Основните технологични характеристики на водно-горивните суспензии. Основни технологични характеристики на полимерните материали Разположение на конструктивната част на основата

Основната задача на технолога е да създава високопроизводителни технологични процеси.

Структурно технологичният процес се състои от набор от технологични операции (ТО), необходими за производството на продукти в съответствие с изискванията на регулаторните и технически документи.

Технологичният процес се разделя на технологични операции. Установяването на съдържанието и последователността на операциите е включено в задачата за разработване на технологичен процес.

В допълнение към технологичните операции има спомагателни операции... Те включват транспортиране, инспекция, етикетиране и др.

Организацията на гъвкавото производство, като всяка друга, е подчинена на такива основни принципи:

• пропорционалност, тоест осигуряване на една и съща честотна лента на различни GPS поради възможността за частично преразпределение на натоварването между тях;
• специализации, тоест разпределение на работата между различни предприятия, цехове, участъци, отделни FPS и гъвкави производствени модули (FMP) според технологичния метод на производство;
• стандартизация, който е основният инструмент за намаляване на асортимента на произвежданите продукти, който ви позволява да ограничите асортимента от продукти за една цел, да увеличите мащаба на производството и улеснявате прехода от многопродуктова FMS към по-продуктивно гъвкаво автоматизирано производство (HAP );
• ритъм, т.е. осигуряване на производството на продукти по график, което спомага за намаляване на брака;
• правота- в този случай всички материални производствени потоци се движат по най-краткия път;
• автоматичност, т.е. автоматизация на всички технологични операции, което допринася за повишаване на производителността на труда и качеството на продуктите.

но основни принципиорганизацията на производството, разкриваща напълно всички възможности на GAP, са:

• непрекъснатост на процеситеелиминиране или значително намаляване на различни прекъсвания в производството на определен продукт;
• паралелизъм на процесите- осигурява едновременното изпълнение на различни части от производствения процес. Всъщност е налице органично сливане на дизайна и технологичната подготовка на производството, основните и спомагателните процеси. Паралелността се осигурява и чрез централизация и интегриране на управленските процеси.

Основните параметри на технологичния процес са:

• точност (степента на съответствие на параметрите на произведения продукт с тези параметри, които са посочени в нормативната и технологичната документация). Трябва да се разбере, че причината за несъответствието са производствените грешки (систематични или случайни) и да могат да анализират причините за тяхното възникване и резултата от тяхното въздействие върху TP;
• стабилност - свойството на технологичния процес (TP) да поддържа стойностите на показателите за качество на продукта в определените граници за определено време;
• производителност - свойството на TP да осигурява освобождаването на определен брой продукти за определен период от време. Разграничаване между почасово, смяна, месечно и т.н.;
• себестойността на производството, която се определя от себестойността на нейното производство.

В допълнение, важен параметър е и технологичността на дизайна на продуктите, която може да бъде оценена както качествено, така и количествено, чрез изчисляване на определени показатели.

Първите надеждно известни технологични процеси са разработени в древен Шумер - процедурата за приготвяне на бира е описана с клинопис върху глинена плочка. Оттогава начините за описание на технологиите за производство на храни, инструменти, домакински прибори, оръжия и украшения – всичко, което човечеството е създало – стават многократно по-усъвършенствани и подобрени. Съвременният технологичен процес може да се състои от десетки, стотици или дори хиляди отделни операции; той може да бъде многовариантен и да се разклонява в зависимост от различни условия. Изборът на една или друга технология не е лесен избор на една или друга машина, инструмент и оборудване. Необходимо е също така да се осигури съответствие с изискванията на техническите условия, плановите и финансовите показатели.

Определение и характеристика

GOST дава строго научно, но формулирано на твърде сух и псевдонаучен език, определение за технологичен процес. Ако говорим за концепцията за технологичен процес на по-разбираем език, тогава технологичният процес е набор от операции, подредени в определен ред. Тя има за цел да трансформира суровините и полуфабрикатите в готови продукти. За да направите това, с тях се извършват определени действия, обикновено извършвани от механизми. Технологичният процес не съществува сам по себе си, а е най-важната част от един по-общ, който най-общо включва процесите на договаряне, снабдяване и логистика, продажби, финансово управление, административно управление и контрол на качеството.

Технолозите в предприятието заемат много важна позиция. Те са един вид посредници между дизайнерите, които създават идеята за продукта и произвеждат неговите чертежи, и производството, което трябва да преведе тези идеи и чертежи в метал, дърво, пластмаса и други материали. При разработването на технически процес технолозите работят в тесен контакт не само с проектантите и производството, но и с логистиката, снабдяването, финансите и службата за контрол на качеството. Техническият процес е точката, в която изискванията на всички тези подразделения се сближават и се намира балансът между тях.

Описанието на технологичния процес трябва да се съдържа в документи като:

• Маршрутната карта е описание на високо ниво, което изброява маршрутите за преместване на детайл или детайл от едно работно място на друго или между работилници.
• Оперативна карта - описание на средното ниво, по-подробно, изброява всички оперативни преходи, операции по настройка, използвани инструменти.
• Технологичната карта е документ от най-ниско ниво, съдържа най-подробно описание на процесите на обработка на материали, заготовки, възли и възли, параметрите на тези процеси, работни чертежи и използваното оборудване.

Технологичната карта, дори за продукт, който е прост на пръв поглед, може да бъде доста дебел обем.

