Технологические показатели

Показатели химико-технологического процесса

Основные характеристики, показатели качества и параметры управления химико-технологических процессов

Основные показатели и параметры протекания химико-технологических процессов (ХТП).

Показатели качества протекания ХТП. Степень превращения. Выход продукта. Скорость ХТП. Избирательность. Удельные материальные, энергетические и эксплуатационные затраты. Взаимосвязь между показателями качества протекания ХТП и их роль в формировании экономических показателей производства.

Параметры управления и физико-механические характеристики ХТП: температура, давление, концентрация реагентов, продолжительность взаимодействия, применение катализаторов и ингибиторов, тип и конструкция реактора. Понятие о структуре производства как стратегической составляющей системы его управления.

Установление связи между параметрами управления ХТП и показателями качества протекания ХТП как основной этап прогнозирования эффективности функционирования химического производства.

Материальные и тепловые балансы как основа для оценки затрат на сырье, топливо и электроэнергию при производстве химических продуктов. Методика составления уравнений и расчета материальных и тепловых балансов производства и его подсистем. Способы их представления и использования при анализе производственной деятельности предприятий. Использование стехиометрических, термохимических, термодинамических балансовых соотношений.

Об эффективности осуществления любого промышленного процесса судят прежде всего по экономическим показателям, таким, как приведенные затраты, себестоимость продукции и т.д. Естественно, что окончательная оценка эффективности химико-технологического процесса выводится из этих критериев. Однако они характеризуют весь процесс в целом, его конечный результат, не входя в детальное рассмотрение внутренней сущности, особенностей процесса.

Для оценки эффективности отдельных этапов процесса необходимо помимо общих экономических показателей использовать такие критерии эффективности, которые более полно отражали бы химическую и физико-химическую сущность явлений, происходящих в отдельных аппаратах технологической схемы.

В качестве таких показателей принято, прежде всего, использовать степень превращения исходного реагента, выход продукта, селективность, избирательность. Они с разных сторон характеризуют полноту использова­ния возможностей осуществления конкретной химической реакции.

Степень превращения. Степень превращения реагента показывает, насколько полно в химико-технологическом процессе используется исходное сырье.

Степень превращения — это доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию, которая рассчитывается как отношение количества вещества, вступившего в реакцию к начальному количеству вещества:

(2.1)

где - количество реагента i в исходной и конечной смеси;

— изменение количества реагента i в ходе химической реакции.

Чаще всего в химической реакции участвует не один, а два реагента (или даже больше). Степень превращения может быть рассчитана по любому реагенту.

В том случае, если исходные реагенты находятся в стехиометрическом соотношении, степень превращения по реагентам совпадает.

В подавляющем большинстве случаев реагенты находятся в нестехиометрических соотношениях, поэтому практическую ценность имеет степень превращения вещества, находящегося в недостатке.

Выход продукта. Степень превращения характеризует эффективность проведения процесса с точки зрения использования исходного сырья, но этой величины не всегда достаточно для характеристики процесса с точки зрения получения продукта реакции. Поэтому вводят еще один критерий эффективности - выход продукта.

Выход продукта (относительный) - отношение реально полученного количества продукта к максимально возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления химической реакции. Выход продукта также можно рассматривать как отношение производительности по рассматриваемому продукту к максимально возможной производительности по рассматриваемому веществу.

Выход по продукту для необратимых процессов численно совпадает со степенью превращения ключевого компонента.

Производительность- это количество продукта, полученное за единицу времени или количество переработанного сырья за единицу времени. В зависимости от того в каких единицах измерения выражено количество вещества различают мольную, массовую или объемную производительность. В случае проведения химико-технологического процесса в непрерывном режиме количества (массы или объемы) реагентов и продуктов всегда отнесены к единице времени и представляют собой мольные, массовые или объемные потоки. Производительность по веществу в этом случае равна изменению его количества в результате химической реакции:

(2.2)

; (2.3)

, (2.4)

где, [кмоль/ч] - начальные и конечные мольные потоки вещества;, [кг/ч] - массовые потоки;

, [м³/ч] - объемные потоки.

В случае проведения периодического процесса производительность по веществу равна отношению изменения его количества ко времени проведения процесса:

(2.5)

(2.6)

(2.7)

где [кмоль], [кг], [м³] - изменение количества, массы, объема вещества, соответственно;

τ - время (ч).

Интенсивность -это отношение производительности к какой-либо величине, характеризующей размеры аппарата:

;. (2.40)

Для органических веществ:

. (2.41)

Зависимость энтальпии от температуры можно описать уравнением:

, (2.42)

где - изменение теплоемкости в результате реакции.

- алгебраические суммы соответствующих коэффициентов, например:

(2.44)

Дата добавления: 2014-10-17