Las principales características tecnológicas de las suspensiones agua-combustible. Características tecnológicas básicas de los materiales poliméricos Disposición de la parte estructural de la base.

La principal tarea del tecnólogo es crear procesos tecnológicos de alto rendimiento.

Estructuralmente, el proceso tecnológico consiste en un conjunto de operaciones tecnológicas (TO) necesarias para la fabricación de productos de acuerdo con los requisitos de los documentos reglamentarios y técnicos.

El proceso tecnológico se divide en operaciones tecnológicas. Establecer el contenido y la secuencia de operaciones se incluye en la tarea de desarrollar un proceso tecnológico.

Además de las operaciones tecnológicas, existen operaciones auxiliares... Estos incluyen transporte, inspección, etiquetado, etc.

La organización de la producción flexible, como cualquier otra, está sujeta a tales principios generales:

• proporcionalidad, es decir, asegurar el mismo ancho de banda de varios GPS debido a la posibilidad de una redistribución parcial de la carga entre ellos;
• especializaciones, es decir, la distribución del trabajo entre diversas empresas, talleres, secciones, FPS individuales y módulos de producción flexible (FMP) según el método tecnológico de fabricación;
• Estandarización, que es la principal herramienta para reducir la gama de productos manufacturados, que le permite limitar la gama de productos para un propósito, aumentar la escala de producción y facilita la transición de FMS multiproducto a una producción automatizada flexible más productiva (HAP );
• ritmo, es decir. asegurar la producción de productos a tiempo, lo que ayuda a reducir el desperdicio;
• rectitud- en este caso, todos los flujos de material de producción se mueven por la ruta más corta;
• automaticidad, es decir. Automatización de todas las operaciones tecnológicas, lo que contribuye a incrementar la productividad laboral y la calidad de los productos.

pero principios básicos la organización de la producción, revelando completamente todas las capacidades de GAP, son:

• continuidad de procesos eliminar o reducir significativamente varias interrupciones en la producción de un producto en particular;
• paralelismo de procesos- prevé la ejecución simultánea de varias partes del proceso de producción. De hecho, existe una fusión orgánica de diseño y preparación tecnológica de procesos productivos, principales y auxiliares. El paralelismo también está garantizado por la centralización e integración de los procesos de gestión.

Los principales parámetros del proceso tecnológico son:

• precisión (el grado de cumplimiento de los parámetros del producto fabricado con aquellos parámetros que se especifican en la documentación normativa y tecnológica). Debe entenderse que el motivo de la discrepancia son los errores de producción (sistemáticos o aleatorios), y poder analizar las causas de su ocurrencia y el resultado de su impacto en la PT;
• estabilidad: la propiedad del proceso tecnológico (TP) para mantener los valores de los indicadores de calidad del producto dentro de los límites especificados durante un tiempo determinado;
• Productividad: propiedad de TP para garantizar el lanzamiento de una cierta cantidad de productos durante un período de tiempo específico. Distinga entre horas, turnos, mensuales, etc.;
• el costo de producción, que está determinado por el costo de su fabricación.

Además, un parámetro importante es también la capacidad de fabricación del diseño de productos, que puede evaluarse tanto cualitativa como cuantitativamente, mediante el cálculo de determinados indicadores.

Los primeros procesos tecnológicos conocidos de manera confiable se desarrollaron en la antigua Sumeria: el procedimiento para hacer cerveza se describió en cuneiforme en una tableta de arcilla. Desde entonces, las formas de describir las tecnologías para la producción de alimentos, herramientas, utensilios domésticos, armas y adornos, todo lo que la humanidad ha hecho, se han vuelto muchas veces más sofisticadas y mejoradas. Un proceso tecnológico moderno puede constar de decenas, cientos o incluso miles de operaciones independientes; puede ser multivariado y ramificarse según diversas condiciones. La elección de una tecnología u otra no es una elección fácil de una u otra máquina, herramienta y equipo. También es necesario garantizar el cumplimiento de los requisitos de las condiciones técnicas, indicadores planificados y financieros.

Definición y caracterización

GOST da una definición científicamente rigurosa, pero formulada en un lenguaje demasiado seco y pseudocientífico, de un proceso tecnológico. Si hablamos del concepto de proceso tecnológico en un lenguaje más comprensible, entonces un proceso tecnológico es un conjunto de operaciones alineadas en un orden determinado. Tiene como objetivo transformar materias primas y productos semiacabados en productos terminados. Para ello, con ellos se realizan determinadas acciones, generalmente realizadas por mecanismos. El proceso tecnológico no existe por sí solo, sino que es parte importante de uno más general, que en general también incluye los procesos de contratación, compras y logística, ventas, gestión financiera, gestión administrativa y control de calidad.

Los tecnólogos de la empresa ocupan un puesto muy importante. Son una especie de intermediarios entre los diseñadores que crean la idea del producto y producen sus dibujos, y la producción, que tiene que traducir estas ideas y dibujos en metal, madera, plástico y otros materiales. Al desarrollar un proceso técnico, los tecnólogos trabajan en estrecho contacto no solo con los diseñadores y la producción, sino también con el servicio de logística, adquisiciones, finanzas y control de calidad. Es el proceso técnico el punto en el que convergen los requisitos de todas estas divisiones y se encuentra el equilibrio entre ellas.

La descripción del proceso tecnológico debe estar contenida en documentos como:

• El mapa de ruta es una descripción de alto nivel que enumera las rutas para mover una pieza o pieza de trabajo de un lugar de trabajo a otro o entre talleres.
• Mapa operativo: una descripción del nivel medio, más detallada, enumera todas las transiciones operativas, las operaciones de configuración y las herramientas utilizadas.
• El mapa tecnológico es un documento de nivel más bajo, contiene la descripción más detallada de los procesos de procesamiento de materiales, espacios en blanco, ensamblajes y ensamblajes, los parámetros de estos procesos, dibujos de trabajo y los equipos utilizados.

Un mapa tecnológico, incluso para un producto que es simple a primera vista, puede ser un volumen bastante grueso.