Следните характеристики се използват за сравняване и измерване на процесите на партидно производство:

Производствената програма на предприятието се състои от производствените програми на неговите цехове и участъци. Съдържа:

• Списък на произведените продукти с подробности за видове, размери, количества.
• Производствени графици с позоваване на всяка ключова дата на определен обем произведени продукти.
• Броят на резервните части за всеки артикул като част от процеса на поддръжка на жизнения цикъл на продукта.
• Подробна конструкторска и технологична документация, триизмерни модели, чертежи, детайли и спецификации.
• Производствени спецификации и техники за управление на качеството, включително програми и процедури за тестване и измерване.

Производствената програма е раздел от общия бизнес план на предприятието за всеки планов период.

Видове технически процеси

Класификацията на техническите процеси се извършва по няколко параметъра.

Според критерия за честота на повторяемост при производството на продукти, технологичните процеси се разделят на:

• единен технологичен процес, създаден за производството на част или продукт, който е уникален по отношение на дизайна и технологичните параметри;
• се създава типичен технически процес за редица продукти от един и същи вид, сходни по своите конструктивни и технологични характеристики. Единичен технически процес от своя страна може да се състои от набор от типични технически процеси. Колкото по-типични технически процеси се използват в предприятието, толкова по-ниски са разходите за подготовка на производството и толкова по-висока е икономическата ефективност на предприятието;
• груповият технически процес се подготвя за части, които са конструктивно различни, но технологично сходни.

Според критерия за новост и иновативност се разграничават такива видове технологични процеси като:

• Типично. Основните технологични процеси използват традиционни, доказани дизайни, технологии и операции за обработка на материали, инструменти и оборудване.
• Обещаващо. Такива процеси използват най-модерните технологии, материали, инструменти, типични за предприятията - лидери в индустрията.

Според критерия за степен на детайлност се разграничават следните видове технологични процеси:

• Техническият процес на маршрута се изпълнява под формата на маршрутна карта, съдържаща информация от най-високо ниво: списък на операциите, тяхната последователност, клас или група използвано оборудване, технологично оборудване и общ стандарт за време.
• Техническият процес стъпка по стъпка съдържа подробна последователност на обработка до нивото на преходите, режимите и техните параметри. Изпълнява се под формата на операционна карта.

Техническият процес стъпка по стъпка е разработен по време на Втората световна война в Съединените щати в условията на недостиг на квалифицирана работна ръка. Подробните и подробни описания на всеки етап от технологичния процес направиха възможно привличането на хора, които нямат производствен опит, да работят и да изпълняват големи военни поръчки навреме. В мирновременни условия и наличието на добре обучен и достатъчно опитен производствен персонал, използването на този вид технологичен процес води до непродуктивни разходи. Понякога възниква ситуация, при която технолозите старателно публикуват дебели томове с оперативни карти, службата за техническа документация ги репликира в предписания брой копия, а производството не отваря тези талмуди. В цеха работниците и бригадирите за много години работа са натрупали достатъчно опит и са придобили достатъчно висока квалификация, за да извършват самостоятелно последователност от операции и да избират режимите на работа на оборудването. Има смисъл за такива предприятия да помислят за изоставяне на оперативните карти и замяната им с маршрутни карти.

Съществуват и други класификации на видовете технологични процеси.

TP етапи

В хода на проектирането и технологичната подготовка на производството се разграничават такива етапи на писане на технологичен процес като:

• Събиране, обработка и проучване на изходни данни.
• Определяне на основните технологични решения.
• Изготвяне на предпроектно проучване (или проучване за осъществимост).
• Документиране на техническия процес.

Първият път е трудно да се намерят технологични решения, които да осигурят планираното време, необходимото качество и планираната цена на продукта. Следователно процесът на развитие на технологията е многовариантен и итеративен процес.

Ако резултатите от икономическите изчисления са незадоволителни, тогава технолозите повтарят основните етапи от развитието на технологичния процес, докато достигнат параметрите, изисквани от плана.

Същността на технологичния процес

Процес се нарича промяна в състоянието на обект под влияние на вътрешни или външни условия по отношение на обекта.

Външните фактори ще бъдат механични, химични, температурни, радиационни ефекти, вътрешни - способността на даден материал, част, продукт да устои на тези влияния и да поддържа първоначалната си форма и фазово състояние.

По време на разработването на техническия процес технологът избира онези външни фактори, под въздействието на които материалът на детайла или суровината ще промени своята форма, размер или свойства по такъв начин, че да удовлетвори:

• технически спецификации за крайния продукт;
• планирани показатели за сроковете и обемите на пускане на продукта;

Дълго време са разработени основните принципи на строителните технологични процеси.

Принципът на разширяване на операциите

В този случай в рамките на една операция се събират по-голям брой преходи. От практическа гледна точка този подход ви позволява да подобрите точността на относителното положение на осите и обработените повърхности. Този ефект се постига благодарение на изпълнението на всички комбинирани в операцията преходи в един стоп на машината или многоосния обработващ център.

Подходът също така опростява вътрешната логистика и намалява разходите в цеха чрез намаляване на броя на инсталациите и настройките на оборудването.

Това е особено важно за големи и сложни части, монтажът на които отнема много време.

Принципът се прилага при работа на револверни и многорежещи стругове, многоосни обработващи центри.

Принципът на разчленяване на операциите

Операцията е разделена на серия от най-прости преходи, настройката на режимите на работа на оборудването за обработка се извършва веднъж, за първата част от серията, след това останалите части се обработват в същите режими.

