Autor: Józef Szarawara, Jerzy Piotrowski

ISBN: 978-83-204-3580-1

Ilość stron: 630

Data wydania: 02/2010

Twarda oprawa

Jest to obszerne opracowanie o charakterze podręcznika akademickiego z zakresu podstaw teoretycznych technologii chemicznej.

Omówiono w nim takie zagadnienia jak:
• ogólne zasady projektowania i realizacji procesów technologii chemicznej
• stechiometrię reakcji chemicznych,
• zasady tworzenia globalnych bilansów masowych i cieplnych procesów przebiegających w reaktorach chemicznych,
• analizę termodynamiczną reakcji chemicznych i przemian fazowych,
• analizę kinetyczną procesów chemicznych jedno- i wielofazowych ze szczególnym uwzględnieniem kinetyki procesów kontaktowych,
• metody modelowania matematycznego i analizy ilościowej procesów chemicznych w podstawowych typach reaktorów,
• problematykę badania i oceny ilościowej wpływu rozkładów czasu przebywania płynu w reaktorach przepływowych na ich właściwości procesowe,
• elementy autotermiczności i stabilności stanów stacjonarnych w obiektach autotermicznych,
• kryteria wyboru typu reaktora chemicznego i ogólne zasady doboru warunków pracy reaktorów chemicznych.

Po każdym rozdziale zamieszczono liczne przykłady rachunkowe będące cennym elementem dydaktycznym.

Podręcznik ten będzie przydatny dla studentów technologii chemicznej, inżynierii chemicznej i procesowej oraz dla inżynierów i pracowników naukowych tych specjalności.

Ponadto może stanowić literaturę uzupełniającą dla studiujących chemię, technologię paliw, ochronę środowiska na politechnikach i uniwersytetach.

Rozdziały:
Wykaz ważniejszych oznaczeń

1. Projektowanie i realizacja procesu technologicznego
1.1. Wprowadzenie
1.2. Koncepcja chemiczna metody
1.2.1. Przeprowadzenie reakcji chemicznej w elektrolizerze
1.2.2. Prowadzenie procesów chemicznych przy podwyższonym ciśnieniu          
1.2.3. Prowadzenie procesów chemicznych przy obniżonym ciśnieniu
1.2.4. Przeprowadzenie procesu w wyniku wielu samorzutnych reakcji pośrednich
1.2.5. Stosowanie układu reakcji sprzężonych
1.2.6. Metoda Solvaya
1.2.7. Procesy złożone
1.3. Koncepcja technologiczna metody
1.3.1. Dobór rodzaju, kolejności i sposobu realizacji czynności jednostkowych
1.3.2. Opracowanie schematu blokowego i technologicznego procesu
1.3.3. Badania modelowe
1.3.4. Dobór typów i wielkości aparatów i urządzeń
1.3.5. Dobór tworzywa konstrukcyjnego
1.4. Zasady technologiczne
1.4.1. Zasada najlepszego wykorzystania różnic potencjałów
1.4.2. Zasada najlepszego wykorzystania surowców
1.4.3. Zasada najlepszego wykorzystania energii
1.4.4. Zasada najlepszego wykorzystania aparatury
1.4.5. Zasada umiaru technologicznego
1.5.  Ocena zgodności koncepcji z Najlepszymi Dostępnymi Technikami (BAT)
1.6.  Koncepcja wstępna instalacji produkcyjnej
1.7.  Projekt procesowy
1.8.  Koncepcja programowo-przestrzenna
1.9.  Projekt podstawowy (Basic Engineering)
1.10. Projekt budowlany
1.11. Projekt wykonawczy (Detail Engineering)
1.12. Budowa inwestycji
1.13. Rozruch

