Шымкент, 2014 5 страница

3.2 Мысалдар мен тапсырмаларды орындаудың әдістемелік ұсыныстары

3.2.1 Техникалық көрсеткіштері. Химиялық өндірістің техника-экономикалық деңгейі техника-экономикалық көрсеткіштердің бірлестігімен анықталады. Оларға: шикізат және энергия бойынша шығын коэффициенттері, дайын өнім шығымы және шикізаттың өзгерудәрежесі, процестің талғамдылығы, өнімділік, аппараттың жұмысының интенсивтігі, өнім сапасы, еңбек өнімділігі, өнімнің өздік құны.

3.2.1.1 Дайын өнімнің шығуы. Алынған өнім массасының оны өндіруге жұмсалған шикізат массасына қатынасы ретінде анықталады. схемасы бойынша жүретін бір сатылы процесс үшін шығын мына формула (1) бойынша есептеледі

(1)

Егер процесс негізінде нақты теңдеумен сипатталатын химиялық реакция жатса, онда схемасы бойынша жүретін көп сатылы процестің қосынды шығымы әрбір сатының шығымыныңкөбейтіндісіне тең болады (2)

(2)

3.2.1.2 Шикізаттың өзгеру(конверсиялану) дәрежесі. Айналу дәрежесі дегеніміз уақыт аралығында химиялық өзгеруге түскен шикізат массасының оның алғашқы массасына қатынасы ().

Өзгеру дәрежесі мына формуламен (3) есптеледі

, (3)

мұндағы - уақыт аралығында реакцияға қатынаспаған шикізат мөлшері.

Өнім шығымыжәне шикізаттың өзгеру дәрежесі бірлік үлеспен немесе процентпен беріледі.

3.2.1.3 Талғамдық – мақсатты өнім массасының осы процесс кезінде алынған өнімдердің жалпы массасына, немесе уақыт аралығында өзгерген шикізат массасына қатынасы. Егер шикізаттың өзгеруі соңғы өнімдардің бірнешеуінің түзілуіне әкелсе, онда талғамдық процестің бағыттарының біреунің басым болуын сипаттайды.

Өнімнің өзгеруі шикізаттың өзгеру дәрежесі және талғамдық химия-технологиялық процестің жүруінің тереңдігін, оның толықтығын және мақсатты өнім түзілу жағына бағытталуын сипаттайды.

3.2.1.4 Өнімділік. Өнімділік дегеніміз дайын өнімнің, немесе оны өндіруге қажетті шикізаттың уақыт бірлігіндегі мөлшері. Өнімділік жеке аппаратқа, технологиялық жолға, цехқа, кәсіпорынға түгелдей алынуы мүмкін. Осы жағдайдардағы максималды мүмкін өнімділік қуаттылық деп аталады. Өнімділік және қуаттылықкг/сағ, т/сағ, т/жылына және өндіріс қуаттылығына байланысты әрі қарай белгіленеді.

3.2.1.5 Интенсивтік. Аппарат интенсивтігі деп оның өнімділігінің аппараттың жұмыс бөлімінің мөлшерін сипаттайтын өлшем бірлігіне – оның реакциондық көлеміне V, немесе көлденең қимасының ауданына S қатынасын атайды.

Интенсивтік –аппарат жұмысының тиімділігінің критерийі. Ол қуаттылығы әртүрлі болатын аппараттар тиімділігін салыстыруға мүмкіншілік береді. Интенсивтік кг/м³ және кг/м² өлшенеді.

3.2.1.6 Өнім сапасы. Өнімнің сапасы деп оның техникалық, экплуатациялық, экономикалық және басқа да қасиеттері аталады.