Този подход е ефективен за големи партиди и сравнително неусложнена пространствена конфигурация на продуктите.

Принципът дава значителен ефект за намаляване на относителната интензивност на труда поради подобрена организация на работните места, подобряване на уменията на работниците при монотонни движения за поставяне и отстраняване на детайли, манипулиране на инструменти и оборудване.

В същото време абсолютният брой на инсталациите нараства, но времето за настройка на режимите на оборудването се намалява, поради което се постига положителен резултат.

За да се получи този положителен ефект, технологът ще трябва да се погрижи за използването на специализирано оборудване и устройства, които позволяват бързо и, най-важното, точно да настрои и извади детайла. Размерът на партидата също трябва да бъде значителен.

Обработка на дърво и метал

На практика една и съща част, с еднакъв размер и тегло, от един и същ материал може да бъде изработена по различни, понякога много различни методи.

На етапа на проектиране и технологична подготовка на производството дизайнерите и технолозите съвместно разработват няколко варианта за описание на технологичния процес, производство и обработка на продукта. Тези опции се сравняват по отношение на ключови показатели, колко добре те удовлетворяват:

• технически спецификации за крайния продукт;
• изискванията на производствения план, сроковете и обема на доставката;
• финансови и икономически показатели, заложени в бизнес плана на предприятието.

На следващия етап тези опции се сравняват, от тях се избира оптималният. Видът на производството оказва голямо влияние върху избора на опция.

В случай на еднократно или дискретно производство, вероятността от повторение на освобождаването на същата част е малка. В този случай се избира опция с минимални разходи за разработване и създаване на специално оборудване, инструменти и приспособления, с максимално използване на универсални машини и персонализирано оборудване. Въпреки това, изключителни изисквания за точност на размерите или работни условия, като радиация или силно корозивна среда, може да наложат използването както на специално изработени инструменти, така и на уникални инструменти.

При серийно производство производственият процес е разделен на пускане на многократни партиди продукти. Технологичният процес е оптимизиран, като се вземе предвид съществуващото оборудване в предприятието, металорежещи машини и обработващи центрове. В същото време оборудването е снабдено със специално проектирано оборудване и устройства, които позволяват да се намали непродуктивната загуба на време с поне няколко секунди. В мащаб за цялата партида тези секунди ще се сумират и ще дадат достатъчен икономически ефект. Обработващи машини и обработващи центрове подлежат на специализация, към машината се възлагат определени групи операции.

При масово производство размерите на серията са много високи, а произведените части не претърпяват промени в дизайна за доста дълго време. Специализацията на оборудването отива още по-далеч. В този случай е технологично и икономически оправдано да се възложи една и съща операция на всяка машина за цялото време на производство на серията, както и да се произвежда специално оборудване и да се използва отделен режещ инструмент и измервателни и контролни инструменти.

В този случай оборудването се премества физически в цеха, като се поставя в реда на операциите в технологичния процес.

Средства за изпълнение на технологичния процес

Технологичният процес съществува първо в ръководителите на технолозите, след това се записва на хартия, а в съвременните предприятия - в базата данни от програми, които осигуряват процеса на управление на жизнения цикъл на продукта (PLM). Преходът към автоматизирани средства за съхранение, запис, възпроизвеждане и проверка на релевантността на технологичните процеси не е въпрос на време, а е въпрос на оцеляване на предприятието в конкуренцията. В същото време предприятията трябва да преодолеят силната съпротива на висококвалифицирани технолози от училищната система, които с годините са свикнали да пишат технически процеси на ръка и след това да ги дават за препечатване.

Съвременните софтуерни инструменти ви позволяват автоматично да проверявате инструментите, материалите и оборудването, споменати в техническия процес за приложимост и уместност, да използвате повторно предварително написани технически процеси изцяло или частично. Те повишават производителността на технолога и значително намаляват риска от човешка грешка при писане на технически процес.

За да се превърне един технологичен процес от идеи и изчисления в реалност, са необходими физически средства за неговото осъществяване.

Технологичното оборудване е предназначено за монтаж, закрепване, ориентиране в пространството и доставка на суровини, заготовки, части, възли и възли в зоната на обработка.

В зависимост от индустрията това включва металорежещи машини, обработващи центрове, реактори, топилни пещи, ковашки преси, инсталации и цели комплекси.

Оборудването има дълъг експлоатационен живот и може да променя функциите си в зависимост от използването на едно или друго технологично оборудване.

Технологичното оборудване включва инструменти, форми, матрици, устройства за монтаж и демонтаж на части, за улесняване на достъпа на работниците до зоната на работа. Аксесоарите допълват основното оборудване, разширявайки неговата функционалност. Той има по-кратък живот и понякога е специално направен за конкретна партида продукти или дори за един уникален продукт. При разработването на технология е необходимо по-широко използване на универсални аксесоари, които са приложими за няколко стандартни размера на продукта. Това е особено важно в отделни индустрии, където разходите за инструментална екипировка не се разпределят върху цялата серия, а се поемат изцяло от цената на един продукт.

Инструментът е предназначен да упражнява пряко физическо въздействие върху материала на детайла, за да приведе неговата форма, размери, физични, химични и други параметри до посочените в техническите условия.

