Chime Tehnologica Curs - Tratare Apa

download Chime Tehnologica Curs - Tratare Apa

of 51

  • date post

    12-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    39
  • download

    4

Embed Size (px)

Transcript of Chime Tehnologica Curs - Tratare Apa

Chimie tehnologic Cuprins 1. . Noiuni fundamentale n chimia tehnologic. Proces tehnologic, proces de producie. Fluxtehnologic i criterii de alegere. Mrimi ce caracterizeaz procesele chimice industriale: conversia total, conversia util, randamentul, selectivitatea

2. Simboluri tehnice i scheme tehnologice. Clasificarea proceselor tehnologice. Etapeleelaborrii proceselor tehnologice. Bilanul de materiale n sisteme tehnologice

3. Tehnologia apei. Apa potabil. Condiii de calitate. Tratarea apelor naturale pentruobinerea apelor potabile. Eliminarea suspensiilor. Sterilizarea apei. Ape industriale. Dedurizarea apei. Demineralizarea apei. Ape reziduale. Epurarea apelor uzate i reziduale

4. Tehnologia acidului sulfuric. Procedee de fabricare a acidului sulfuric. Materii prime pentruobinerea gazelor sulfuroase. Prjirea piritei. Purificarea i uscarea gazelor sulfuroase. Oxidarea catalitic a dioxidului de sulf. Absorbia trioxidului de sulf. Sortimente de acid sulfuric. Utilizri ale acidului sulfuric

5. Fabricarea gazului de sintez 6. Tehnologia amoniacului

1

CHIMIE TEHNOLOGIC Chimia tehnologic este disciplina care prezint aplicaiile n industrie ale cunotinelor dobndite prin studiul celor patru mari grupe de discipline de chimie fundamental: chimie anorganic, organic, analitic i al chimiei fizice. Studiul chimiei tehnologice ofer suportul teoretic pentru a realiza industrial procese de fabricare i de prelucrare a numeroase substane necesare n activitatea economic i ca bunuri de consum. 1. Noiuni fundamentale n chimia tehnologic 1.1. Proces tehnologic, proces de producie Definiii Procesul tehnologic reprezint transformarea materiilor prime n produse intermediare sau finite cu ajutorul unuia sau mai multor procese chimice fundamentale i a uneia sau mai multor operaii fizice sau mecanice (desfurate paralel sau ciclic). Procesul de producie sau de procesul de fabricaie reprezint totalitatea proceselor folosite pentru transformarea materiilor prime i a semifabricatelor n produse finite. Un proces de producie este un sistem format din procesul tehologic, procesul de munc i procese naturale n unele cazuri. Procesele chimice fundamentale ( exemplu halogenarea, sulfurarea, nitrarea, oxidarea, alchilarea ) schimb natura i compoziia substanelor, transformndu-le n alte substane cu alte proprieti. Operaiile fizice i mecanice, numite operaii unitare nu schimb natura substanelor respectiv nu implic reacii chimice. Aceste operaii au ca obiective: - pregtirea materiei prime - izolarea produselor din mediul de reacie i purificarea lor. Principalele operaii tip sau operaii unitare sunt: - Transportul materialelor, lichidelor, materialelor solide; - Concasarea - Mrunirea; - Sedimentarea; - Filtrarea; - Amestecarea; - nclzirea i rcirea; - Fermentarea; - Pasteurizarea, sterilizarea; - Concentrarea;2

- Condensarea; - Cristalizarea; - Uscarea; - Distilarea i rectificarea; - Extracia. 1.2. Fluxul tehnologic si criterii de alegere a proceselor tehnologice Reprezentarea procesului tehnologic Traseul materiei prime de-a lungul proceselor chimice fundamentale i a operaiilor unitare, pn la produsul finit, constitue fluxul tehnologic. Reprezentarea grafic a fluxului tehnologic se numete schema tehnologic. Schema tehnologic poate fi de dou tipuri: o A. Schem tehnologic de operaii o B. Schem tehnologic de fabricaie Schema tehnologic de operaii reprezint operaiile unitare i procesele chimice fundamentale scrise n dreptunghiuri. Substanele implicate n operaia respectiv se scriu ntr-o parte sau alta a dreptunghiului, indicndu-se prin sgei dac intr sau ies din aceasta. Schema tehnologic de fabricaie cuprinde reactoarele i celelalte utilaje implicate n proces, pentru efectuarea operaiilor unitare, reprezentate n ordinea de succesiune urmat i la nivelele adecvate. Alegerea procesului tehnologic Un produs chimic finit poate fi obinut prin mai multe tipuri de procese tehnologice formate din secvene diferite de procese chimice fundamentale i operaii unitare. Produsul chimic obinut poate avea aceleai caliti sau caliti diferite ,n funcie de procesul tehnologic utilizat pentru obinerea lui. Natura procesului determin randamentul de obinere al acestuia, cheltuielile de materii prime, materiale, energie i fora de munc. De aceea alegerea procesului tehnologic de fabricaie al unui produs se face astfel nct s duc la obinerea unui produs de bun calitate, la un cost ct mai mic, cu un consum minim de materii prime, materiale, energie i un grad nalt de automatizare. Deci criteriile de alegere a unui proces tehnologic sunt: a. asigurarea cu materii prime i energie; b. calitatea produsului finit; c. cantitatea de produs finit ce trebuie obinut n unitatea de timp; d. costul produsului finit. De asemenea ,se alege procesul tehnologic pentru care consumurile specifice sunt mai reduse , iar subprodusele se obin n cantiti mai mici i pot fi valorificate. Se vor prefera procesele tehnologice cu consumuri de energie mai mici. b. Calitatea produsului finit3