2. Stechiometria procesowa
2.1.  Proces chemiczny, reakcja chemiczna
2.2.  Mieszanina reakcyjna i jej skład
2.3.  Równanie stechiometryczne
2.4.  Reakcje niezależne
2.5.  Parametry postępu reakcji
2.6.  Bilanse stechiometryczne
2.6.1. Procesy proste homogeniczne
2.6.2. Procesy złożone
2.6.3. Procesy heterogeniczne
2.7. Wydajność i selektywność procesu
2.8. Zdolność produkcyjna reaktora
2.9. Przykłady

3. Bilans materiałowy procesu chemicznego
3.1.  Wprowadzenie
3.2. Równania bilansu masowego
3.3.  Zasady bilansowania procesów fizycznych i chemicznych
3.4.  Przykłady

4. Bilans cieplny procesu chemicznego
4.1. Zależności podstawowe
4.2.  Bilans cieplny procesu spalania
4.3.  Przykłady

5. Analiza termodynamiczna procesu chemicznego
5.1. Wprowadzenie
5.2. Równania stanu gazów
5.2.1. Równanie stanu gazu doskonałego
5.2.2. Równania stanu gazów rzeczywistych
5.2.3. Mieszanina gazów rzeczywistych
5.3. Dane termodynamiczne
5.3.1. Wartości standardowych funkcji termodynamicznych
5.3.2. Ciepło molowe
5.3.3. Ciepło przemian fazowych
5.4. Funkcje termodynamiczne substancji
5.5. Funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych
5.5.1. Entalpia reakcji chemicznej
5.5.2. Entropia reakcji chemicznej
5.5.3. Entalpia swobodna reakcji chemicznej
5.5.4. Ciepło reakcji
5.6. Ciepło rozpuszczania
5.6.1. Bilansowanie cieplne procesów mieszania przebiegających bez reakcji chemicznych
5.6.2. Bilansowanie cieplne procesów mieszania z reakcjami chemicznymi przebiegającymi w roztworze
5.6.3. Przypadki szczególne
5.7. Termodynamiczna charakterystyka roztworów
5.7.1. Wprowadzenie
5.7.2. Wielkości cząstkowe molowe
5.7.3. Potencjał chemiczny, aktywność
5.7.4. Współczynnik aktywności ciśnieniowej
5.7.5. Reguła Lewisa-Randalla (L-R)
5.7.6. Funkcje mieszania i funkcje nadmiarowe
5.7.7. Równania Margulesa, van Laara, Redlicha-Kistera
5.7.8. Równania Wilsona
5.7.9. Równania Scatcharda-Hildebranda (S-H)
5.7.10.  Aproksymacja funkcji Q(x1, x 2 ), yi (x1,x2 )
5.8. Powinowactwo chemiczne
5.9. Równowaga chemiczna
5.9.1. Stałe równowagi chemicznej
5.9.2. Wpływ temperatury i ciśnienia na stan równowagi chemicznej
5.9.3. Wpływ stężenia reagentów na kierunek reakcji chemicznej
5.9.4. Obliczanie stałych równowagi
5.10. Skład równowagowy mieszaniny reakcyjnej
5.10.1.  Metody niestechiometryczne
5.10.2.  Metody stechiometryczne
5.11. Wydajność termodynamiczna, wykresy równowagi
5.11.1.  Równowaga procesów nieizotermicznych
5.12. Stan równowagi z narzuconymi warunkami
5.13. Przykłady

6. Analiza termodynamiczna przemian fazowych
6.1.  Ogólne właściwości równowagi fazowej
6.1.1. Reguła faz
6.1.2. Prawo równowagi fazowej
6.2. Równowaga parowania
6.3. Równowaga ciecz-para (destylacyjna)
6.3.1. Obliczanie punktu wrzenia
6.3.2. Obliczanie punktu rosy
6.3.3. Rozkład fazowy w procesie destylacji rzutowej
6.3.4. Przypadki szczegółowe
6.4. Równowaga absorpcyjna
6.5. Równowaga rozpuszczania cieczy
6.5.1. Układy dwuskładnikowe
6.5.2. Układy trójskładnikowe
6.5.3. Proces ekstrakcji
6.6. Równowaga rozpuszczania ciał stałych
6.6.1. Wykresy fazowe
6.7. Równowaga fazowa z reakcją chemiczną
6.8. Przykłady