При избора на инструмент технологът трябва да вземе предвид не само покупната цена, но и ресурса и гъвкавостта. Често се случва, че по-скъп инструмент прави възможно, без да го заменя, да пусне няколко пъти повече продукти от по-евтин аналог. В допълнение, съвременните гъвкави и високоскоростни инструменти също ще намалят времето за обработка, което също директно води до спестяване на разходи. Всяка година технолозите придобиват все повече икономически знания и умения, а писането на технически процес от чисто технологична материя се превръща в сериозен инструмент за повишаване на конкурентоспособността на предприятието.

Наричат ​​се редица техники, извършвани за получаване на продукт с предварително определени свойства от суровина технологичен процес.

За да се опише един технологичен процес или да се сравни с други процеси, се използват различни индикатори или настроикитехнологичен процес.

Материални характеристики на технологичния процес явл. технологични параметри. Параметрите могат да бъдат механични, електрически, термични, временни или други величини.

Всички параметри на технологичния процес условно са разделени на три групи:

- частни параметри,позволява да се сравняват технологични процеси, които произвеждат едни и същи продукти и използват една и съща технология. Конкретните параметри включват: състава и концентрацията на суровината, характеристиките на използваното оборудване и инструменти, режимите на процеса (температура, налягане) и др.;

- единични параметри,което ви позволява да сравнявате технологични процеси, които произвеждат едни и същи продукти, но използват различни технологии. Единичните параметри включват параметри на ресурсите (материоинтензивност, трудоемкост, енергийна интензивност, капиталоемкост), както и такъв интегрален показател като себестойност, който изразява действителната цена на ресурсите в парично изражение за производството и продажбата на продукти;

- обобщени параметри,които ви позволяват да сравнявате различни технологични процеси. Те включват преди всичко специфични, т.е. за единица продукция, изчислени в парично изражение, разходите за жив (човешки) труд и минал (материален) машинен труд.

Инструменти, предмет на труд за редки изкл. не е намерен. в пощата. контакт, следователно е необходимо. осигурява се пространствено движение. този контакт и взаимодействие. По този начин основната част от елементарния акт на трансформациите. предмет на труда в продукти явл. процес на директен. въздействието на инструмента върху предмета на труда. Тази елементарна част от техниката. именуване на процес. работен ход. Работният ход води до предателство. свойства на предмета на труда спрямо готовия продукт. Спомагателната част на преобразувателя. предмет на труда в продукт явл. пространствеността на съчетанието с предмета на труда. Тази част е спомагателна. именуване на процес. спомагателен напредък.

Наборът от работни и спомагателни ходове образува технологичен преход.

За изпълнение. технологични преход, като правило, е необходимо да се извърши вашата група от помощни. действия, но по-висока Lv. Включва действия за затваряне на инструменти и части, смяна на оборудване и т.н. Тези действия се наричат. спомагателен преход.

технологични и спомагателни. преходът от технологична операция. Да го направя. също се нуждаят от помощни. действия.Технологични. операцията предхожда транспортирането на предмета на труда от едно оборудване на друго, товарене и освобождаване, преместване. една, закрепване и премахване на части. Тази група е спомагателна. име на действие. спомагателен операция.

След преминаване през редица технологични. и спомагателни. операции, предмет на трудова трансформация. в продукта, т.е.

съвкупността от операции води до производство. продукт, който явл. директен. цел

Апарати и машини се използват за извършване на технологични процеси. Апарате устройство или устройство, предназначено за извършване на определен технологичен процес (дигестер, бойлер и др.). Под термина "кола"разбират механизъм (или комбинация от механизми и аксесоари), предназначен да преобразува механичната енергия в полезна работа.

Технологичните процеси могат да бъдат разделени на общи (основни) и специфични. С цялото разнообразие от технологични процеси в хранителната или химическата промишленост, много от тях са често срещаниза различни индустрии. Във всяко производство, например, има смесване, което е необходимо, за да се осигури контакт между реагентите. В захарта, алкохолните напитки, алкохолните напитки и много други индустрии, изпаряването се използва за повишаване на концентрацията на сухи вещества в разтворите. Процесът на сушене е последният етап в производството на сухари, тестени изделия, захар, много сладкарски изделия, сухи млечни продукти, зеленчуци и плодове, витамини, мокри зърнени храни и др. При всяко производство на храни се използват процеси на охлаждане и нагряване.

Позицията на елемент в периодичната таблица, т.е. структурата на електронните обвивки на атоми и йони, в крайна сметка определя всички основни химични и редица физични свойства на материята. Следователно сравнението на каталитичната активност на твърдите вещества с позицията на елементите, които ги образуват в периодичната таблица, доведе до идентифициране на редица закономерности при избора на катализатори.

Ако тази работа не ви устройва, в долната част на страницата има списък с подобни произведения. Можете също да използвате бутона за търсене

Класификация на технологичните показатели на катализаторите. Основни технологични характеристики на хетерогенните катализатори. Лабораторни методи за тяхното определяне.

3.1 Класификация на технологичните показатели на катализаторите.

При катализата най-плодотворните концепции са тези, които отчитат химическото съответствие на катализатора и катализираната реакция.

Позицията на елемент в периодичната таблица, т.е. структурата на електронните обвивки на атоми и йони, в крайна сметка определя всички основни химични и редица физични свойства на материята. Следователно сравнението на каталитичната активност на твърдите вещества с позицията на елементите, които ги образуват в периодичната таблица, доведе до идентифициране на редица закономерности при избора на катализатори.

За обща ориентация при избора на катализатори е полезно да се класифицират каталитичните процеси според механизма на действие на катализатора.

