Aplikované chemické procesy. Inženýrské myšlení. Průběh vývoje technologie. Základní pojmy, bilancování

Podobné dokumenty
Aplikované chemické procesy

c A = c A0 a k c ln c A A0

8. HOMOGENNÍ KATALÝZA

6.1 Klasifikace chemických reakcí

Difuze v procesu hoření

Chemické reaktory. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Chemické reaktory. » Počet fází. » Chemická reakce.

Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. » Využívají k přeměně chemických látek živých mikroorganismů» Příklady

složky j v jednotkovém objemu reakční směsi V S s časem τ, tj. reakční rychlost složky j (rychlost vzniku či zániku složky), je definována jako

4. MECHANISMY A TEORIE CHEMICKÉ KINETIKY

4. MECHANISMY A TEORIE CHEMICKÉ KINETIKY

Aplikované chemické procesy. Heterogenní nekatalyzované reakce

4. Látkové bilance ve směsích

9. HETEROGENNÍ KATALÝZA

Bilan a ce c zák á l k ad a ní pojm j y m aplikace zákonů o zachování čehokoli

Hodnocení přesnosti výsledků z metody FMECA

TERMODYNAMIKA 1. AXIOMATICKÁ VÝSTAVBA KLASICKÉ TD Základní pojmy

TERMODYNAMIKA 1. AXIOMATICKÁ VÝSTAVBA KLASICKÉ TD Základní pojmy

7. TRANSFORMÁTORY. 7.1 Štítkové údaje. 7.2 Měření odporů vinutí. 7.3 Měření naprázdno

Název: Chemická rovnováha II

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze

5. CHEMICKÉ REAKTORY

MĚŘENÍ MOMENTU SETRVAČNOSTI Z DOBY KYVU

Chemická kinetika: Základní pojmy

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 11

10. Chemické reaktory

Transformátory. Mění napětí, frekvence zůstává

Chemické reaktory. Chemické reaktory. Mikrokinetika a Makrokinetika. Rychlost vzniku složky reakcí. Rychlost reakce

Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy

9 Charakter proudění v zařízeních

Zadání příkladů řešených na výpočetních cvičeních z Fyzikální chemie I, obor CHTP. Termodynamika. Příklad 10

studentská kopie Předběžný odhad profilů: 1. Výpočet zatížení 1.1) Zatížení stálá Materiál: RD S10, LLD SB

1. Látkové soustavy, složení soustav

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

REAKČNÍ KINETIKA 1. ZÁKLADNÍ POJMY. α, ß jsou dílčí reakční řády, α je dílčí reakční řád vzhledem ke složce A, ß vzhledem ke složce

Název: Chemická rovnováha

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů

České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství

TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy

Úloha 1-39 Teplotní závislost rychlostní konstanty, reakce druhého řádu... 11

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme.

Student(ka): Písemná část státní závěrečné zkoušky Fyzika (učitelství) červen Bodové hodnocení: Hodnotil(a): Celkové hodnocení testu:

Příklady: - počet členů dané domácnosti - počet zákazníků ve frontě - počet pokusů do padnutí čísla šest - životnost televizoru - věk člověka

VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO A PRÁCE

Buckinghamův Π-teorém (viz Barenblatt, Scaling, 2003)

SPOTŘEBITELSKÝ ÚVĚR. Na začátku provedeme inicializaci proměnných jejich vynulováním příkazem "restart". To oceníme při opakovaném použití dokumentu.

kde k c(no 2) = 2, m 6 mol 2 s 1. Jaká je hodnota rychlostní konstanty v rychlostní rovnici ? V [k = 1, m 6 mol 2 s 1 ]

Kolik energie by se uvolnilo, kdyby spalování ethanolu probíhalo při teplotě o 20 vyšší? Je tato energie menší nebo větší než při teplotě 37 C?

, kde J [mol.m -2.s -1 ] je difuzní tok, D [m 2.s -1 ] je celkový

Látka jako soubor kvantových soustav

1) Vypočtěte ideální poměr rozdělení brzdných sil na nápravy dvounápravového vozidla bez ABS.

