Английская терминология химической инженерии

Базовый физический этап, встречающийся во множестве процессов, например дистилляция, фильтрация, сушка или теплообмен. Любую установку можно описать как цепочку таких этапов.

Расчет, основанный на законе сохранения массы: все, что поступает в систему, должно выйти из нее, вступить в реакцию или накопиться внутри.

Расчет, учитывающий всю энергию, поступающую в систему и выходящую из нее в виде теплоты, работы и энтальпии потоков, чтобы определить потребность в нагреве и охлаждении.

Чертеж, показывающий основное оборудование установки, соединяющие его потоки и ключевые рабочие данные, например расходы, температуры и давления.

Способ производства отдельными загрузками: материалы загружают в аппарат, обрабатывают заданное время, затем выгружают, прежде чем начать следующую партию.

Способ производства, при котором сырье поступает, а продукт выходит без остановки, обычно месяцами при почти постоянных условиях.

Состояние, при котором температуры, давления, расходы и составы во всех точках процесса остаются постоянными во времени.

Материал, поступающий в технологический блок или на предприятие для обработки, например нефть на НПЗ или жидкий поток, поступающий в колонну.

Поток, который отводит непрореагировавший материал или технологическую жидкость из более поздней точки процесса и возвращает в более раннюю, чтобы не терять этот материал.

Сосуд или аппарат, в котором химическую реакцию проводят при контролируемых температуре, давлении и перемешивании.

Вещество, которое ускоряет реакцию или повышает ее селективность, само при этом не расходуясь. В промышленности катализатор часто представляет собой твердые гранулы, размещенные в слое реактора.

Фактическое количество целевого продукта, обычно выраженное в процентах от теоретически возможного количества, рассчитанного по поданному сырью.

Доля прореагировавшего реагента, обычно выраженная в процентах от количества, поданного в реактор.

Скорость расходования реагентов или образования продуктов, обычно выражаемая в молях на единицу объема за единицу времени. Зависит от температуры, концентрации и катализатора.

Среднее время, которое материал находится внутри сосуда или реактора; в простом случае его рассчитывают как объем, деленный на объемный расход.

Доля прореагировавшего сырья, превратившаяся в целевой продукт, а не в нежелательные побочные продукты; обычно выражается в процентах.

Сокращение от continuous stirred-tank reactor: резервуар с мешалкой, в который непрерывно поступает сырье и из которого выходит продукт; предполагается, что содержимое идеально перемешано.

Идеальный трубчатый реактор, в котором жидкость движется вперед последовательными тонкими слоями без продольного перемешивания, поэтому состав меняется от входа к выходу.

Характеризует реакцию или процесс, отдающий тепло в окружающую среду, например горение, нейтрализацию или большинство процессов полимеризации.

Характеризует реакцию или процесс, поглощающий тепло из окружающей среды; для его протекания нужно подводить тепло, например при паровом риформинге или крекинге.

Минимальная энергия, необходимая реагирующим молекулам для протекания реакции. Высокое значение означает сильную зависимость скорости реакции от температуры; катализатор снижает энергию активации.

Самая медленная стадия последовательности — например реакция, диффузия или отвод тепла, — которая определяет, насколько быстро может идти весь процесс.

Вещество, образующееся в процессе наряду с основным продуктом. Его можно продавать, использовать в другой части предприятия или утилизировать как отход.

Аппарат, передающий тепло от одной жидкости другой без их смешивания, например от горячего масла холодной воде через стенки труб или пластин.

Величина, показывающая, насколько легко тепло проходит от одной жидкости к другой через стенку; измеряется в Вт/(м²·К). Чем она выше, тем компактнее может быть теплообменник.

Теплообменник, охлаждающий пар до превращения его обратно в жидкость, например наверху дистилляционной колонны или на выходе паровой турбины.

Теплообменник в нижней части дистилляционной колонны, который кипятит часть кубовой жидкости, создавая пар, поднимающийся вверх по колонне.

Накопление нежелательных отложений — например накипи, кокса, полимера или биологического налета — на поверхности оборудования, из-за чего ухудшается теплопередача и растет перепад давления.

Количество тепла, которое теплообменник, ребойлер, конденсатор или печь должны передавать за единицу времени; обычно выражается в кВт или МВт.

Наружная оболочка реактора или сосуда, по которой циркулируют пар, горячее масло или охлаждающая вода для нагрева либо охлаждения содержимого.

Способ разделения жидкой смеси путем кипячения и конденсации пара, основанный на различии температур кипения компонентов.

Метод разделения, при котором один или несколько компонентов газа растворяются в жидкости, например CO₂ удаляется из газа раствором амина.

Метод разделения, при котором растворитель извлекает компонент из жидкой или твердой смеси благодаря его лучшей растворимости в этом растворителе.

Отделение твердых частиц от жидкости или газа путем пропускания смеси через пористую среду — например ткань, сетку или картридж, задерживающую твердые частицы.

Образование твердых кристаллов из раствора, обычно при его охлаждении или испарении растворителя, чтобы отделить чистый твердый продукт.