Когато създавате нов твърд катализатор или надграждате съществуващ катализатор, трябва да се вземат предвид следните основни параметри за катализатори:

Физически и механични;

химически;

Оперативни и икономически.

Физикомеханичните свойства или параметри на катализатора включват порьозност, обемна плътност, истинска плътност, специфична повърхност, среден обем на порите и радиално разпределение на порите, фракционен състав, размер на частиците, аморфност или кристалност, форма на частиците, топлинен капацитет, топлоустойчивост или водоустойчивост. топлоустойчивост на парите. , способност за отравяне и регенериране.

Химичните параметри на катализаторите включват химичния състав, съдържанието на примеси, способността да се активират (насърчават, модифицират) и отравят с отрови, образуването на сплави, модификации и фази и присаждането на активатори към повърхността на твърдите катализатори.

Оперативни и икономически показатели или свойства на катализаторите са активност и селективност, лесна регенерация от различни отлагания и включвания (кокс, оксиди, обратими отрови), възможност за създаване на прости методи за синтез на катализатор в промишлен мащаб, повишен топлинен капацитет, обемна плътност, ниска чувствителност към отрови, дългосрочно време на работа в реактора без регенерация, лекота на транспортиране и съхранение, лекота на отделяне от реакционната смес, наличие на суровини за производство на катализатор и екологичност.

Технологични характеристики на твърди катализатори.

Изборът на катализатори за индустриални процеси е изключително трудна задача. Катализаторите са много специфични по отношение на различни химични реакции. Съществуващите теории за катализа обясняват тази специфика с редица енергийни и геометрични фактори, в резултат на които даден катализатор влияе върху скоростта само на една реакция или на много тясна група реакции. Строго научен избор на конкретен катализатор за даден химико-технологичен процес не винаги е възможен, въпреки че теорията на каталитичните процеси е значително разработена през последните десетилетия и се характеризира с много нови постижения.

Твърдите катализатори по правило са силно порести вещества с развита вътрешна повърхност, характеризиращи се с определена пореста и кристална структура, активност, селективност и редица други технологични характеристики.

3.2 Основни характеристики на твърдите катализатори.

3.2.1 Дейност.

Когато се сравняват различни катализатори, обикновено се избира по-активният, ако отговаря на основните технологични изисквания.

Активността на катализатора е мярка за ускоряващия ефект по отношение на дадена реакция.

За да определите количествено дейността в индустриална среда, определете:

- общо преобразуване на суровината;

- добивът на целевия продукт;

- скоростта на трансформация на определено количество суровини за единица време;

- за единица маса на катализатора;

- за единица обем катализатор;

- на единица повърхност на катализатора;

- за единичен активен център, който представлява научен интерес като обективен критерий за сравняване на активността на еднакви или различни катализатори.

Поради голямото разнообразие от каталитични процеси, няма единен количествен критерий за активност. Това се дължи на факта, че използването на различни катализатори, дори за една и съща химическа реакция, може да промени нейния механизъм по различни начини. Като правило използването на катализатор води до промяна в реда на реакцията, енергията на активиране и предекспоненциалния фактор.

Количествен критерий за активността на катализатор за дадена реакция може да бъде например скоростната константа, измерена за различни катализатори при сравними условия (стандарт). Този подход е приложим, ако редът на реакцията остава един и същ за всички сравнявани катализатори от дадена група.

Ако каталитичната реакция е от същия ред като некаталитичната, т.е. техните скоростни константи k kt и k - имат едни и същи мерни единици, тогава активността на катализатор А може да се определи като съотношението на константите

където E° и E са енергиите на активиране на каталитични и некаталитични реакции, exp е експоненциален фактор.

От уравнението на експоненциалната зависимост следва, че колкото по-висока е активността, толкова повече намалява енергията на активиране в присъствието на катализатор. В този случай обаче трябва да се има предвид, че в присъствието на катализатор се променя не само енергията на активиране, но и предекспоненциалният фактор. Увеличаването на активността поради намаляване на енергията на активиране се инхибира от намаляване на

К около км в сравнение с КО (настъпва т.нар. компенсационен ефект).

Понякога катализаторите се сравняват според скоростта на реакцията или степента на преобразуване на реагентите при стандартни условия, според количеството реагенти, взаимодействащи за единица време на единица повърхностна площ на катализатора (производителност, или напрежение, катализатор) и т.н. .

Активността на катализатора за процес, протичащ в кинетичната област, се определя преди всичко от естеството на реагентите и спецификата на катализаторите, т.е. активността на катализатора съответства на неговата активност в химическа реакция.

Въпреки това, в случаите, когато скоростите на химичния и дифузния етап на катализа са сравними, активността на катализатора не съвпада с неговата активност в химическата реакция.

За да се сравни активността на катализатор във всяка реакция при различни условия, интензивността на процеса върху даден катализатор се използва като мярка за активността. Изразява се чрез количеството продукт, получен за единица време от един обем катализатор.

A = G пр. / (V кат.t) 3.2

Или на единица тегло

A удари = G pr / (G cat t) 3.3

Сравнението на активността на различните катализатори в този процес при тези стандартни условия се извършва според степента на превръщане на основното вещество, а определянето на активността според степента на преобразуване.

Основните фактори, влияещи върху активността на катализаторите.

Концентрация на катализатора - почти винаги има излишък от катализатор в реакционната система, т.к част от масата на катализатора или изобщо не участва в реакцията, или участва незначително.