Өнім сапасының талаптары. Жеке өнімдерді өндіру кезіндегі сапа талаптары. Өнімнің сапасын тексеру ерекшеліктері. Қышқылдар, тұздар және минералды өнімдердің сапасын тексеру негіздері және ерекшеліктері

3.2.1.7 Шығын коэффициенттері деп дайын өнімнің массалық немесе көлемдік бірлігін өндіруге жұмсалатын шикізат пен энергияның әрбір түрінің мөлшері аталады. Шығын коэффициенттерінің энергия бойынша өлшем бірліктері кВт∙сағ/т, кВт∙сағ/нм³, шикізат бойынша өлшем бірліктері кг/кг, т/кг, т/т және тағы да басқа.

Шығын коэффициенттерін есептеу үшін нәтижесінде алғашқы шикізаттың дайын өнімге айналуы болатын өндірістің барлық сатыларын білу керек. Теориялық шығын коэффициенттері өзгеру болатын стехиометриялық ара қатысты есепке алады. Тәжірибелік шығын коэффициенттері стехиометриялық ара қатыстанбасқа процестің барлық сатыларындағы өндірістік жоғалуларды, сонымен қатар жанама реакциялар болуы мүмкіндігін есепке алады.

Қандай да бір өнімнің шығын коэффициенттері алғашқы материалдың құрамына байланысты болады және бір-бірінен қатты айырылуы мүмкін.

Техникалық көрсеткіштерді есептеу мысалдары

Мысал1. Фенолдың 1 тоннасын өндіру үшін бензолдың және крекинг газдарының пропан - пропилендік фракциясының (пропиленнің СН₃-СН=СН₂көлемдік мөлшері 30% және пропанның СН₃-СН₂–СН₃ көлемдік мөлшері 70%) шығынын есептеу қажет. Егер бензолдан изопропилбензолдың шығуы теориялық мүмкін шығудың 90%-н құраса және изопропилбензолдың фенолдан шығуы 93%-ті құраса.

Шығару. Mr () = 78; Mr () = 42; Mr () = 44; Mr () = 94

Бензолдан фенолды алудың кумолды әдісі, үш саты арқылы жүретін тағы да бір құнды өнімді ацетонды алумен жүреді

1 саты–кумолды алу

2 саты –кумолдың кумолгидроасқынтотығына дейін тотығуы

3 саты –кумолгидроасқынтотығының ыдырауы

Процестіңбарлық үш сатысын схема түрінде көрсетеміз

Схема бойынша фенолдың бір молін алу үшін бір моль бензол қажет, немесе бір тонна фенолды алу үшін қажетті бензолдың теориялық шығыны тең болады

Процесс сатыларындағы айналудәрежесін есепке алғанда, бензол көбірек қажет. Бензолдың тәжірибелік шығын коэффициентін есептейміз

т

фенолдың 1 тоннасын алуға қажетті бензолдың шығын коэффициенті 0,99 тонна болады.

Фенолдың 1 молін алу үшін 1 моль (94 кг) немесе 22,4 м³ пропилен қажет. Реакцияға қатысқан пропилен көлемін ( м³) есептейміз.

Сатылардағы айналу дәрежелерін есепке алғанда пропилен көбірек қажет болады

пропилен массасы тең болады

Пропиленмен бірге пропан берілді

Пропан массасынжоғарыдағыдай есептейміз, ол 1,3 т.

Пропан-пропилендік фракцияның шығын коэффициенті тең болады: 662 + 284 = 946 м³ немесе 0,533 т + 1,3 т = 1,833 т.

Мысал2. Аммиакты синтездеу бағанасының таза катализатормен жұмыс істеген кезіндегі және сол катализатормен екі жыл жұмыс істеген кездегі өнімділігін есептеу қажет. С₂-ден шыққан кездегі NH₃ – 17%; мұнара биіктігі Н – 14 м; Мұнараның ішкі диаметрі D – 0,85 м; циклді инертті қоспалар η – 7%. Конденсацияланудың соңғы температурасы t - 5°C; мұнараға енген кездегі NH₃-тің болуы С₁ – 4%; көлемдік жылдамдық s – 25000 с^-1; жүйедегі қысым – 30 МПа; мұнараның ішкі көлемін (паковка) қолдану коэффициенті β – 35%; екіжылдық жұмыстан кейінгі катализатор белсенділігінің төмендеуі z – 20%.