7. Analiza kinetyczna procesu chemicznego
7.1.  Wprowadzenie
7.2. Szybkość reakcji chemicznej
7.2.1. Pojęcie szybkości reakcji
7.2.2. Proces okresowy
7.2.3. Proces przepływowy
7.2.4. Zastępczy czas przebywania i objętościowa szybkość przepływu
7.2.5. Doświadczalne wyznaczanie szybkości procesu
7.3. Równanie kinetyczne
7.3.1. Wprowadzenie
7.3.2. Zależność szybkości reakcji od temperatury
7.3.3. Zależność szybkości reakcji od stężenia
7.3.4. Różne formy równania kinetycznego
7.3.5. Interpretacja danych kinetycznych
7.3.6. Reakcje rozkładu
7.3.7. Analiza funkcji rA =f(T, aA)
7.4.  Reakcje złożone
7.4.1. Wprowadzenie
7.4.2. Reakcje następcze
7.4.3. Reakcje równoległe
7.4.4. Reakcje łańcuchowe
7.4.5. Reakcje katalityczne homogeniczne
7.4.6. Reakcje autokatalityczne
7.5.  Reakcje heterogeniczne
7.5.1. Wprowadzenie
7.5.2. Transport masy
7.5.3. Obszar procesu heterogenicznego
7.5.4. Absorpcja
7.5.5. Reakcje typu gaz-ciało stałe
7.6. Przykłady

8. Analiza kinetyczna procesów kontaktowych
8.1. Wiadomości ogólne
8.1.1. Wprowadzenie
8.1.2. Właściwości fizyczne katalizatorów stałych
8.1.3. Pojęcie szybkości ogólnej procesu i etapu kontrolującego
8.2. Kinetyka procesu powierzchniowego
8.2.1. Wprowadzenie
8.2.2. Statyka i kinetyka sorpcji
8.2.3. Równanie kinetyczne procesu powierzchniowego
8.3. Dyfuzja zewnętrzna
8.3.1. Wprowadzenie
8.3.2. Ujęcie ilościowe
8.3.3. Różnica temperatury między rdzeniem fazy gazowej a zewnętrzną powierzchnią ziarna
8.4.  Dyfuzja wewnętrzna
8.4.1. Wprowadzenie
8.4.2. Dyfuzja w kontaktach porowatych
8.4.3. Moduł Thielego
8.4.4. Współczynnik efektywności kontaktu dla procesu izotermicznego
8.4.5. Zmiana energii aktywacji i rzędu reakcji w obszarze dyfuzji wewnętrznej
8.4.6. Proces nieizotermiczny w porowatym ziarnie katalizatora
8.5. Równanie kinetyczne procesów kontaktowych
8.6. Dezaktywacja katalizatorów
8.6.1. Chemizm dezaktywacji
8.6.2. Kinetyka dezaktywacji
8.6.3. Aktywność katalizatora jako funkcja czasu trwania reakcji
8.6.4. Aktywność katalizatora jako funkcja stężeń reagentów oraz koksu
8.7. Przykłady

9. Podstawowe zależności inżynierii reaktorów chemicznych
9.1. Klasyfikacja reaktorów chemicznych
9.2. Podstawowe charakterystyki reaktorów chemicznych
9.2.1. Reaktory okresowe
9.2.2. Reaktory przepływowe
9.2.3. Reaktory półprzepływowe
9.2.4. Reaktory kontaktowe
9.2.5. Reaktory barbotażowe, zawiesinowe, trójfazowe
9.2.6. Reaktory fluidyzacyjne
9.3.  Pojęcie reaktora idealnego
9.3.1. Idealny reaktor okresowy
9.3.2. Idealny reaktor zbiornikowy
9.3.3. Idealny reaktor rurowy lub wieżowy
9.4. Podstawowe równania inżynierii reaktorowej
9.4.1. Bilans masowy (BM)
9.4.2. Bilans cieplny (BC)
9.4.3. Równanie projektowe
9.5. Podstawy obliczeń projektowych