Удаление воды или другой жидкости из твердого материала, обычно нагреванием горячим газом или в вакууме, пока не будет достигнута требуемая влажность.

В дистилляции — количество сконденсированной жидкости, возвращаемой в верх колонны, деленное на количество отбираемого продукта (L/D).

Горизонтальная пластина внутри дистилляционной или абсорбционной колонны, через жидкость на которой барботирует поднимающийся пар; фазы обмениваются компонентами.

Перемещение компонента из одного места или фазы в другое из-за разности концентраций, например из газа в жидкость или из жидкости в твердое тело.

Перемещение молекул из области высокой концентрации в область низкой вследствие их случайного движения, без общего потока вещества.

Давление пара над жидкостью, когда при заданной температуре пар и жидкость находятся в равновесии. Оно растет с температурой; жидкость кипит, когда становится равным окружающему давлению.

Температура, при которой давление пара жидкости сравнивается с окружающим давлением и она закипает. В вакууме температура кипения снижается, а при повышенном давлении растет.

Мера теплосодержания вещества, используемая для расчета энергии, необходимой для его нагрева, охлаждения, испарения или реакции при постоянном давлении. Обычно выражается в кДж/кг или кДж/моль.

Состояние, в котором жидкость и ее пар сосуществуют без суммарного изменения, причем у каждой фазы постоянный состав. Это основа расчета дистилляции и сепарации мгновенным испарением.

Уравнение PV = nRT, связывающее давление, объем, температуру и количество газа. Оно хорошо работает при низком давлении и высокой температуре.

Количество тепла, необходимое для повышения температуры материала на один градус. Теплоемкость на килограмм называется удельной; для воды она составляет около 4,18 кДж/(кг·К).

Тепло, поглощаемое или выделяемое при изменении фазы вещества, например при переходе жидкости в пар, без изменения температуры.

Температура, при которой охлаждаемая при постоянном давлении газовая или паровая смесь начинает образовывать первые капли жидкости.

Количество жидкости, проходящее через заданную точку за единицу времени; его выражают либо в единицах массы (кг/ч), либо объема (м³/ч).

Машина, перемещающая жидкость по трубам путем повышения давления. Большинство насосов на заводах центробежные; встречаются также объемные типы, например шестеренные и мембранные.

Устройство в трубопроводе, которое вручную или автоматически запускает, останавливает либо регулирует поток жидкости или газа.

Снижение давления при движении жидкости или газа по трубопроводу, клапану, фильтру, слою или аппарату, главным образом из-за трения.

Сопротивление жидкости течению: у меда вязкость высокая, у воды низкая. Измеряется в паскаль-секундах или, чаще на практике, в сантипуазах (сП).

Безразмерное число (Re = ρvD/μ), сравнивающее силы инерции с силами вязкости и показывающее, является ли течение ламинарным или турбулентным.

Машина, повышающая давление газа за счет уменьшения его объема. Основные типы — центробежные, поршневые и винтовые компрессоры.

Образование и резкое схлопывание пузырьков пара в жидкости, когда местное давление падает ниже давления ее насыщенного пара; обычно возникает на входе насоса или на клапане.

Сокращение от net positive suction head: запас давления на входе насоса относительно давления насыщенного пара жидкости, выраженный в метрах столба жидкости.

Плавное течение, при котором жидкость движется параллельными слоями с незначительным перемешиванием между ними. В трубах возникает при малых числах Рейнольдса, обычно ниже примерно 2100.

Сокращение от piping and instrumentation diagram: подробный чертеж каждого трубопровода, клапана, прибора, контура управления и защитного устройства в технологическом блоке.

Целевое значение, которое регулятор стремится поддерживать, например температуру 85 °C или уровень в резервуаре 60%.

Автоматический клапан, который по сигналу регулятора открывается и закрывается небольшими шагами, поддерживая расход, давление, уровень или температуру на заданном значении.

Метод управления, при котором измеряют параметр процесса, сравнивают его с уставкой и корректируют выходной сигнал, обычно на клапан, чтобы устранить отклонение.

Самый распространенный тип технологического регулятора. Он формирует выходной сигнал из трех составляющих: пропорциональной (текущая ошибка), интегральной (прошлая ошибка) и дифференциальной (скорость изменения ошибки).

Полевой прибор, измеряющий давление, температуру, уровень или расход и передающий значение в систему управления электрическим сигналом, часто 4–20 мА.

Прибор, измеряющий расход жидкости или газа в трубопроводе. Распространенные типы: диафрагменный, электромагнитный, кориолисовый, вихревой и ультразвуковой расходомеры.

Совокупность элементов, совместно поддерживающих один параметр процесса на заданном значении: датчик и передатчик, регулятор и конечный исполнительный элемент, например регулирующий клапан.

Распределённая система управления (DCS; англ. distributed control system) — компьютерная система, управляющая контурами предприятия и предоставляющая операторам экраны, аварийные сигналы и тренды в операторной.

Количество материала, которое технологический блок или предприятие перерабатывает за определенное время, например тонны сырья в сутки.