Las siguientes características se utilizan para comparar y medir los procesos de producción por lotes:

El programa de producción de la empresa consiste en los programas de producción de sus talleres y secciones. Contiene:

• Lista de productos fabricados con detalles de tipos, tamaños, cantidades.
• Programas de producción con referencia a cada fecha clave de un determinado volumen de productos fabricados.
• La cantidad de repuestos para cada artículo como parte del proceso de soporte del ciclo de vida del producto.
• Diseño detallado y documentación tecnológica, modelos tridimensionales, planos, detalle y especificaciones.
• Especificaciones de fabricación y técnicas de gestión de la calidad, incluidos los programas y procedimientos de prueba y medición.

El programa de producción es una sección del plan comercial general de la empresa para cada período de planificación.

Tipos de procesos técnicos

La clasificación de procesos técnicos se lleva a cabo de acuerdo con varios parámetros.

Según el criterio de tasa de repetición en la fabricación de productos, los procesos tecnológicos se dividen en:

• un proceso tecnológico único, creado para la producción de una pieza o producto único en términos de diseño y parámetros tecnológicos;
• Se crea un proceso técnico típico para una serie de productos del mismo tipo, similares en su diseño y características tecnológicas. Un solo proceso técnico, a su vez, puede consistir en un conjunto de procesos técnicos típicos. Los procesos técnicos más típicos se utilizan en la empresa, menores son los costos de preparación de la producción y mayor es la eficiencia económica de la empresa;
• el proceso técnico del grupo se prepara para piezas que son estructuralmente diferentes, pero tecnológicamente similares.

Según el criterio de novedad e innovación, tales tipos de procesos tecnológicos se distinguen como:

• Típico. Los principales procesos tecnológicos utilizan diseños, tecnologías y operaciones tradicionales y probados para procesar materiales, herramientas y equipos.
• Prometedor. Dichos procesos utilizan las tecnologías, los materiales y las herramientas más avanzadas típicas de las empresas: los líderes de la industria.

Según el criterio del grado de detalle, se distinguen los siguientes tipos de procesos tecnológicos:

• El proceso técnico de ruta se ejecuta en forma de mapa de ruta que contiene información del nivel superior: lista de operaciones, su secuencia, clase o grupo de equipos utilizados, equipos tecnológicos y el estándar general de tiempo.
• El proceso técnico paso a paso contiene una secuencia de procesamiento detallada hasta el nivel de transiciones, modos y sus parámetros. Ejecutado en forma de tarjeta operativa.

El proceso técnico paso a paso se desarrolló durante la Segunda Guerra Mundial en los Estados Unidos ante la escasez de mano de obra calificada. Las descripciones detalladas y detalladas de cada etapa del proceso tecnológico permitieron atraer a personas que no tenían experiencia en producción para trabajar y cumplir con los grandes pedidos militares a tiempo. En condiciones de paz y la disponibilidad de personal de producción bien capacitado y con suficiente experiencia, el uso de este tipo de proceso tecnológico genera costos improductivos. A veces surge una situación en la que los tecnólogos publican diligentemente grandes volúmenes de mapas operativos, el servicio de documentación técnica los replica en el número prescrito de copias y la producción no abre estos talmud. En el taller, los trabajadores y capataces durante muchos años de trabajo han acumulado suficiente experiencia y han adquirido una calificación suficientemente alta para realizar de forma independiente una secuencia de operaciones y seleccionar los modos de funcionamiento del equipo. Tiene sentido que estas empresas piensen en abandonar los mapas operativos y reemplazarlos por mapas de rutas.

Hay otras clasificaciones de tipos de procesos tecnológicos.

Etapas TP

En el curso del diseño y la preparación tecnológica de la producción, tales etapas de redacción de un proceso tecnológico se distinguen como:

• Recolección, procesamiento y estudio de datos iniciales.
• Determinación de las principales soluciones tecnológicas.
• Elaboración de un estudio de viabilidad (o estudio de viabilidad).
• Documentar el proceso técnico.

Es difícil la primera vez encontrar soluciones tecnológicas que aseguren el tiempo planeado, la calidad requerida y el costo planeado del producto. Por lo tanto, el proceso de desarrollo de tecnología es un proceso iterativo y multivariado.

Si los resultados de los cálculos económicos no son satisfactorios, los tecnólogos repiten las etapas principales del desarrollo del proceso tecnológico hasta que alcanzan los parámetros requeridos por el plan.

La esencia del proceso tecnológico

Un proceso se denomina cambio en el estado de un objeto bajo la influencia de condiciones internas o externas en relación con el objeto.

Los factores externos serán efectos mecánicos, químicos, de temperatura, de radiación, internos: la capacidad de un material, una pieza o un producto para resistir estas influencias y mantener su forma original y su estado de fase.

Durante el desarrollo del proceso técnico, el tecnólogo selecciona aquellos factores externos bajo cuya influencia el material de la pieza de trabajo o materia prima cambiará su forma, tamaño o propiedades de tal manera que satisfaga:

• especificaciones técnicas del producto final;
• indicadores planificados para el tiempo y los volúmenes de lanzamiento del producto;

Durante mucho tiempo, se han desarrollado los principios básicos de los procesos tecnológicos de construcción.

El principio de ampliación de operaciones.

En este caso, se recopila una mayor cantidad de transiciones dentro de una operación. Desde un punto de vista práctico, este enfoque le permite mejorar la precisión de la posición relativa de los ejes y las superficies procesadas. Este efecto se consigue gracias a la ejecución de todo combinado en el funcionamiento de las transiciones en un solo paso en la máquina o centro de mecanizado multieje.

El enfoque también simplifica la logística interna y reduce los costos de taller al reducir el número de instalaciones y configuraciones de equipos.

Esto es especialmente importante para piezas grandes y complejas, cuya instalación requiere mucho tiempo.

El principio se aplica cuando se trabaja en tornos de torreta y multi-cutter, centros de mecanizado de varios ejes.

El principio de desmembramiento de operaciones.

