Семинар по домашнему заданию_2025

1.

МИРЭА – Российский технологический университет
Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова
Кафедра общей химической технологии
Семинар по выполнению курсовой работы
Ж.Ю. Пастухова
2025 год

2.

Основные пособия
1. Кононова Г.Н., Цыганков В.Н. Графические изображения химико-технологических систем.
2. Кононова Г.Н., Сафонов В.В., Егорова Е.В. Расчет материального баланса химикотехнологических систем интегральным методом.
3. Брук Л.Г., Егорова Е.В., Кононова Г.Н., Сафонов В.В., Смирнова С.Н., Чабан Н.Г., Шварц А.Л.
Сборник заданий и методических указаний по расчёту материального баланса химикотехнологических производств.
4. Кононова Г.Н., Сафонов В.В., Цыганков В.Н. Технологические принципы разработки химикотехнологических систем.
2

3.

Основные требования к выполнению курсовой работы
1. Введение
- Обоснование постановки задачи;
- Применение целевого продукта;
- Анализ рынка. Масштабы производства целевого продукта.
2. Исходное сырье
- Характеристика сырья по основному компоненту и примесям;
- Этапы подготовки сырья в технологический схеме
*в случае использования полупродукта описываются не только его
свойства, но и источники получения.
3. Характеристика целевого продукта
- Физические и химические свойства продукта;
- ГОСТ или ТУ на целевой продукт (содержание основного
вещества и ограничение на примеси).
3

4.

Основные требования к выполнению курсовой работы
4.
Физико-химическое
обоснование
основных
процессов
производства целевого продукта и экологической безопасности
производства
- Анализ альтернативных вариантов производства целевого
продукта (на уровне химической концепции);
- Сравнение альтернативных вариантов производства;
- Тщательное обоснование предлагаемой технологии и выбора
технологических параметров процесса с учетом равновесия,
кинетики, фазовой характеристики процесса;
- Термодинамический анализ;
- Функциональная (принципиальная) схема ХТС.
4

5.

Функциональная (принципиальная) схема ХТС
Функциональная
схема
предполагает
перечисление
операций осуществляемых на
данном производстве, каждая из
которых представляется в виде
прямоугольника
с
указанием
направления
материальных
потоков показанных в виде
стрелок. Представление основных
операций
химикотехнологического процесса в виде
функциональной схемы удобно
для его понимания.
Она дает общее представление о функционировании ХТС, и служит предпосылкой
для аппаратурного оформления и более детальной разработки ХТС.
5

6.

Основные требования к выполнению курсовой работы
5. Описание технологической схемы процесса
- Описание технологической схемы и ее чертеж;
Технологическая схема (ТС) - показывает элементы системы, порядок их
соединения и последовательность технологических операций. В ТС каждый элемент
(аппарат) имеет общепринятое изображение, соответствующее его внешнему виду.
Связи обычно изображены линиями со стрелками или даже в виде трубопроводов.
На ТС кратко могут быть приведены данные о параметрах процесса. ТС используют
как при эксплуатации производства, так и при его проектировании. Они входят в
техническую и проектную документации каждого производства.
1 — теплообменники, 2 — трубчатая
печь, 3 — реактор «КС», 4 —
ректификационная колонна, 5 —
холодильник-конденсатор,
6
—
газоотделитель, 7 — отпарная
колонна, 8 — холодильники, 9 —
шламоотделитель, 10 — узел
смешения,
11
—
регенератор
катализатора «КС», 12 — котелутилизатор, 13 — электрофильтр.
6

7.

Основные требования к выполнению курсовой работы
5. Описание технологической схемы процесса
- Формализация технологической схемы
- Структурная схема ХТС
Структурная схема ХТС - дает изображение всех элементов в виде блоков с
указанием и расположением всех входных и выходных потоков и технологических
связей между блоками (элементами ХТС). Структурные схемы, как правило,
используются для анализа и последующего расчета материального и энергетических
балансов ХТС.
1 — теплообменники, 2 — трубчатая
печь, 3 — реактор «КС», 4 —
ректификационная колонна, 5 —
холодильник-конденсатор,
6
—
газоотделитель, 7 — отпарная
колонна, 8 — холодильники, 9 —
шламоотделитель, 10 — узел
смешения,
11
—
регенератор
катализатора «КС», 12 — котелутилизатор, 13 — электрофильтр.
7

8.