Закрытая емкость, рассчитанная на работу с газами или жидкостями при давлении, значительно выше или ниже атмосферного; например, реактор, сепаратор, барабан или колонна.

Крупная емкость, обычно работающая при атмосферном давлении или близком к нему, для хранения сырья, промежуточных продуктов или готовой продукции до использования или отгрузки.

Мешалка с приводным валом и одним или несколькими лопастными рабочими органами; она перемешивает содержимое резервуара или реактора, поддерживая твердые частицы во взвешенном состоянии, распределяя тепло и помогая протеканию реакций.

Этап после строительства, на котором оборудование и системы проверяют, промывают, испытывают и запускают на воде или инертных материалах, чтобы подтвердить работоспособность до подачи реального сырья.

Процесс перевода технологического блока или предприятия из остановленного состояния в нормальный рабочий режим поэтапно, согласно письменной процедуре.

Прекращение работы технологического блока или предприятия — плановым и контролируемым способом либо внезапно из-за неисправности или срабатывания системы безопасности.

Крупный плановый останов предприятия, обычно раз в несколько лет, для инспекции, обслуживания, замены катализатора, очистки и монтажа нового оборудования.

Плоское кольцо из мягкого или полутвердого материала, помещаемое между двумя фланцами или поверхностями и сжимаемое болтами для предотвращения утечки.

Характеристика продукта или потока, не отвечающего установленной спецификации, например из-за слишком высокого содержания воды, неправильного цвета или недостаточной чистоты.

Вспомогательные ресурсы и среды, необходимые для работы технологического предприятия: пар, охлаждающая вода, электричество, приборный воздух, азот, топливный газ и деминерализованная вода.

Любой фактор, способный причинить вред людям, установке или окружающей среде, например горючий газ, токсичная жидкость, высокое давление или горячая поверхность.

Автоматическая защитная функция, прекращающая или предотвращающая действие при обнаружении опасного условия, например закрывающая клапан подачи при высоком давлении в реакторе.

Подпружиненный клапан, который автоматически открывается, когда давление в сосуде или трубопроводе превышает заданный предел, сбрасывая среду и защищая оборудование от разрыва.

Сокращение от hazard and operability study: структурированный командный разбор P&ID по участкам с применением ключевых слов для выявления отклонений, способных привести к вреду или проблемам эксплуатации.

Стандартный документ поставщика, описывающий опасности химического вещества, безопасное обращение и хранение, первую помощь, пожаротушение и утилизацию; состоит из 16 пронумерованных разделов.

Самая низкая температура, при которой жидкость выделяет достаточно пара, чтобы тот кратковременно загорелся при поднесении пламени или искры.

Экзотермическая реакция, выходящая из-под контроля: тепло выделяется быстрее, чем отводится, поэтому температура, скорость реакции и давление ускоренно растут.

Процедура безопасности, при которой оборудование отключают от всех источников энергии, а точки изоляции запирают и маркируют, чтобы никто не мог запустить его во время работ.

Автоматическая остановка машины или технологического блока системой защиты, когда параметр выходит за безопасный предел, например при высоком давлении, низком уровне или сильной вибрации.

Наименьшая концентрация горючего газа или пара в воздухе, при которой смесь может гореть или взорваться при воспламенении. Ниже этого значения смесь слишком бедная для горения.

Удаление воздуха, горючего газа или токсичного вещества из сосуда или трубопровода путем продувки инертным газом, например азотом, либо паром перед вскрытием или запуском.

Перенос процесса, работающего в лаборатории или пилотной установке, на существенно более крупный, промышленный масштаб.

Уменьшенная версия планируемого предприятия, промежуточная между лабораторией и полномасштабным производством; служит для испытания процесса, сбора проектных данных и изготовления образцов.

Увеличение производительности предприятия за счет выявления и устранения ограничений оборудования, мешающих выпускать больше продукции, вместо строительства совершенно нового блока.

Согласованный набор данных и допущений, на котором основан проект предприятия, например производительность, спецификации сырья и продуктов, условия площадки и проектные запасы.

Создание программной компьютерной модели процесса с оборудованием, потоками и термодинамическими свойствами для расчета балансов, подбора аппаратов и проверки изменений.

Начальный и наименьший этап разработки процесса: лабораторное оборудование объемом от нескольких миллилитров до нескольких литров используют для проверки химии и сбора первых данных.

Постепенное повреждение металла вследствие химической или электрохимической реакции с окружающей средой, например ржавление углеродистой стали или воздействие кислот и хлоридов.

Группа сталей, содержащих не менее примерно 10,5% хрома; он образует тонкий защитный оксидный слой и обеспечивает существенно лучшую стойкость к коррозии, чем углеродистая сталь.

Материал, из которого изготовлены аппарат, трубопровод или деталь; его выбирают с учетом прочности, температуры, коррозионной стойкости и стоимости.

Вид локальной коррозии, образующей небольшие глубокие отверстия на поверхности металла, в то время как окружающая область выглядит почти неповрежденной.

Дополнительная толщина стенки сосуда или трубы сверх требуемой расчетами прочности, позволяющая металлу корродировать в течение срока службы и при этом оставаться безопасным.