Концентрация на активатора или промотора - ако количеството на активатора или промотора е голямо, тогава някои от активните места на катализатора се отстраняват и общата активност намалява.

Концентрацията на изходните вещества - ако те се различават значително от необходимите вещества в реакцията, тогава ограничаващите етапи на процеса могат да бъдат заменени, т.е. например преход от външната дифузионна област към кинетична област или обратно.

Концентрация на получените продукти – обикновено повишаването на концентрацията забавя общата скорост на реакцията, т.к в този случай адсорбционното равновесие се измества и повърхността на катализатора, заета от продукта, се увеличава. Тази повърхност или се изключва от по-нататъшната работа на катализатора, или, още по-лошо, върху нея започват да се появяват вторични странични реакции.

Силното повишаване на концентрацията на продуктите понякога води до пълно отравяне на катализатора. Понякога тези явления се появяват толкова бързо, че след 5 - 15 минути катализаторът става неактивен и изисква регенерация.

Пример: Каталитичен крекинг, време на престой 15 - 30 минути.

Концентрация на примеси - Примесите винаги ще забавят скоростта на реакцията. Ако примесите са инертни, тогава това намаление не е значително, ако това са "контактни отрови", тогава тяхното влияние е много силно, необходимо е предварително пречистване на суровината.

Средна температура и налягане - това влияние е нееднозначно за всяка реакция по свой начин.

T - оказва значително влияние върху скоростта на протичането на процеса както в кинетичната, така и в дифузионната област.

Редица каталитични процеси се провеждат при повишено налягане, за да се смеси равновесието към продукта.

Структурни характеристики на катализаторите - обща тенденция - предпочитат се катализатори с фини пори.

Молекулното тегло на изходните вещества - този фактор почти не влияе при протичане в кинетичната област, незначително - във външната дифузионна област и силно - във вътрешнодифузионната област.

3.2.2 Селективност (селективност) на катализаторите.

Селективността е особено важна за многопътни паралелни реакции, както и за реакции на редица последователни трансформации.

Сложните каталитични реакции могат да протичат в няколко термодинамично възможни посоки с образуването на голям брой различни продукти. Преобладаващият ход на реакцията зависи от използвания катализатор и процесът не винаги е ускорен, термодинамично най-изгодният от няколко възможни.

От редица термодинамично възможни реакции, селективният катализатор трябва само да ускори реакцията за получаване на целевия продукт. Обикновено, в резултат на селективния катализатор, целевата температура на преобразуване се понижава и страничните реакции по този начин се потискат.

Селективността или селективността на катализатора е неговата способност селективно да ускорява целевата реакция при наличието на няколко странични ефекта.

Количествено селективността на катализатора може да се оцени като селективност на процеса – интегрална или диференциална. Ако няколко паралелни реакции протичат едновременно, тогава за всяка от тези реакции могат да бъдат избрани различни селективни катализатори.

Например: в присъствието на алуминиев оксид или ториев оксид, етанолът се разлага главно на етилен и вода:

C2H5OH ---> C2H4 + H2O

В присъствието на сребро, мед и други метали на практика протича само реакцията на алкохолно дехидрогениране с образуването на ацеталдехид:

C 2 H 5 OH ---> CH 3 CHO + H 2

В присъствието на смесен катализатор (A1 2 Oz + ZnO ) с достатъчно висока селективност протичат реакции на дехидратация и дехидрогениране с образуването на бутадиен:

2 C 2 H 5 OH ---> C 4 H 6 + 2H 2 O + H 2,

Селективността зависи не само от избрания катализатор, но и от условията на процеса, от областта на хетерогенния каталитичен процес (кинетична, външна или вътрешна дифузия) и др.

Пример за селективното действие на катализаторите е окисляването на амоняка по време на производството на азотна киселина.

Възможни са няколко паралелни и последователни реакции:

1. 4 NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O + 1300 KJ;
2. 4 NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O + 1100 KJ;
3. 4 NH 3 + 5 O 2 = 4 N O + 6 H 2 O + 300 KJ;

3-та реакция е по-активнат катализатор; оксиден катализатор 1 и 2 са еднакви.

Селективността се оценява по следната формула:

A -> B + C,

Където B е целта, C е вторичният.

S =,

Общата селективност на катализатора може да бъде изразена чрез съотношението на количеството на целевия продукт (В) към общото количество на целевия и страничните продукти (С).

Селективността се влияе от същите параметри като активността, но естеството на влиянието на параметрите е малко по-различно:

Селективността, като правило, намалява с увеличаване на времето на контакт на реагентите с катализатора, т.е. с намаляване на обемната скорост на подаване на суровините, особено за тези реакции, при които целевият продукт е междинен продукт: A --- B --- C.

Обемната скорост определя постигането на равновесие в системата, посоката на реакциите и добива на продуктите.

Това е съотношението на обема на газовата смес, редуциран до нормални условия (NU), преминаващ за единица време към обемния обем на катализатора.

V = V g.c. / V кат. 3.4

пример:

Помислете за системи за преобразуване на n-парафини.

При високи температури и ниски скорости на n-парафини C 6 - С 8 превръщам се вт - катализатори, основната реакция е реакцията на ароматизация или дехидроциклизация на n-парафини.

При високи температури и средни скорости,т - катализатори, основната реакция е реакцията на изомеризация, n-парафините се превръщат в олефини и се изомеризират. Тъй като скоростта е по-висока в 1-ви случай, циклизацията няма време да се случи.