Основные требования к выполнению курсовой работы
5. Описание технологической схемы процесса
- Операторная схема ХТС
Операторная схема - в отличие от двух предыдущих, дает наглядное представление
о физико-химической сущности технологических процессов системы. Для этого
каждый элемент ХТС изображают в виде типового технологического оператора,
характеризующего изменение физических параметров потоков в каждом элементе
ХТС.
1 — теплообменники, 2 — трубчатая
печь, 3 — реактор «КС», 4 —
ректификационная колонна, 5 —
холодильник-конденсатор,
6
—
газоотделитель, 7 — отпарная
колонна, 8 — холодильники, 9 —
шламоотделитель, 10 — узел
смешения,
11
—
регенератор
катализатора «КС», 12 — котелутилизатор, 13 — электрофильтр.
8

9.

Основные требования к выполнению курсовой работы
6. Расчет материального баланса ХТС
- Ознакомиться с рекомендациями, приведенными в методическом
пособии;
- Материальный баланс представить в виде таблицы и поточной
диаграммы.
2 группы методов расчета балансов больших систем:
Дифференциальный метод предполагает последовательный расчет
отдельных элементов ХТС и широко используется для ручных расчетов
(нет рециклов).
Расчет ХТС интегральным методом включает математическое описание
элементов и связей между ними с последующим совместным
решением получаемой системы уравнений на ЭВМ.
9

10.

6. Расчет материального баланса ХТС
1) Изучение химической и технологической схемы процесса.
2) Оценка исходной информации.
3) Построение структурной блок-схемы процесса путём декомпозиции
технологической схемы.
4) Составление системы уравнений материального баланса.
5) Составление матрицы коэффициентов и её решение.
6) Табличный вариант материального баланса.
7) Представление потоковой диаграммы материального баланса.
8) Расчёт расходных коэффициентов по сырью и основных технологических
показателей (по системе в целом).
Ширина потоков
пропорциональна
их массе!
10

11.

Составление системы уравнений материального баланса
Аг + Bг R (целев.)
2Аг S (поб.)
Заданы: общая степень превращения вещества А – ХА; содержание компонентов в
потоках γj ; масса продукта R (П, кг, кг/ч) и селективность образования продукта R по
реагенту А – σRА .
31
A+B+ин.
4
А + B + ин.
300*
А + ин.
010
011
B
2
1
12
1
смешение A+B+ин.
2
Химическое
превращение
Рис. Структурная блок-схема ХТС (триада)
*Отдувка по составу
совпадает с рециклом
3
23
3
A+B+ин. выделение
R+S
301
R
302
S
Индексы: первая цифра – номер блока, из которого входит поток, вторая – номер блока,
в который он входит, 0 – для внешней среды.
11

12.

Система уравнений
По 1 блоку:
Можно ли решить данную систему уравнений?
12

13.

Система уравнений
По 4 контуру:
г)
*Наличие инертных примесей понижает парциальное давление реагирующих компонентов,
что приводит к уменьшению степени превращения сырья и снижению интенсивности
процесса. Их накопление в системе приведёт к нестационарности процесса.
13

14.

Основные требования к выполнению курсовой работы
7. Расчет основных технологических показателей процесса.
- Расходные
коэффициенты
по
сырью
(практические
стехиометрические);
- Степень превращения, выход, селективность целевого продукта;
- Анализ технологических показателей.
и
8. Выводы
Реализация основных технологических принципов в конкретном
производстве (5 Принципов).
9 Список литературы.
Список литературы представить по ГОСТ 7.1-2003
14

15.

Сроки выполнения курсовой работы
Выдача домашнего задания.
Сдача теории (разделы 1-4). Загрузить по ссылке.
Сдача разделов 5-8.
Сдача домашнего задания (по ссылке).
Сдача домашнего задания в печатном виде. Защита.
15