La operación se divide en una serie de transiciones más simples, el ajuste de los modos de operación del equipo de procesamiento se realiza una vez, para la primera parte de la serie, luego las partes restantes se procesan en los mismos modos.

Este enfoque es eficaz para lotes de gran tamaño y una configuración espacial de productos relativamente sencilla.

El principio da un efecto significativo de reducción de la intensidad relativa del trabajo debido a una mejor organización de los lugares de trabajo, mejorando las habilidades de los trabajadores en movimientos monótonos para colocar y quitar piezas de trabajo, manipular herramientas y equipos.

Al mismo tiempo, crece el número absoluto de instalaciones, pero se reduce el tiempo para configurar los modos del equipo, por lo que se logra un resultado positivo.

Para obtener este efecto positivo, el tecnólogo deberá encargarse del uso de equipos y dispositivos especializados que permitan de forma rápida y, lo más importante, precisa colocar y retirar la pieza de trabajo. El tamaño del lote también debe ser significativo.

Procesamiento de madera y metal

En la práctica, se puede fabricar una misma pieza, del mismo tamaño y peso, del mismo material mediante métodos diferentes, a veces muy diferentes.

En la etapa de diseño y preparación tecnológica de la producción, los diseñadores y tecnólogos elaboran conjuntamente varias opciones para describir el proceso tecnológico, la fabricación y el procesamiento del producto. Estas opciones se comparan en términos de indicadores clave, qué tan bien satisfacen:

• especificaciones técnicas del producto final;
• los requisitos del plan de producción, el tiempo y el volumen del envío;
• indicadores financieros y económicos establecidos en el plan de negocios de la empresa.

En la siguiente etapa, estas opciones se comparan, se selecciona la óptima de ellas. El tipo de producción tiene una gran influencia en la elección de la opción.

En el caso de producción única o discreta, la probabilidad de que se repita el lanzamiento de la misma parte es pequeña. En este caso, se elige una opción con costos mínimos para el desarrollo y creación de equipos, herramientas y accesorios especiales, con el máximo uso de máquinas universales y equipos personalizables. Sin embargo, los requisitos excepcionales para la precisión dimensional o las condiciones de funcionamiento, como la radiación o los entornos altamente corrosivos, pueden requerir el uso de herramientas especiales y exclusivas.

Con la producción en serie, el proceso de producción se divide en el lanzamiento de lotes repetidos de productos. El proceso tecnológico se optimiza teniendo en cuenta los equipos existentes en la empresa, máquinas herramienta y centros de mecanizado. Al mismo tiempo, el equipo se suministra con equipos y dispositivos especialmente diseñados que permiten reducir la pérdida de tiempo no productivo en al menos unos segundos. En una escala de lotes, estos segundos se sumarán y darán un efecto económico suficiente. Las máquinas-herramienta y los centros de mecanizado están sujetos a especialización; determinados grupos de operaciones se asignan a la máquina.

En la producción en masa, los tamaños de la serie son muy altos y las piezas fabricadas no sufren cambios de diseño durante bastante tiempo. La especialización en equipos va aún más lejos. En este caso, se justifica tecnológica y económicamente asignar la misma operación a cada máquina durante todo el tiempo de producción de la serie, así como fabricar equipos especiales y utilizar una herramienta de corte e instrumentos de medición y control separados.

En este caso, el equipo se mueve físicamente en el taller, colocándolo en el orden de las operaciones en el proceso tecnológico.

Herramientas de ejecución de procesos tecnológicos

El proceso tecnológico existe primero en las cabezas de los tecnólogos, luego se registra en papel y en las empresas modernas, en la base de datos de programas que brindan el proceso de gestión del ciclo de vida del producto (PLM). La transición a medios automatizados para almacenar, escribir, replicar y verificar la relevancia de los procesos tecnológicos no es una cuestión de tiempo, es una cuestión de supervivencia de la empresa en la competencia. Al mismo tiempo, las empresas deben superar la fuerte resistencia de los tecnólogos altamente calificados del sistema escolar, quienes, a lo largo de los años, están acostumbrados a escribir los procesos técnicos a mano y luego entregarlos para su reimpresión.

Las herramientas de software modernas le permiten verificar automáticamente las herramientas, materiales y equipos mencionados en el proceso técnico para verificar su aplicabilidad y relevancia, para reutilizar los procesos técnicos previamente escritos en su totalidad o en parte. Aumentan la productividad del tecnólogo y reducen significativamente el riesgo de error humano al escribir un proceso técnico.

Para que un proceso tecnológico pase de las ideas y los cálculos a la realidad, se necesitan medios físicos para su implementación.

Los equipos tecnológicos están diseñados para la instalación, fijación, orientación en el espacio y suministro de materias primas, espacios en blanco, piezas, unidades y conjuntos a la zona de procesamiento.

Dependiendo de la industria, esto incluye máquinas herramienta, centros de mecanizado, reactores, hornos de fundición, prensas de forja, plantas y complejos completos.

El equipo tiene una larga vida útil y puede cambiar sus funciones en función del uso de uno u otro equipo tecnológico.

Los equipos tecnológicos incluyen herramientas, moldes, matrices, dispositivos de instalación y remoción de piezas, para facilitar el acceso de los trabajadores al área de operaciones. Los accesorios complementan el equipamiento básico, ampliando su funcionalidad. Tiene una vida útil más corta y, a veces, se fabrica especialmente para un lote específico de productos o incluso para un producto único. Al desarrollar una tecnología, es necesario hacer un uso más amplio de los accesorios universales que son aplicables a varios tamaños estándar del producto. Esto es especialmente importante en industrias discretas, donde el costo de las herramientas no se distribuye en toda la serie, sino que lo soporta por completo el costo de un producto.

La herramienta está diseñada para ejercer un efecto físico directo sobre el material de la pieza de trabajo con el fin de llevar su forma, dimensiones, parámetros físicos, químicos y otros a los especificados en las condiciones técnicas.