Kaplan. γ γ. sin. cos < 2F

Isaac Newton Jan Marcus Marci z Kronlandu

Lineární pohon s kuličkovým šroubem

Cvičení 11 Větrání kotelny a orientační návrh komína

1. Základní pojmy, chemické inženýrství jako nástroj převodu chemického návrhu do chemické technologie.

Funkční měniče. A. Na předloženém aproximačním funkčním měniči s operačním zesilovačem realizujícím funkci danou tabulkou:

Úloha 3-15 Protisměrné reakce, relaxační kinetika Úloha 3-18 Protisměrné reakce, relaxační kinetika... 6

Absorpční vlastnosti plazmatu směsí SF 6 a PTFE

= 2,5R 1,5R =1,667 T 2 =T 1. W =c vm W = ,5R =400,23K. V 1 =p 2. p 1 V 2. =p 2 R T. p 2 p 1 1 T 1 =p 2 1 T 2. =p 1 T 1,667 = ,23

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 12

2. KINETICKÁ ANALÝZA HOMOGENNÍCH REAKCÍ

Kombinace s opakováním

β 180 α úhel ve stupních β úhel v radiánech β = GONIOMETRIE = = 7π 6 5π 6 3 3π 2 π 11π 6 Velikost úhlu v obloukové a stupňové míře: Stupňová míra:

Chemie cvičení 3 Soustavy s chemickou reakcí

Hydrochemie koncentrace látek (výpočty)

Kombinace s opakováním

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie CZ.1.07/2.2.00/ Výpočty z chemických vzorců

Přírodní vědy - Chemie vymezení zájmu

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL.

Úvodní info. Studium

PŘÍLOHA. Příloha 6. NAŘÍZENÍ V PŘENESENÉ PRAVOMOCI (EU) č. /..,

MATEMATIKA. O paradoxech spojených s losováním koulí

Řešení úloh 1. kola 53. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie B Autořiúloh:J.Thomas(1,4,7),M.Jarešová(3),I.ČápSK(2),J.Jírů(5) P.

rozvahový den:

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan

Viz též stavová rovnice ideálního plynu, stavová rovnice reálného plynu a van der Waalsova stavová rovnice.

Teorie transportu plynů a par polymerními membránami. Doc. Ing. Milan Šípek, CSc. Ústav fyzikální chemie VŠCHT Praha

Chemické výpočty 11. Stechiometrické výpočty (včetně reakcí s ideálními plyny); reakce s přebytkem výchozí látky

9 Skonto, porovnání různých forem financování

zpracování signálů - Fourierova transformace, FFT Frekvenční

Zdeněk ŠMÍDA 1 VSTŘIKOVÁNÍ KONDENZÁTU DO TERMICKÉHO ODPLYŇOVÁKU NAPÁJECÍ VODY

ROVNOVÁŽNÉ NAPĚTÍ ČLÁNKU OVĚŘENÍ NERNSTOVY ROVNICE

Zemní spojení v 3f soustavách Sítě vn bez přímo uzemněného uzlu (distribuční sítě) jednofázová porucha jiný charakter než zkraty (malý kapacitní

k 1 P R 2 A t = 0 c A = c A,0 = A,0 c t Poměr rychlostí vzniku produktů P a R je konstantní a je roven poměru příslušných rychlostních konstant.

Cvičení z termomechaniky Cvičení 3.

VYŠŠÍ ODBORNÁ ŠKOLA A STŘEDNÍ ŠKOLA SLABOPROUDÉ ELEKTROTECHNIKY Novovysočanská 48/280, Praha 9

OBECNÁ CHEMIE. Kurz chemie pro fyziky MFF-UK přednášející: Jaroslav Burda, KChFO.

Měření indukčností cívek

Složení soustav (roztoky, koncentrace látkového množství)

Bioreaktory. Příklad bioreaktoru. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. » Využívají k přeměně chemických látek živých mikroorganismů» Příklady

Ch - Složení roztoků a výpočty koncentrací

KLASIFIKACE CHEMICKÝCH REAKCÍ Obecná hlediska: Podle počtu fází:

Závislost indexů C p,c pk na způsobu výpočtu směrodatné odchylky

TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno 2013

Vybrané procesy potravinářských a biochemických výrob

FRP 5. cvičení Skonto, porovnání různých forem financování

Transkript:

pliované hemié proesy Záladní pojmy, bilanování Inženýrsé myšlení Popis průmyslovýh aparátů + Popis hem. a fyz. dějů v proeseh Přesná formulae problému + návrh správného řešení Průběh vývoje tehnologie

Operae Chemié děje - reatory Mehanié děje doprava,míhání,filtrae,mletí,usazování.. Difúzní děje extrae,destilae,rystalizae,sušení Tepelné děje hlazení,zahřívání,ondenzae,odpařování Popis tehnologie (systému) maximální výtěže x minimální nálady Množství a složení proudů Výhozí láty, produty, odpady (materiálová bilane) Spotřeba energie Pára, hladíí voda, eletriá energie,hladíí vzduh (entalpiá bilane) Průmyslové aparáty jednotlivýh operaí Výon, typ, rozměry, příon míhadla (onstruční a ontrolní výpočet) Nálady Suroviny, energie, investie, mzdy (eonomiá bilane) Eonomiá efetivnost proesu Kalulae náladů a eny výrobu Nálady na suroviny Nálady na energie Odpisy a údržba Nálady na praovní síly Materiálová režie Výrobní nálady + Celopodniová režie-správa, náup, odbyt Úplné vlastní nálady + Zis Cena