Шығару. Синтездеу мұнарасына салынған катализатор көлемін формула (4) бойынша есептейміз

(4)

Белгілі мәндерді қойып табамыз. V = 2,8 м³.

Аммиакты синтездеу мұнарасының өнімділігін (кг/сағ) формула (5) бойынша есептейміз

, (5)

мұнда - аммиак тығыздығы, кг/м³ ( = 0,771).

Белгілі мәндерді қойып табамыз = 6,75 т/сағ немесе 62 т/тәулігіне.

Екі жылдан кейін катализаторлың белсенділігінің төмендеуі нәтижесінде мұнарадан кейінгі аммиактың болуы азаяды да, тең болады

Нәтижесінде, екі жылдан кейінгі мұнара өнімділігі тең болады

= 5 т/ч или 120 т/сут

3.2.2Материалды баланс. Химия-технологиялық процестерді әзірлеген кезде жүретін процестерді сандық бағалау үшін, сондай-ақ технологиялық процестің парметрлерінің оптималды белгілерін анықтау үшін әртүрлі есептеулер жүргізіледі. Барлық жағдайларда есептеулер кезінде гидродинамика, жылу- және массаберу және химиялық кинетика заңдары есепке алынады, сондықтан материалды ағындарды есептеулер энергетикалық есептеулермен бірге орындалады, ол үшін материалды және энергетикалық баланстар құрастырылады.

Материалды баланс – массаның сақталу заңының заттық көрінісі, ол заң бойынша қандай да бір жабық жүйеде әрекеттескен заттардың массасы, осы әрекеттесу нәтижесінде түзілген заттар масасына тең болады, немесе заттар кірісі осы заттар шығысына тең болады. Сонымен, материалды баланс теңдеуін келесі көрсетуге болады

(6)

Мерзімді процестер үшін материалды балансты жеке бір операцияға құрастырады, үзіліссіз процестер үшін – уақыт бірлігінде орындайды.

Материалды балансты параллельді және жанама реакцияларды есепке алып отырып, негізгі қосынды реакция теңдеуі бойынша құрастырылады. Ол процеске қатысатын барлық заттар үшін, немесе жеке бір затқа орындалуы мүмкін. Әдетте жүретін барлық реакциялар мен алынатын жанама өнімдірдің барлығы емес, тек қана небары маңыздылары ғана есепке алынады, немесе материалды баланс жуық болады.

Материалды балансты түгел процеске немесе оның жеке сатыларына орындайды. Бұл жағдайда заттардың массасының есебі жеке қатты, сұйық және газдық фазалар үшін алынады, сондықтан жалпы түрде материалды баланстар теңдеу (7) ретінде беріледі

, (7)

мұнда - уақыт бірлігінде өндіріске немесе жеке операцияға алынған қатты, сұйық және газтәрізді заттардың массалары;

- алынатын өнімдердің массалары.

Кейде тәжірибелік есептеулер орындаған кезде кейбір жеке фазалар (қатты, сұйық немесе газтәрізді), немесе жеке бір фазада бірнеше әртүрлі заттардың болуын есепке алмаған кезде, теңдеу (7) қарапайымдалады немесе керісінше күрделіленеді. Жобалау кезінде мақсатты өнімнің массасын есепке алу қажет, ал шикізат және жанама өнімдер массаларын материалды баланс теңдеуінің көмегімен есептейді. Егер баланстың қатесі (қателік проценті) 5 %-ке дейін болса, онда материалды баланс дұрыс деп саналады.

Барлық мәліметтер кесте 1 түрінде жазылады.