Al elegir una herramienta, un tecnólogo debe tener en cuenta no solo el precio de compra, sino también los recursos y la versatilidad. A menudo sucede que una herramienta más cara hace posible, sin reemplazarla, lanzar varias veces más productos que un análogo más barato. Además, las herramientas modernas, versátiles y de alta velocidad también reducirán los tiempos de mecanizado, lo que también conduce directamente a un ahorro de costes. Cada año, los tecnólogos adquieren más y más conocimientos y habilidades económicas, y la redacción de un proceso técnico a partir de una materia puramente tecnológica se convierte en una seria herramienta para aumentar la competitividad de una empresa.

Una serie de técnicas que se llevan a cabo para obtener un producto con propiedades predeterminadas a partir de una materia prima se denominan proceso tecnológico.

Para describir un solo proceso tecnológico o compararlo con otros procesos, se utilizan o se utilizan varios indicadores. opciones proceso tecnológico.

Características materiales del proceso tecnológico yavl. parámetros tecnológicos. Los parámetros pueden ser cantidades mecánicas, eléctricas, térmicas, temporales u otras.

Todos los parámetros del proceso tecnológico se dividen convencionalmente en tres grupos:

- parámetros privados, permitiendo comparar procesos tecnológicos que producen los mismos productos y utilizan la misma tecnología. Los parámetros particulares incluyen: la composición y concentración de la materia prima, las características del equipo y las herramientas utilizadas, los modos del proceso (temperatura, presión), etc.;

- parámetros únicos, permitiéndole comparar procesos tecnológicos que producen los mismos productos, pero utilizan diferentes tecnologías. Los parámetros unitarios incluyen parámetros de recursos (intensidad de material, intensidad de trabajo, intensidad de energía, intensidad de capital), así como un indicador integral como el costo, que expresa el costo real de los recursos en términos monetarios para la producción y venta de productos;

- parámetros generalizados, que le permiten comparar una variedad de procesos tecnológicos. Estos incluyen, en primer lugar, los específicos, es decir por unidad de producción, calculado en términos monetarios, los costos de la mano de obra (humana) de vida y de la mano de obra mecánica (material) pasada.

Herramientas, objeto de mano de obra para raras excl. extraviado. en la publicación. contacto, por lo tanto es necesario. Se proporciona movimiento espacial. este contacto e interacción. Así, la parte principal del acto elemental de transformaciones. tema del trabajo en productos yavl. proceso de directo. el impacto de la herramienta en el tema laboral. Esta parte elemental de la tecnología. proceso de nomenclatura. carrera de trabajo. El movimiento de trabajo conduce a la traición. propiedades del objeto de trabajo hacia el producto terminado. La parte auxiliar del convertidor. sujeto del trabajo en un producto yavl. la espacialidad de la combinación con el sujeto del trabajo. Esta parte es auxiliar. proceso de nomenclatura. auxiliar Progreso.

El conjunto de movimientos de trabajo y auxiliares forma una transición tecnológica.

Actuar. tecnológico transición, como regla, es necesario llevar a cabo su grupo de auxiliares. acciones, pero un Lv más alto. Incluye acciones para cerrar herramientas y piezas, cambiar equipos, etc. Estas acciones se denominan. auxiliar transición.

Tecnológico y auxiliar. la transición forma una operación tecnológica. Para hacerlo. también necesita auxiliar. Acciones Tecnológicas. la operación precede al transporte del objeto de trabajo de un equipo a otro, cargando y soltando, moviéndose. uno, asegurar y retirar piezas. Este grupo es auxiliar. nombre de la acción. auxiliar operación.

Después de pasar por una serie de tecnologías. y auxiliar. las operaciones objeto de trabajo se transforman. en el producto, es decir

el conjunto de operaciones conduce a la producción. producto que yavl. directo. apuntar

Se utilizan aparatos y máquinas para realizar procesos tecnológicos. Aparato es un dispositivo o dispositivo diseñado para llevar a cabo un proceso tecnológico particular (digestor, caldera, etc.). Bajo el término "un coche" comprender un mecanismo (o una combinación de mecanismos y accesorios) diseñado para convertir la energía mecánica en trabajo útil.

Los procesos tecnológicos se pueden dividir en generales (básicos) y específicos. Con toda la variedad de procesos tecnológicos en la industria alimentaria o química, muchos de ellos son común para diversas industrias. En cualquier producción, por ejemplo, hay una mezcla, que es necesaria para asegurar el contacto entre los reactivos. En el azúcar, las bebidas alcohólicas, las bebidas alcohólicas y muchas otras industrias, la evaporación se utiliza para aumentar la concentración de sustancias secas en las soluciones. El proceso de secado es la etapa final en la producción de bizcochos, pasta, azúcar, muchos productos de confitería, productos lácteos secos, verduras y frutas, vitaminas, granos húmedos, etc. Toda la producción de alimentos utiliza procesos de enfriamiento y calentamiento.

La posición de un elemento en la tabla periódica, es decir la estructura de las capas de electrones de átomos e iones, determina en última instancia todas las propiedades químicas básicas y una serie de propiedades físicas de la materia. Por tanto, una comparación de la actividad catalítica de los sólidos con la posición de los elementos que los forman en la Tabla Periódica condujo a la identificación de una serie de regularidades en la selección de catalizadores.

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Clasificación de indicadores tecnológicos de catalizadores. Características tecnológicas básicas de los catalizadores heterogéneos. Métodos de laboratorio para su determinación.

3.1 Clasificación de indicadores tecnológicos de catalizadores.

En catálisis, los conceptos más fructíferos son aquellos que tienen en cuenta la correspondencia química del catalizador y la reacción catalizada.

La posición de un elemento en la tabla periódica, es decir la estructura de las capas de electrones de átomos e iones, determina en última instancia todas las propiedades químicas básicas y una serie de propiedades físicas de la materia. Por tanto, una comparación de la actividad catalítica de los sólidos con la posición de los elementos que los forman en la Tabla Periódica condujo a la identificación de una serie de regularidades en la selección de catalizadores.

Para una orientación general en la selección de catalizadores, es útil clasificar los procesos catalíticos según el mecanismo de acción del catalizador.