При високи температури и високи скорости процесът на хидрокрекинг - парафините се разделят, олефиновите радикали се насищат с водород и се превръщат в други парафини, но тъй като скоростите са високи, образуваните парафини нямат време да се изомеризират и циклизират.

Температурата влияе почти по същия начин като космическата скорост върху тези процеси. При високи температури - моноцикличен А r въглеводороди, когато температурата се повиши до 500О C - велосипедна A r въглеводороди.

Взаимодействието между катализатора и средата не се ограничава до влиянието на катализатора върху реагентите, но има и обратна връзка между средата и катализатора. Можем да говорим за каталитичната активност на цялата система, включително контактната маса и реакционната смес.

В катализатора под въздействието на околната среда може да се промени: състоянието на повърхността; структурни характеристики на контактната маса; химичен състав и свойства на целия обем на катализатора без образуване на нови фази; химичен състав с образуване на нови фази.

3.2.3 Температура на запалване.

Наред с активността и селективността, важна технологична характеристика е температурата на запалване на катализатора Tzag.

Концепцията за "запалване" означава, че когато температурата се повиши над границата, равна на Tcg, има рязко, рязко увеличаване на скоростта на реакцията. Възпламеняването може да стане и при некаталитични реакции.

Температурата на запалване е минималната температура, при която технологичният процес започва да се движи със скорост, достатъчна за практически цели.

Температурата на запалване на катализатора е минималната температура, при която катализаторът има достатъчна активност за извършване на автотермичен процес в индустриална среда.

Този фактор се взема предвид основно при провеждане на високотемпературни обратими реакции в адиабатни реактори с фиксиран слой.

Адиабатният реактор е система, която е лишена от възможността да я захранва отвън или да я извежда в околната среда.

При графично решаване на системата от уравнения на материалния и топлинния баланс на проточен реактор при провеждане на екзотермична реакция в него. Да предположим, че относителното положение на линиите, описващи уравненията на материалния и топлинния баланс, съответства на показаното на чертежа, т.е. линия 2 от уравнението на топлинния баланс е допирателна в точка А към линия 1 от уравнението на материалния баланс. След това малка промяна в началната температура на входа на реактора от T 1 - T до T 1 - T ще доведе до рязка промяна в степента на конверсия, постигната в реактора от X A; 1 до X A, 2 ... Това означава, че при същите стойности на обема на реактора и обемния дебит на реагентите през него се наблюдава рязко увеличаване на скоростта на реакцията (и едновременно с това скоростта на отделяне на топлина).

Следователно температурата Т 1 и е температурата на запалване. Числова стойност на T 1 на чертежа (и съответно позицията на точка А) се определя преди всичко от кинетичните особености на реакцията, които влияят на позицията на линия 1 от уравнението на материалния баланс. Тъй като всеки катализатор се характеризира със свои собствени кинетични параметри, температурите на запалване ще бъдат различни за различните катализатори.

Рисуване. Съвместно решение на уравненията на материалния и топлинния баланс на проточен реактор:

1 - линията на уравнението на материалния баланс; 2 — ред на уравнението на топлинния баланс

От технологична гледна точка е по-добре да се използват катализатори с ниска температура на запалване, което позволява да се намали консумацията на енергия за предварително загряване на реакционната смес.

За екзотермични реакции понятието "температура на запалване" може да бъде определено количествено. Колкото по-ниска е температурата на процеса, толкова по-ниска е скоростта на реакцията и толкова по-малко топлина се отделя. При определена минимална температура (температура на запалване) скоростта на отделяне на топлина става равна на скоростта на отделяне на топлина (разход на топлина за нагряване на първоначалната реакционна смес и отвеждане на топлината с продуктите на реакцията). По този начин температурата на запалване за екзотермични реакции е минималната температура, при която процесът може да се извърши в автотермичен режим, без подаване на топлина отвън.

Особено важно е да има ниска температура на запалване на катализатора при извършване на обратими екзотермични реакции, тогава ниските температури по време на процеса позволяват изместването на равновесието на реакцията към нейните продукти.

3.2.4 Срок на експлоатация на катализатора.

Животът на катализатора е изключително труден за оценка в лабораторни условия, тъй като каталитичната активност се характеризира с много фактори, които трудно се вземат предвид в лабораторията, например: коксуване; химическо отравяне; прекристализация, в случай на използване на подложка с кристална структура.

Животът на катализатора може да се изрази като:

1. В единици време (например: за каталитичен крекинг - няколко секунди и синтез на амоняк - няколко години);
2. В междинното време между регенерацията или общата продължителност до пълната загуба на активност.

Устойчивост на окислителна регенерация: общият живот на катализатора, разделен на периода на регенерация.

1. Масата на продукта, получен по време на цялата работа на катализатора.

Понякога е по-изгодно да се замени катализатор с остатъчна активност, отколкото да се държи в реактора, докато не бъде напълно деактивиран.

Разходи за презареждане на катализатора

Продължителност на работата

Колкото повече катализаторът е работил, толкова по-ниски са разходите за подмяната му, но това трябва да бъде свързано с активността на катализатора, тя намалява с продължителността на работа.

При подмяна на катализатор с нов или търсене на интензификация трябва да се имат предвид следните фактори:

1. Лесно при смяна на катализатора;
2. Размери на индустриални реактори;
3. Разходите за подмяна на катализатори;
4. Загуби, свързани с намаляване на общата мощност на катализаторите;
5. Сложността на получаването на нови активни катализатори.