Veliost výrobní apaity Rozdělení systému - podle výměny hmoty a energie Otevřený systém může se svým oolím vyměňovat hmotu a energii v průběhu časového období bilanování Uzavřený systém nemůže se svým oolím vyměňovat hmotu v průběhu časového období bilanování, ale energii vyměňovat může Izolovaný systém nemůže se svým oolím vyměňovat hmotu ani energii v průběhu časového období bilanování Rozdělení systému z hledisa časového průběhu Vstup Výstup Spojitý Nespojitý Obeně neustálený ustálený vsádový periodiý nespojitý 3

Tehnologié shéma-označení aparátů nádoba s míhadlem C retifiační, absorpční olona E výmění tepla F H J K P filtr zásobní vývěva ompresor čerpadlo R reator R,, R,,R, Pa, Pb Tehnologié shéma ilane Vyjádření vantitativního uspořádání věí v prostoru a čase ilanční rovnie Vstup + zdroj = výstup + aumulae Co bilanujeme? extenzivní veličiny Kde bilanujeme? v bilančním systému Za ja dlouho bilanujeme? bilanční období 4

ilane Počáteční množství množství veličiny, teré se nahází v bilanovaném systému v oamžiu začátu Konečné množství (analogiy) umulae - množství veličiny, teré přibude v bilanovaném systému Vstup množství veličiny, teré se přemístí z oolí bilanovaného systému do systému Výstup (analogiy) Zdroj množství veličiny, terá v systému vznine Proč bilanujeme? důležitost popisu našeho systému Ostatní definie Stehiometrie reae / stehiom. množství n + n = n C C + n D D Limitujíí reatant / reatant v přebytu přebyte P = (n i dodaný n i potřeb. )/n i potřeb. Ryhlost reae r = r /-n = r /-n = r C /n C = r D /n D Rozsah reae x = (n i -n i )/n i (reační obrat) Konverze (podíl zreagované výhozí láty) X nebo z = (n -n )/n = - x n /n Klíčová složa (přítomná v nejmenším stehiometriém množství) Výtěže množství zísaného produtu (vztažené e steh. množství) Seletivita r hlavní /r vedlejší Přílad Stehiom. oefiienty a = ; b = mol nástři ; 9 % onverze po průhodu reatoru; nezreagovaný je oddělen (se % účinností) a vraí se do retoru. Celová onverze je % R F reator separae P 5

ilane Vstup + zdroj = výstup + aumulae. n i rdv n dn Neprobíhá hemiá reae zdroj = Ustálený stav aumulae = V. e Vstup=výstup Materiálová bilane ilane hmotnosti a látového množství směsi a slože (Přílad opravdu jednoduhé bilane) Do ontinuální retifiační olony se nastřiuje směs obsahujíí 3 hm. % benzenu a 7 hm. % toluenu. Destilát obsahuje 54 hm. % benzenu a destilační zbyte 5 hm. % benzenu. Koli proent benzenu obsaženého v nástřiu se zísá z destilátu? nástři destilát Výslede: W výtěže = 9,8 hmot.% zbyte Látová bilane hemiého reatoru Síra se spaluje v proudu yslíu (vzduhu). Jaý musí být přebyte vzduhu, aby výstupní plyny ze spalovaí pee obsahovaly taové množství SO, teré je nutné pro další ro při výrobě yseliny sírové? S vzduh produt Výslede: P vzduh = 75 mol.% 6

Hmotnostní bilane hemiého reatoru K výrobě yseliny sírové máme dispozii tunu pyritové rudy, terá obsahuje 85 hm. % FeS. V prvním stupni se tato ruda oxiduje na SO ve %ním přebytu vzduhu. Konverze FeS je 95 %. Určete složení výstupního plynu a odpadajíí strusy. Pyrit. ruda Plynný produt vzduh Pevný produt Výslede: Plyn: N = 73,36,O =,5, SO =5,4 hmot.% Strusa: Fe O 3 = 73,68, FeS =5,8, balast=,5 hmot.% Materiálová bilane doporučený postup Nareslení bilančního shéma, označení uzlů, proudů a slože. Zápis předpoladů. Zápis stehiometriýh rovni hemiýh reaí. Volba záladu výpočtu. Volba typu bilane (hmotnostní x látová). Přepočet vstupníh dat. Zápis matie zadání. Sestavení bilančníh rovni a dodatečnýh vztahů. Řešení soustavy rovni. Kontrola správného výpočtu. Miroinetia a maroinetia Miroinetié prvy Stejné ve všeh zařízeníh Souvisí s hováním moleul Fyziální hemie Ryhlostní onstanta, difuzní oefiient Maroinetié prvy Závislé na onrétním zařízení Souvisí se soustavou jao elem(veliost reatoru) Chemié inženýrství Objem reatoru, oefiienty přestupu 7