Al crear un nuevo catalizador sólido o actualizar un catalizador existente, se deben considerar los siguientes parámetros básicos para los catalizadores:

Física y mecánica;

Químico;

Operacional y económico.

Las propiedades o parámetros fisicomecánicos del catalizador incluyen porosidad, densidad aparente, densidad verdadera, área de superficie específica, volumen de poro promedio y distribución radial de poros, composición fraccional, tamaño de partícula, amorfo o cristalinidad, forma de partícula, capacidad de calor, resistencia al calor o agua. resistencia al calor del vapor., la capacidad de envenenar y regenerar.

Los parámetros químicos de los catalizadores incluyen la composición química, el contenido de impurezas, la capacidad de activar (promover, modificar) y envenenar con venenos, la formación de aleaciones, modificaciones y fases, y el injerto de activadores en la superficie de los catalizadores sólidos.

Los indicadores o propiedades operacionales y económicos de los catalizadores son actividad y selectividad, fácil regeneración de varios depósitos e inclusiones (coque, óxidos, venenos reversibles), la posibilidad de crear métodos simples para la síntesis de catalizadores a escala industrial, mayor capacidad calorífica, densidad aparente, baja sensibilidad a los venenos, tiempo de funcionamiento prolongado en el reactor sin regeneración, facilidad de transporte y almacenamiento, facilidad de separación de la mezcla de reacción, disponibilidad de materias primas para la producción de catalizadores y respeto al medio ambiente.

Características tecnológicas de los catalizadores sólidos.

La selección de catalizadores para procesos industriales es una tarea extremadamente difícil. Los catalizadores son muy específicos con respecto a diversas reacciones químicas. Las teorías existentes de la catálisis explican esta especificidad por una serie de factores energéticos y geométricos, como resultado de los cuales un catalizador determinado afecta la velocidad de una sola reacción o un grupo muy reducido de reacciones. No siempre es posible una elección estrictamente científica de un catalizador específico para un proceso químico-tecnológico dado, aunque la teoría de los procesos catalíticos se ha desarrollado significativamente en las últimas décadas y se caracteriza por muchos logros nuevos.

Los catalizadores sólidos son, por regla general, sustancias muy porosas con una superficie interna desarrollada, caracterizada por una cierta estructura, actividad, selectividad porosa y cristalina y una serie de otras características tecnológicas.

3.2 Las principales características de los catalizadores sólidos.

3.2.1 Actividad.

Al comparar diferentes catalizadores, generalmente se elige el más activo si cumple con los requisitos tecnológicos básicos.

La actividad del catalizador es una medida del efecto acelerador en relación con una reacción determinada.

Para cuantificar la actividad en un entorno industrial, determine:

- conversión general de la materia prima;

- el rendimiento del producto de destino;

- la tasa de transformación de una determinada cantidad de materias primas por unidad de tiempo;

- por unidad de masa del catalizador;

- por unidad de volumen de catalizador;

- por unidad de superficie del catalizador;

- para un único centro activo, que sea de interés científico como criterio objetivo para comparar la actividad de catalizadores idénticos o diferentes.

Debido a la amplia variedad de procesos catalíticos, no existe un criterio cuantitativo único para la actividad. Esto se debe al hecho de que el uso de diferentes catalizadores, incluso para la misma reacción química, puede cambiar su mecanismo de diferentes maneras. Como regla general, el uso de un catalizador conduce a un cambio en el orden de la reacción, la energía de activación y el factor preexponencial.

Un criterio cuantitativo para la actividad de un catalizador para una reacción dada puede ser, por ejemplo, la constante de velocidad medida para diferentes catalizadores en condiciones comparables (estándar). Este enfoque es aplicable si el orden de reacción sigue siendo el mismo para todos los catalizadores comparados de un grupo dado.

Si la reacción catalítica es del mismo orden que la no catalítica, es decir, sus constantes de velocidad k kt y k - tienen las mismas unidades de medida, entonces la actividad del catalizador A se puede determinar como la relación de las constantes

donde E ° y E son las energías de activación de reacciones catalíticas y no catalíticas, exp es un factor exponencial.

De la ecuación de dependencia exponencial se deduce que cuanto mayor es la actividad, más disminuye la energía de activación en presencia de un catalizador. En este caso, sin embargo, debe tenerse en cuenta que en presencia de un catalizador, no solo cambia la energía de activación, sino también el factor preexponencial. El aumento de actividad debido a una disminución de la energía de activación es inhibido por una disminución de

K aproximadamente km comparado con K O (se produce el llamado efecto de compensación).

A veces, los catalizadores se comparan según la velocidad de reacción o el grado de conversión de los reactivos en condiciones estándar, según la cantidad de reactivos que interactúan por unidad de tiempo por unidad de superficie del catalizador (productividad, o tensión, catalizador), etc.

La actividad de un catalizador para un proceso que se desarrolla en la región cinética está determinada, en primer lugar, por la naturaleza de los reactivos y la especificidad de los catalizadores, es decir. la actividad del catalizador corresponde a su actividad en una reacción química.

Sin embargo, en los casos en los que las velocidades de las etapas química y difusa de la catálisis son comparables, la actividad del catalizador no coincide con su actividad en la reacción química.

Para comparar la actividad de un catalizador en cualquier reacción bajo diferentes condiciones, se usa la intensidad del proceso en un catalizador dado como medida de la actividad. Se expresa por la cantidad de producto obtenido por unidad de tiempo a partir de un volumen de catalizador.

A = G pr. / (V cat.t) 3.2

O por unidad de peso

A late = G pr / (G cat t) 3.3

La comparación de la actividad de diferentes catalizadores en este proceso bajo estas condiciones estándar se lleva a cabo según el grado de conversión de la sustancia básica, y la determinación de la actividad según el grado de conversión.

Los principales factores que afectan la actividad de los catalizadores.

Concentración de catalizador: casi siempre hay un exceso de catalizador en el sistema de reacción, porque parte de la masa del catalizador no participa en absoluto en la reacción o participa de manera insignificante.