Obinerea direct din proces a unui produs cu un nalt grad de puritate , este o condiie esenial n alegerea procesului de fabricaie al acestuia. Un proces tehnologic prin care se obin produi impurificai cu substane secundare necesit operaii i instalaii n plus,pentru purificare, ceeea ce determin consumuri de materiale, energie i investiii superioare. c. Cantitatea de produs finit ce trebuie obinut n unitatea de timp Dac produsul trebuie obinut n cantitate mare, atunci se alege un proces tehnologic cu funcionare continu. Dei acest proces necesit instalaii mai scumpe dect un proces cu funcionare discontinu, devine rentabil dac instalaiile sunt mari.Pentru produsele ce trebuie obinute n cantitate mic n unitatea de timp, se aleg procesele tehnologice cu funcionare discontinu, care sunt mai ieftine. d. Costul produsului finit Pentru fabricaia unui produs , se alege acel proces tehnologic pentru care costul acestuia este minim. La costuri egale, se prefer procesul tehnologic care nu conduce la produi secundari. Eficiena economic a unui proces tehnologic se urmrete cu ajutorul unor indicatori tehnico-economici care presupun cunoaterea conversiei , a randamentului, bilanului de materiale, bilanul termic, productivitatea muncii, costul de producie, etc. Orice proces tehnologic se compune dintr-o succesiune de operaii fizice i chimice care pot fi grupate astfel: operaii de pregtire a materiilor prime; operaii de prelucrare a materiilor prime care conduc la obinerea produselor finite; operaiide valorificare a subproduselor i a deeurilor; operaii auxiliare (transport,depozitare, etc.) 1.3 Mrimi ce caracterizeaz procesele chimice industriale: conversia, randamentul, selectivitatea Se consider reacia chimic general de forma:

R = Pi i j

j

unde: R reprezint reactanii, P reprezint produii de reacie, iar i , respectiv j reprezint coeficienii stoechiometrici ai reactanilor i ai produilor de reacie. Conversia, notat cu C este definit ca raportul dintre numrul de moli de materie prima care s-a transformat n produi chimici i numrul de moli de materie prim alimentat.

C (%) =

nr.de moli de materie prima transformata 100 nr. de moli de mateie prima alimentata4

Ranadamentul, , este raportul dintre cantitatea de produs util obinut n urma reaciei i cantitatea de mateie prim intrat n proces. Pentru procesele a cror desfurare se poate exprima prin ecuaii stoechiometrice cunoscute, randamentul n produs final este: moli de produs obtinut practic (%) = 100 moli de produs teoretic Selectivitatea este raportul dintre numrul de moli de produs util obinut i numrul de moli de materie prim transformat ( calculele se fac pentru reactantul aflat n cantitate stoechiometric).

S (%) =

moli produs util 100 moli materie prima transformata

2. Clasificarea proceselor tehnologice a. clasificarea dup modul de desfurare in timp Procesele tehnologice pot fi : discontinue (periodice) semicontinue continue Procesele discontinue -se realizeaz n utilaje cu funcionare periodic, din care produsul se evacueaz la intervale de timp determinate. n cazul proceselor discontinue, parametrii tehnologici (temperatura, presiunea, concentraia reactanilor, viteza de reacie, etc.) variaz n decursul desfurrii procesului. Procesele discontinue lucreaz n regim nestaionar. Un astfel de proces decurge n arje. Procesele discontinue sunt aplicate mai puin deoarece n cazul acestora productivitatea este sczut i nu pot fi automatizate complet. Un proces tehnologic discontinuu se caracterizeaz prin mrimea arjei i durata unui ciclu de transformare. Procesele continue se caracterizeaz prin simultaneitatea desfurrii tuturor fazelor. Acestea decurg n aparate cu funcionare continu, iar parametrii se menin invariabili, constani , pe toatdurata procesului. n acest caz, regimul de lucru este staionar n cazul proceselor continue, alimentarea cu materii prime i energie se face continuu i uniform, iar evacuarea produilor de reacie n acelai mod. Procesele continue se caracterizeaz prin debite de alimentare i evacuare i timpul de staionare a materialelor n instalaie.5

n cazul proceselor semicontinue alimentarea se face parial continuu, parial dicontinuu, iar produii sunt evacuai n acelasi mod. b. clasificarea dup numrul de prelucrri ale materiei prime nainte de a prsi instalaia Dup numrul de prelucrri ale materiei prime nainte de a prsi instalaia se disting: procese ciclice, sau n circuit nchis; procese aciclice, sau n circuit deschis. Procese ciclice se aplic n operaii cnd la o singur trecere a reactanilor prin reactor, conversia are valori mici, rmne reactant netransformat, care se separ de produs i apoi se recircul. Exemple: -sinteza amoniacului; -oxidarea i absorbia gazelor nitroase; - absorbia SO3 din gazele de la oxidarea SO2 c. clasificarea dup starea de agregare n care se gsesc reactanii Dup starea de agregare n care se gsesc reactanii procesele pot fi: procese eter