Кесте 1 – Материалды баланс

Кіріс	кг	м^3	%	Шығыс	кг	м^3	%

Негізгі және қосымша әдебиет

Негізгі:

1. Оспанов Х.К., Қамысбаев Д.Х., Абланова Е.Х., Шәбікова Г.Х. Физикалық химия. Өскемен ШҚМУ баспасы, 1997
2. Шәбікова Г.Х., Қадырбекова А.Ж., Таңатарова Ш.Б. Физикалық химияның есептер жинағы. Шымкент, 1998
3. Жайлауов С. Физикалық химия. Алматы: Рауан, 1992, 255б.
4. Стормберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.:Высшая школа, 2003, 527 б.
5. Краснов К.С., Ворбьев Н.К., Годнев И.Н. идр. Физическая химия. М.:Высшая школа, 1995, 512с.
6. Годнев И.Н., Краснов К.С., Воробьев Н.К. Физическая химия. М.:Высшая школа, 1982, 687б.
7. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Электрохимия. М.: Высшая школа, 1987, 295с.
8. Курс физической химий./Под ред. Герасимова Я.И./М.: Химия, 1970, т.2, 502с.
9. Багоцкий В.С. Основы электрохимии. М.: Химия, 1988, 399с.
10. Кудряшов И.В., Каретников Г.С., Сборник примеров и задач по физической химии. М.: Высшая школа, 1991, 587с.
11. Каретников Г.С., Козырева Н.А., Кудряшов И.В. идр. Практикум по физической химии. М.: Высшая школа, 1986, 495с.
12. Практические работы по физической химии/ Под редакцией Мищенко К.П., Равделя А.А., Понмаревой А.М. Л.: Химия, 1982, 400с.
13. Практикум по физической химии. Под редакцией И.В.Кудряшова М.: Высшая школа, 1986, 495с.
14. Оспанова Ә.К., Сыздыков Р.Р., Оспанов Х.К., Жусупова А.К. Физикалық химия бағдарламасы және тесттік сұрақтары, 2 бөлім /Алматы: ҚазУ, 2003, 125б.
15. Керімбекова З.М., Қобланова О.Н., Шағраева Б.Б. Химиялық кинетика және электрохимия есептер жинағы, Шымкент, 2010ж.

Қосымша:

1. Физическая химия /под ред. Никольского Б.П./Л.: Химия, -1987, 880с.
2. Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. М.:Мир. 1978, 645с.
3. Глазов В.М. Основы физическай химии. М.:Высшая школа, 1981, 456с.
4. Эткинс П. Физическая химия. М.: Мир. 1980 т.1, 580,с., т.2 584с.
5. Товбин М.В. Физическая химия. Киев: Вища школа, 1975, 488с.
6. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высшая школа, 1984, 519с.
7. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Введение в электрохимческую кинетику. М.: Высшая школа, 1983, 400с.
8. Прикладная электрохимия. Под. Ред. А.А.Ротинян. 3-е изд. Л.: Химия, 1974, 536с.
9. Флеров В.Н. Сборник задач по прикладной электрохимии. М.: Высшая школа, 1987, 317с.
10. Ротинян А.А., Тихонов К.И., Шошина И.А. Теоретическая электрохимия. Л.: Химия, 1981, 423с.
11. Скорчелетти В.В. Теоретическая электрохимия. Л: Химия, 1974, 567с.
12. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Основы теоретической электрохимии. М.: Высшая школа, 1978, 239с.
13. Корыта И., Дворжак И., Богачкова В. Электрохимия. М.: Мир, 1977, 472с.
14. Кришталик Л.И. Электродные реакции: Механизм электродного акта. М.: Наука, 1979, 224с.
15. Багоцкий В.С., Скундин А.М. Химич. источники тока. М.: Энергия, 1982, 316с.
16. Оспанов Х.К. Основы избирательного растворения минералов. М.: Недра, 1993, 125с.
17. Физикалық химия тесттік тапсырмалар. Қобланова О.Н., Керімбекова З.М., Шымкент, 2009ж.

Дата добавления: 2014-12-10