Concentración del activador o promotor: si la cantidad de activador o promotor es grande, algunos de los sitios activos del catalizador se eliminan y la actividad general disminuye.

La concentración de las sustancias de partida: si difieren mucho de las sustancias requeridas en la reacción, entonces se pueden reemplazar las etapas limitantes del proceso, es decir por ejemplo, la transición de la región de difusión externa a la región cinética o viceversa.

Concentración de los productos resultantes: generalmente un aumento en la concentración ralentiza la velocidad de reacción general, porque en este caso, el equilibrio de adsorción se desplaza y aumenta la superficie de catalizador ocupada por el producto. Esta superficie se desconecta de la operación posterior del catalizador o, lo que es peor, comienzan a producirse reacciones secundarias secundarias en ella.

Un fuerte aumento en la concentración de productos a veces conduce a un envenenamiento completo del catalizador. A veces, estos fenómenos ocurren tan rápidamente que después de 5 a 15 minutos el catalizador se vuelve inactivo y requiere regeneración.

Ejemplo: craqueo catalítico, tiempo de residencia 15 - 30 minutos.

Concentración de impurezas: las impurezas siempre ralentizarán la velocidad de reacción. Si las impurezas son inertes, entonces esta disminución no es significativa, si se trata de "venenos de contacto", entonces su influencia es muy fuerte, es necesaria una purificación preliminar de la materia prima.

Temperatura y presión del medio: esta influencia es ambigua para cada reacción a su manera.

T - tiene un efecto significativo sobre la velocidad del proceso que se desarrolla tanto en la cinética como en las regiones de difusión.

Se llevan a cabo varios procesos catalíticos a presión elevada para mezclar el equilibrio con el producto.

Características estructurales de los catalizadores - tendencia general - se prefieren los catalizadores de poro fino.

El peso molecular de las sustancias iniciales: este factor casi no tiene efecto cuando fluye en la región cinética, de manera insignificante, en la región de difusión externa, y fuertemente, en la región de intradifusión.

3.2.2 Selectividad (selectividad) de catalizadores.

La selectividad es especialmente importante para las reacciones en paralelo de múltiples rutas, así como para las reacciones de una serie de transformaciones secuenciales.

Las reacciones catalíticas complejas pueden avanzar en varias direcciones termodinámicamente posibles con la formación de un gran número de productos diferentes. El curso predominante de la reacción depende del catalizador utilizado, y el proceso no siempre es acelerado, termodinámicamente es el más ventajoso de varios posibles.

De una serie de reacciones termodinámicamente posibles, un catalizador selectivo solo debería acelerar la reacción para obtener el producto objetivo. Típicamente, como resultado del catalizador selectivo, la temperatura de conversión objetivo se reduce y de ese modo se suprimen las reacciones secundarias.

La selectividad o selectividad de un catalizador es su capacidad para acelerar selectivamente la reacción objetivo en presencia de varios efectos secundarios.

Cuantitativamente, la selectividad del catalizador se puede estimar como la selectividad del proceso, integral o diferencial. Si ocurren varias reacciones paralelas simultáneamente, entonces se pueden seleccionar diferentes catalizadores selectivos para cada una de estas reacciones.

Por ejemplo: en presencia de óxido de aluminio u óxido de torio, el etanol se descompone principalmente en etileno y agua:

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

En presencia de plata, cobre y otros metales, prácticamente solo tiene lugar la reacción de deshidrogenación del alcohol con la formación de acetaldehído:

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

En presencia de un catalizador mixto (A1 2 onzas + ZnO ) con una selectividad suficientemente alta, tienen lugar reacciones de deshidratación y deshidrogenación con la formación de butadieno:

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

La selectividad depende no solo del catalizador elegido, sino también de las condiciones del proceso, de la región del proceso catalítico heterogéneo (cinética, difusión externa o interna), etc.

Un ejemplo de la acción selectiva de los catalizadores es la oxidación del amoniaco durante la producción de ácido nítrico.

Son posibles varias reacciones paralelas y secuenciales:

1. 4 NH 3 + 3 O 2 = 2 N 2 + 6 H 2 O + 1300 KJ;
2. 4 NH 3 + 4 O 2 = 2 N 2 O + 6 H 2 O + 1100 KJ;
3. 4 NH 3 + 5 O 2 = 4 N O + 6 H 2 O + 300 KJ;

La tercera reacción es más activa en Pt Catalizador; el catalizador de óxido 1 y 2 son iguales.

La selectividad se evalúa mediante la siguiente fórmula:

A -> B + C,

Donde B es el objetivo, C es el secundario.

S =,

La selectividad global del catalizador puede expresarse mediante la relación entre la cantidad del producto objetivo (B) y la cantidad total del objetivo y los subproductos (C).

La selectividad se ve afectada por los mismos parámetros que la actividad, pero la naturaleza de la influencia de los parámetros es algo diferente:

La selectividad, por regla general, disminuye con un aumento en el tiempo de contacto de los reactivos con el catalizador, es decir, con una disminución en la velocidad de alimentación volumétrica de las materias primas, especialmente para aquellas reacciones en las que el producto objetivo es un intermedio: A --- B --- C.

La velocidad volumétrica determina el logro del equilibrio en el sistema, la dirección de las reacciones y el rendimiento de los productos.

Es la relación entre el volumen de la mezcla de gases, reducido a condiciones normales (NU), pasando por unidad de tiempo al volumen total del catalizador.

V = V g.c. / V cat. 3.4

Ejemplo:

Considere sistemas para la conversión de n-parafinas.

A altas temperaturas y bajas velocidades de n-parafinas C 6 - C 8 convertirse en Pt - catalizadores, la reacción principal es la reacción de aromatización o deshidrociclización de n-parafinas.

A altas temperaturas y velocidades medias, Pt - catalizadores, la reacción principal es la reacción de isomerización, las n-parafinas se convierten en olefinas y se isomerizan. Dado que la velocidad es mayor en el 1er caso, la ciclación no tiene tiempo para ocurrir.