3.2.5 Топлопроводимост на зърната на катализатора.

Топлопроводимост на зърната на катализатора - спомага за изравняване на температурата в катализаторния слой и намалява температурната разлика в адиабатния реактор.

Ако топлинният ефект е много висок, тогава топлопроводимостта на катализатора, в допълнение към активността, е най-важният фактор, тъй като такъв катализатор е в състояние да елиминира локалното прегряване, което води до намаляване на добива на продукта, поради до факта, че образуването на кокс възниква в участъка (в изотермичен).

А при екзотермичните процеси ниската топлопроводимост води до следното: нарушава се адсорбцията на суровини върху зърната на катализатора и започва капилярна кондензация на изпарения на суровината, реагенти в порите на катализатора - всичко е от съществено значение във фиксиран слой.

3.2.6 Сила и издръжливост.

Здравина и издръжливост - трябва да гарантират нормалната работа на катализатора в продължение на няколко години.

При фиксиран каталитичен слой загубите на якост възникват поради следните причини:

1.поради температурни промени;

2. поради ерозия на зърното на катализатора от газов или течен поток от реагенти;

3. поради натиска на слоя от горните катализаторни зърна.

Силата на смачкване на катализаторите с фиксиран слой трябва да бъде 0,7 - 11 MPa.

В движещ се каталитичен слой под якостта се разбира устойчивостта на износване на зърното на катализатора по време на триене и удара им един срещу друг, срещу стените на реактора, регенератора, асансьора или тръбопровода.

Устойчивостта на абразия се характеризира с две причини: устойчивост на абразия и устойчивост на разцепване.

Връзката между силата и разцепването определя якостта на кипящия слой на катализатора.

Въведете концепцията за "разход на катализатор на тон суровина" или консумация на катализатор на тон прясно зареден катализатор.

3.2.7 Цена на катализатора.

Цената на катализатора е малък процент от цената на получения продукт.

Катализаторът за реформиране струва 300 000 - 0,01% от всички разходи за реформиране.

Компонентите на катализатора са много скъпи -т.

Начини за намаляване на разходите:

1. Нанасяне на скъп компонент на катализатора върху носителя;

2. Рационална технология на неговото производство.

Всички тези потребителски характеристики се определят от два фактора:

1. Съставът на контактните маси;
2. Пореста структура.

Възможността за използване на този или онзи материал за производството на различни продукти се определя от цял ​​списък от качества и свойства. Основната роля при избора на метода на обработка играят технологичните свойства на металите и сплавите, именно те определят възможността за тяхното използване за производството на конкретен продукт.

Основни свойства на металите

Всички основни качества на металите и техните сплави могат да бъдат класифицирани според редица показатели, всеки от които оказва значително влияние върху определянето на обхвата на материала.

• Физичните свойства на металите включват тяхното тегло, топлинен капацитет, способност да провеждат електрически ток и други подобни показатели. Всеки разбира, че използването, например, на чугун е невъзможно в самолетостроенето, а всеки метал, който перфектно провежда електричество, не е приложим при производството на изолатори.
• Механичните свойства се определят от способността да издържат на различни натоварвания, включително твърдост, пластичност, еластичност и много други качества.
• Производителността характеризира възможността за използване на метал за работа в различни условия - устойчивост на абразия, високи и ниски температури и т.н.
• Химичните свойства на металите и сплавите се определят от способността на съставните им елементи да реагират с други вещества. Така, например, всеки знае, че златото не се поддава на действието на киселини, което не може да се каже за други видове метал.
• Технологичните свойства на материала определят списъка на производствените процеси, които са приложими за метала при последваща обработка.

Метали - технологични свойства

Основните технологични свойства включват следните характеристики:

• Течност на течността (леене) - способността на материала в разтопено състояние да запълва леярска форма, без да оставя празнини.
• Заваряемост - способността за извършване на постоянни съединения на части под въздействието на различни видове заваряване (газово, електрическо, налягане).
• Податливост (деформируемост) - способността да се променя формата на продукт в горещо състояние или при нормална температура под въздействието на налягане.
• Втвърдяване - способността за подобряване на различни свойства на метала чрез закаляване на различни дълбочини.
• Възможността за извършване на обработка на метал с помощта на режещо оборудване показва способността за извършване на операции по струговане и фрезоване.

Всички тези технологични свойства на метали и сплави в комбинация определят по-нататъшния обхват на приложение.

Технологични свойства на стоманата

Стоманата се счита за един от най-разпространените метали, нейните технологични свойства зависят от химичния състав, различни примеси, включени в нея, могат да подобрят или влошат тези характеристики.

Отрицателните примеси, които значително влияят на технологичните характеристики, включват сяра и фосфор. Излишъкът от тези вещества може да доведе съответно до червена чупливост и студена чупливост. Тоест стоманата с излишък от сяра става крехка при нагряване и ако в нея има голямо количество фосфор, тогава тя ще се счупи при ниски температури. Ето защо при топенето на стомана много усилия са насочени към намаляване на тези примеси в метала, но, за съжаление, е невъзможно да се отърват напълно от тях.

Както можете да видите, химичните съставки на стоманата имат голямо значение за нейните технологични свойства, следователно при избора на метод на обработка трябва да се извърши задълбочен анализ на състава на сплавта, в противен случай могат да възникнат проблеми, както в производството, така и по време на работа на продукта.