Klasifiae hemiýh reaí Obená hledisa: homogenní Podle počtu fází: heterogenní Podle způsobu provedení: způsob přetržitý (vsádový, jednorázový) způsob nástřiový způsob nepřetržitý (průtoový, ontinuální) izotermní Podle reačníh podmíne: adiabatié izohorié izobarié Klasifiae hemiýh reaí Kinetiá hledisa: Podle způsobu ativae: neovlivňují polohu hemié rovnováhy tepelná ativae ativae pomoí jinýh reaí ativae pomoí atalyzátorů Podle reačního řádu: posouvají rovnováhu (vnášejí směrovanou energii) ativae světlem ativae eletriou energií ativae jaderným zářením ativae vysooenergetiými částiemi ativae ultrazvuem Podle způsobu provedení: jednoduhé (izolované) složité (simultálnní) protisměrné paralelní následné Podle reačního mehanismu: elementární neelementární Obená inetia Ryhlost vzniu složy Počet molů složy vznilé v jednote objemu reační směsi za jednotu času r [mol.m -3.s - ] Přímo měřitelná veličina 8

Ryhlost reae Definiční stehiometriá rovnie n + n n C C + n D D ryhlost reae r r r hodnota ryhlosti závisí na použité stehiometrié rovnii rc rd C D Ryhlostní rovnie Jednoduhá nevratná reae r=f T (T)f ( i, j,..) ideální hování moleularita r r= r= +C moleularita i reatanty r= Ryhlostní rovnie Empiriá ryhlostní rovnie reálný systém a r= a a + b C r= a b řád reae vyjadřuje neideálnost závislosti ryhlosti reae na onentrai při ideálním hování je totožný s moleularitou může být neelistvý nutno experimentálně zjistit 9

Ryhlostní rovnie Přeměna líčové složy Dn =n -n X Konverze n n n Závislost reační ryhlosti na teplotě rrheniova rovnie e E RT Závislost reační ryhlosti na teplotě

Závislost reační ryhlosti na teplotě t, o C, s - 7,9 3 3 4,6 5 34, 6 53 7 8,7 8,4 Vypočítejte předexponeniální frevenční fator a ativační energii hemié reae Pozor na správné pojmenování! předexponeniální fator Z frevenční fator r steriý fator Reae prvního řádu r d d t. e t Reae prvního řádu

Reae druhého řádu d r. t. + C d r x x dx ( x)( x ) ln ( ) t Reae druhého řádu Srovnání reaí různýh řádů = (oresp. řádu reae), = mol/dm 3. řád. řád. řád t / (s).5.693

3 Reae zvratné + C+D D C d d r r r zreag zreag r / rovn / Crovn Zvratné reae Reae následné C d r C C d r ) exp( ) exp( t t t t exp exp

Reae následné = << Reae bočné C - > -C Vsádové systémy (TCH) ryhlost hemié reae dn rv s t o d r velmi vhodné pro studium inetiy reaí (možno volit onentrae jednotlivýh slože pro aždou reai) Spe. typ nástřiové / otevřené reatory (rozpustnost, prudá reae, tla, inhibie, následné reae) 4

Nepřetržitě prováděné reae d r Tato definie reační ryhlosti není vhodná pro průtočné systémy. V těhto systémeh se ustaví za určitou dobu staionární stav. Složení, teplota a ryhlost reae nejsou v daném místě funí času. Ryhlost reae se pa vyjadřuje na záladě nástřiu líčové složy, její onverze a objemu reatoru. Nepřetržitě prováděné reae Průtočný reator s pístovým toem (PFR) dv r n n n +dn Průtočný ideálně míhaný reator (CSTR) n n Typy reaí a vhodné reatory fáze fáze Reator homogenní plyn ontinuální homogenní apalina ontinuální,vsádový homogenní pevná ontinuální,vsádový heterogenní Plyn+apalina ontinuální heterogenní Plyn+pevná ontinuální heterogenní Kapalina+pevná ontinuální,vsádový heterogenní Kapalina+apalina ontinuální,vsádový heterogenní všehny ontinuální,vsádový 5