A altas temperaturas y altas velocidades, el proceso de hidrocraqueo: las parafinas se dividen, los radicales olefínicos se saturan con hidrógeno y se convierten en otras parafinas, pero como las velocidades son altas, las parafinas formadas no tienen tiempo para isomerizarse y ciclarse.

La temperatura influye de la misma manera que la velocidad espacial en estos procesos. A altas temperaturas - monocíclico A r hidrocarburos, cuando la temperatura sube a 500 O C - bicíclico A r hidrocarburos.

La interacción entre el catalizador y el medio no se limita a la influencia del catalizador sobre los reactivos, sino que también existe una retroalimentación entre el medio y el catalizador. Podemos hablar de la actividad catalítica de todo el sistema, incluida la masa de contacto y la mezcla de reacción.

En un catalizador, bajo la influencia del medio ambiente, puede cambiar lo siguiente: el estado de la superficie; características estructurales de la masa de contacto; composición química y propiedades de todo el volumen del catalizador sin la formación de nuevas fases; composición química con la formación de nuevas fases.

3.2.3 Temperatura de ignición.

Junto con la actividad y la selectividad, una característica tecnológica importante es la temperatura de ignición del catalizador Tzag.

El concepto de "ignición" significa que cuando la temperatura se eleva por encima del límite igual a Tcg, hay un aumento brusco y brusco en la velocidad de reacción. La ignición también puede tener lugar en reacciones no catalíticas.

La temperatura de ignición es la temperatura mínima a la que el proceso tecnológico comienza a moverse a una velocidad suficiente para fines prácticos.

La temperatura de ignición del catalizador es la temperatura mínima a la que el catalizador tiene suficiente actividad para llevar a cabo un proceso autotérmico en un entorno industrial.

Este factor se tiene en cuenta principalmente cuando se llevan a cabo reacciones reversibles a alta temperatura en reactores adiabáticos de lecho fijo.

Un reactor adiabático es un sistema que se ve privado de la posibilidad de abastecerlo desde el exterior o sacarlo al medio ambiente.

Al resolver gráficamente el sistema de ecuaciones de balance de materiales y calor de un reactor de flujo continuo al realizar una reacción exotérmica en él. Suponga que la posición relativa de las líneas que describen las ecuaciones de balance de materiales y calor corresponde a la que se muestra en el dibujo, es decir, la línea 2 de la ecuación de balance de calor es tangente en el punto A a la línea 1 de la ecuación de balance de materiales. Luego, un pequeño cambio en la temperatura inicial en la entrada al reactor de T 1 - T a T 1 - T conducirá a un cambio brusco en el grado de conversión alcanzado en el reactor de X A; 1 hasta X A, 2 ... Esto significa que a los mismos valores del volumen del reactor y la velocidad de flujo volumétrico de los reactivos a través de él, se produjo un fuerte aumento en la velocidad de reacción (y simultáneamente la velocidad de liberación de calor).

Por tanto, la temperatura T 1 y es la temperatura de ignición. Valor numérico de T 1 en el dibujo (y, en consecuencia, la posición del punto A) está determinada principalmente por las características cinéticas de la reacción que afectan la posición de la línea 1 de la ecuación de balance de materiales. Dado que cada catalizador se caracteriza por sus propios parámetros cinéticos, las temperaturas de ignición serán diferentes para diferentes catalizadores.

Dibujo. Solución conjunta de las ecuaciones de balance de materiales y calor de un reactor de flujo continuo:

1 - la línea de la ecuación de balance de materiales; 2 - línea de la ecuación del balance de calor

Desde un punto de vista tecnológico, es mejor utilizar catalizadores con una temperatura de ignición baja, lo que permite reducir el consumo de energía para el precalentamiento de la mezcla de reacción.

Para reacciones exotérmicas, el concepto de "temperatura de ignición" se puede especificar cuantitativamente. Cuanto menor es la temperatura del proceso, menor es la velocidad de reacción y se libera menos calor. A una cierta temperatura mínima (temperatura de ignición), la velocidad de liberación de calor se vuelve igual a la velocidad de eliminación de calor (consumo de calor para calentar la mezcla de reacción inicial y eliminación de calor con los productos de reacción). Así, la temperatura de ignición para reacciones exotérmicas es la temperatura mínima a la que se puede realizar el proceso en modo autotérmico, sin el aporte de calor del exterior.

Es especialmente importante tener una baja temperatura de ignición del catalizador cuando se llevan a cabo reacciones exotérmicas reversibles, luego las bajas temperaturas durante el proceso permiten desplazar el equilibrio de la reacción hacia sus productos.

3.2.4 Vida útil del catalizador.

La vida del catalizador es extremadamente difícil de estimar en un laboratorio porque La actividad catalítica se caracteriza por muchos factores que son difíciles de tener en cuenta en el laboratorio, por ejemplo: coquización; envenenamiento químico; recristalización, en el caso de utilizar un soporte de estructura cristalina.

La vida del catalizador se puede expresar como:

1. En unidades de tiempo (por ejemplo: para craqueo catalítico - varios segundos y síntesis de amoniaco - varios años);
2. En el tiempo intermedio entre la regeneración o la duración total hasta la pérdida completa de actividad.

Resistencia a la regeneración oxidativa: vida total del catalizador dividida por el período de regeneración.

1. La masa del producto obtenido durante toda la operación del catalizador.

A veces es más ventajoso reemplazar un catalizador con actividad residual que mantenerlo en el reactor hasta que esté completamente desactivado.

Costo de recarga del catalizador

Duración del trabajo

Cuanto más ha funcionado el catalizador, menor es el costo de reemplazarlo, pero esto debe estar correlacionado con la actividad del catalizador, disminuye con la duración de la operación.

Al reemplazar un catalizador por uno nuevo o al buscar una intensificación, se deben considerar los siguientes factores:

1. Sencillo al reemplazar el catalizador;
2. Dimensiones de reactores industriales;
3. El costo de reemplazar los catalizadores;
4. Pérdidas asociadas con una disminución de la potencia total de los catalizadores;
5. La complejidad de la preparación de nuevos catalizadores activos.

