (procesy kontaktowe)
Mechanizm katalizy niejednorodnej
Adsorpcja fizyczna i chemisorpcja
Kinetyka reakcji na powierzchni kontaktu
Energia aktywacji procesu kontaktowego w obszarze kinetycznym
Zjawiska dyfuzyjne w procesie kontaktowym
3. Podstawy teorii reaktorów
a. Klasyfikacja technologiczna reaktorów
b. Podstawowe zależności służące do obliczania reaktorów
Reaktor z idealnym wymieszaniem
Reaktor z przepływem tłokowym (idealny reaktor rurowy)
c. Projektowanie reaktorów izotermicznych z idealnym wymieszaniem lub z prze¬pływem tłokowym
Izotermiczny reaktor okresowy z idealnym wymieszaniem
Reaktor przepływowy z idealnym wymieszaniem
Kaskada reaktorów przepływowych z idealnym wymieszaniem
Reaktory półokresowe
Reaktory rurowe z przepływem tłokowym
Porównanie kaskady reaktorów z idealnym wymieszaniem z reaktorem o prze¬pływie tłokowym
d. Projektowanie reaktorów izotermicznych z nieidealnym wymieszaniem
Wpływ intensywności mieszania na przebieg-przemiany w reaktorze
Funkcja rozdziału czasów przebywania
Obliczanie reaktorów z nieidealnym wymieszaniem
Obliczanie reaktorów z przepływem segregacyjnym
e. Obliczanie reaktorów nieizotermicznych
Reaktor okresowy z dobrym wymieszaniem reagentów
Reaktor przepływowy z idealnym wymieszaniem
Reaktor rurowy z przepływem tłokowym
f. Wpływ kinetyki przemiany na dobór typu reaktora

IX. Koncepcja technologiczna metody
1. Podział procesów na czynności jednostkowe
2. Zasady technologiczne
3. Zasada najlepszego wykorzystania różnic potencjałów
4. Zasada najlepszego wykorzystania surowców
a. Bilansowanie mas
b. Stosowanie nadmiaru reagenta (w stosunku do ilości potrzebnej teoretycznie)
c. Przeciwprąd materiałowy
d. Zakłócanie stanu równowagi reakcji odwracalnych
e. Zmniejszanie udziału reakcji niepożądanych
f. Zamrażanie układu w stanie najkorzystniejszym dla procesu
g. Regeneracja reagentów
h. Wykorzystanie produktów ubocznych i odpadkowych
5. Zasada najlepszego wykorzystania energii
a. Bilansowanie energii
b. Zagadnienie odzyskiwania ciepła
c. Zagadnienie względnego kierunku przepływu strumieni wymieniających ciepło
d. Wielokrotne wykorzystanie ciepła
e. Niektóre zagadnienia racjonalnego prowadzenia procesów w podwyższonej tem¬peraturze
f. Zagadnienie oszczędzania energii
6. Zasada najlepszego wykorzystania aparatury
a. Stosowanie obiegów kołowych
b. Zmniejszenie oporów przenoszenia masy i ciepła w przypadkach, gdy decydują one o szybkości przemiany
c. Zmniejszanie oporów kinetycznych reakcji chemicznej
d. Organizacja pracy układu technologicznego
7. Zasada umiaru technologicznego
8. Początkowa koncepcja technologiczna procesu oraz jej weryfikacja poprzez bilanse materiałowe i energetyczne

X. Rozwój procesu technologicznego
1. Wiadomości ogólne
2. Zastosowanie teorii modelowania do zmiany skali procesu technologicznego
3. Powiększanie skali czynności jednostkowych, o których przebiegu decydują procesy fizyczne
a. Powiększanie skali mieszalników dla układów gaz-ciecz lub ciecz-ciecz
Powiększanie skali z zastosowaniem pełnego podobieństwa
Powiększanie skali z zastosowaniem podobieństwa przybliżonego
b. Powiększanie skali wymienników ciepła
c. Powiększanie skali urządzeń do wymiany masy
4. Powiększanie skali reaktorów
a. Warunki całkowitego podobieństwa reaktorów
b. Powiększanie skali reaktorów z zastosowaniem częściowego podobieństwa
Reaktor rurowy, proces jednorodny
Reaktor rurowy z wypełnieniem nieruchomym
Czynniki ograniczające możliwości powiększania skali reaktorów rurowych
Powiększanie skali reaktora typu zbiornika z mieszadłem
5. Rozwój procesu technologicznego w oparciu o metody inżynierii systemów
a. Wprowadzenie
b. Wielkie systemy
Charakterystyka ogólna
Wejście i wyjście obiektu
Struktury systemów
c. Równania obiektów
Opisywanie obiektów z użyciem współrzędnych stanu
Układanie równań obiektów
d. Postawienie zadania optymalizacji i analiza jego rozwiązania
Formułowanie zadania optymalizacji
Analiza rozwiązania zadania optymalizacji
e. Analiza stopnia ufności znalezionych rozwiązań

Literatura
Literatura uzupełniająca
Skorowidz rzeczowy