10. Projektowanie reaktorów chemicznych
10.1.  Reaktor okresowy
10.1.1. Wprowadzenie
10.1.2. Równanie projektowe
10.1.3. Równanie bilansu cieplnego
10.1.4. Proces izotermiczny
10.1.5. Proces adiabatyczny
10.1.6. Proces politropowy
10.1.7. Proces złożony
10.1.8. Przykłady
10.2. Reaktory przepływowe - rurowy i wieżowy
10.2.1. Wprowadzenie
10.2.2. Równanie projektowe
10.2.3. Równanie bilansu cieplnego
10.2.4. Proces izotermiczny
10.2.5. Proces politropowy
10.2.6. Proces złożony
10.2.7. Zmiany ciśnienia w reaktorach przepływowych
10.2.8. Absorbery
10.2.9. Przykłady
10.3. Reaktor przepływowy zbiornikowy
10.3.1. Wprowadzenie
10.3.2. Projektowanie reaktora pojedynczego
10.3.3. Kaskada reaktorów zbiornikowych
10.3.4. Reaktor z recyrkulacją
10.3.5. Przykłady
10.4.  Reaktor półprzepływowy
10.4.1. Wprowadzenie
10.4.2. Równanie projektowe
10.4.3. Równanie bilansu cieplnego
10.4.4. Obliczenia projektowe
10.4.5. Przykłady
10.5. Reaktor kontaktowy
10.5.1. Wprowadzenie
10.5.2. Model pseudohomogeniczny jednowymiarowy
10.5.3. Model dwuwymiarowy
10.5.4. Przykłady

11. Rozkład rzeczywistego czasu przebywania w reaktorach
11.1.  Wprowadzenie
11.2.  Funkcje rozkładu
11.3. Funkcje rozkładu w reaktorach idealnych
11.3.1. Reaktor rurowy
11.3.2. Reaktor zbiornikowy
11.3.3. Kaskada reaktorów
11.3.4. Reaktor z przepływem uwarstwionym
11.4. Funkcje rozkładu w reaktorach rzeczywistych
11.4.1. Przepływ dyspersyjny
11.4.2. Przepływ segregacyjny
11.5. Metody obliczeń reaktorów rzeczywistych
11.5.1. Metoda kaskady zastępczej
11.5.2. Metoda analityczna
11.5.3. Metoda przepływu segregacyjnego
11.6. Przykłady

12. Stabilność i autotermiczność procesu przepływowego
12.1. Wprowadzenie
12.2. Wielokrotne stany stacjonarne w reaktorach przepływowych
12.2.1. Reaktor zbiornikowy
12.2.2. Reaktor rurowy
12.3. Autotermiczność procesu przepływowego
12.4. Przykłady

13. Zagadnienie wyboru reaktora i warunków prowadzenia procesu chemicznego
13.1. Kryteria doboru reaktora
13.1.1. Kryteria technologiczne
13.1.2. Kryteria kinetyczne
13.2. Reakcje pojedyncze
13.2.1. Wprowadzenie
13.2.2. Końcowy stopień przemiany i natężenie przepływu substratów
13.2.3. Typ reaktora
13.2.4. Reakcje autokatalityczne
13.2.5. Parametry reakcji
13.2.6. Wyprowadzenie ze środowiska reakcji jednego z produktów w postaci odrębnej fazy
13.3. Reakcje złożone
13.3.1. Wprowadzenie
13.3.2. Reakcje równoległe z jednym substratem
13.3.3. Reakcje równoległe z dwoma substratami
13.3.4. Reakcje następcze
13.3.5. Reakcje szeregowo-równoległe
13.4.  Czułość parametryczna procesu
13.5.  Przykłady

14. Tablice i wykresy