3.2.5 Conductividad térmica de los granos de catalizador.

Conductividad térmica de los granos de catalizador: ayuda a igualar la temperatura en el lecho del catalizador y reduce la diferencia de temperatura en el reactor adiabático.

Si el efecto térmico es muy alto, entonces la conductividad térmica del catalizador, además de la actividad, es el factor más significativo, porque dicho catalizador puede eliminar el sobrecalentamiento local, lo que conduce a una disminución en el rendimiento del producto, debido a al hecho de que la formación de coque se produce en la sección (en isoterma).

Y en los procesos exotérmicos, la baja conductividad térmica conduce a lo siguiente: se altera la adsorción de materias primas en los granos del catalizador y comienza la condensación capilar de los vapores de la materia prima, los reactivos en los poros del catalizador: todo es esencial en un lecho fijo.

3.2.6 Resistencia y durabilidad.

Resistencia y durabilidad: debe garantizar el funcionamiento normal del catalizador durante varios años.

En un lecho de catalizador fijo, las pérdidas de resistencia se producen por las siguientes razones:

1.debido a cambios de temperatura;

2. debido a la erosión del grano de catalizador por una corriente gaseosa o líquida de reactivos;

3. debido a la presión de la capa de granos de catalizador superpuestos.

La resistencia al aplastamiento de los catalizadores de lecho fijo debe ser de 0,7 a 11 MPa.

En un lecho de catalizador en movimiento, se entiende por resistencia la resistencia al desgaste del grano de catalizador durante la fricción y el impacto de los mismos entre sí, contra las paredes del reactor, regenerador, elevador o tubería.

La resistencia a la abrasión se caracteriza por dos razones: resistencia a la abrasión y resistencia a la rotura.

La relación entre la resistencia y la división determina la resistencia del lecho fluidizado del catalizador.

Introducir el concepto de "consumo de catalizador por tonelada de materia prima" o consumo de catalizador por tonelada de catalizador recién cargado.

3.2.7 Costo del catalizador.

El costo del catalizador es un pequeño porcentaje del costo del producto resultante.

El catalizador de reformado cuesta entre 300.000 y 0,01% de todos los costes de reformado.

Los componentes del catalizador son muy caros. Pt.

Formas de reducción de costos:

1. Aplicación de un componente costoso del catalizador al vehículo;

2. Tecnología racional de su producción.

Todas estas características del consumidor están determinadas por dos factores:

1. La composición de las masas de contacto;
2. Estructura porosa.

La posibilidad de utilizar este o aquel material para la producción de varios productos está determinada por una lista completa de cualidades y propiedades. El papel principal en la elección del método de procesamiento lo juegan las propiedades tecnológicas de los metales y aleaciones, son ellos los que determinan la posibilidad de su uso para la fabricación de un producto en particular.

Propiedades básicas de los metales

Todas las cualidades básicas de los metales y sus aleaciones se pueden clasificar de acuerdo con una serie de indicadores, cada uno de los cuales tiene un impacto significativo en la determinación del alcance del material.

• Las propiedades físicas de los metales incluyen su peso, capacidad calorífica, capacidad para conducir corriente eléctrica y otros indicadores similares. Todo el mundo entiende que el uso de, por ejemplo, hierro fundido es imposible en la construcción de aviones, y cualquier metal que conduzca perfectamente la electricidad no es aplicable en la producción de aislantes.
• Las propiedades mecánicas están determinadas por la capacidad de soportar diversas cargas, incluidas dureza, ductilidad, elasticidad y muchas otras cualidades.
• El rendimiento caracteriza la posibilidad de utilizar metal para la operación en diversas condiciones: resistencia a la abrasión, temperaturas altas y bajas, etc.
• Las propiedades químicas de los metales y las aleaciones están determinadas por la capacidad de sus elementos constituyentes para reaccionar con otras sustancias. Así, por ejemplo, todo el mundo sabe que el oro no se presta a la acción de los ácidos, lo que no se puede decir de otros tipos de metales.
• Las propiedades tecnológicas del material determinan la lista de procesos de producción que son aplicables al metal en el procesamiento posterior.

Metales - propiedades tecnológicas

Las principales propiedades tecnológicas incluyen las siguientes características:

• Fluidez líquida (fundición): la capacidad de un material en estado fundido para llenar un molde de fundición sin dejar huecos.
• Soldabilidad: la capacidad de realizar uniones permanentes de piezas bajo la influencia de varios tipos de soldadura (gas, eléctrica, presión).
• Maleabilidad (deformabilidad): la capacidad de cambiar la forma de un producto en un estado caliente o a temperatura normal bajo la influencia de la presión.
• Temperabilidad: la capacidad de mejorar varias propiedades de un metal templando a diferentes profundidades.
• La capacidad para realizar el procesamiento de metales utilizando equipos de corte muestra la capacidad para realizar operaciones de torneado y fresado.

Todas estas propiedades tecnológicas de los metales y las aleaciones en combinación determinan el ámbito de aplicación adicional.

Propiedades tecnológicas del acero

El acero es considerado uno de los metales más comunes, sus propiedades tecnológicas dependen de la composición química, diversas impurezas incluidas en él pueden mejorar o empeorar estas características.

Las impurezas negativas que afectan significativamente las características tecnológicas incluyen azufre y fósforo. Un exceso de estas sustancias puede provocar una fragilidad enrojecida y una fragilidad por frío, respectivamente. Es decir, el acero con un exceso de azufre se vuelve quebradizo cuando se calienta, y si contiene una gran cantidad de fósforo, se romperá a bajas temperaturas. Es por eso que, al fundir acero, muchos esfuerzos se dirigen a reducir estas impurezas en el metal, pero, lamentablemente, es imposible deshacerse de ellas por completo.

Como puede ver, los componentes químicos del acero tienen una gran importancia en sus propiedades tecnológicas, por lo tanto, a la hora de elegir un método de procesamiento, se debe realizar un análisis exhaustivo de la composición de la aleación, de lo contrario pueden surgir problemas, tanto en la producción como durante el proceso. funcionamiento del producto.