Лекция 12. Лекции 12,13 Технологические расчеты (4ч)

Лекции 12,13 Технологические расчеты (4ч)

1.1 Материальные расчеты

1.2 Пример расчета

1.1 Материальные расчеты

Руководствуясь предварительным вариантом технологической схемы, проектировщик приступает к расчетам. К ним относятся материаль­ный расчет, расчет числа единиц и производительности оборудования, энергетический (тепловой) расчет.

1.1.1 Методика расчетов

Материальные расчеты выполняют для каждой стадии процесса в форме материального баланса. Назначение расчета - определение затрат сырья для получения заданного коли­чества конечного продукта; объемов и составов реакционных масс на каждой стадии процесса; количеств и составов отходов, сточных вод и газовыделений; определение расходных коэффициентов по сырью, объема реакционной массы на данной стадии, необходимого для по­лучения 1 т готового продукта.

Материальные расчеты стадий, связанных с химическими превра­щениями, проводят на основании стехиометрических уравнений реак­ций.

Исходные данные для проведения материального расчета являются: технологическая схема стадии производства с указанием основ­ных и побочных реакций, степени превращения и выходов от теоретического; состав исходных веществ и состав реакционной массы, поступающей с предыдущей стадии; данные регламента о соотноше­нии реагирующих веществ для стадий, связанных с химическими пре­вращениями, и составе получаемых фракций (потоков) для стадий фильтрации, сушки, ректификации и т. п.

Материальный расчет проводят на основании закона сохранения масс: ΣG_ИCX = ΣG_K0H (где ΣG_ИCX и ΣG_КОН - сумма масс исходных и полу­ченных веществ).

При выполнении материального расчета необходимо учитывать все компоненты, загружаемые в аппарат и выходящие из аппарата в ходе процесса (исходные реагенты, продукты реакции, растворители, катализаторы, примеси в исходном сырье и растворителях, примеси, образующиеся в ходе реакций, и т. д.).

Материальный расчет можно проводить двумя способами:

1-й способ - расчет на 1 т готового продукта. При этом получают расходные коэффициенты по сырью, объемы реакционных масс, при­ходящиеся на 1 т готового продукта. Данные по реальным загрузкам в аппараты, объемам реакционных масс, расходам на каждой стадии получают после пересчета.

При проведении расчета первоначально определяют общий выход от теоретического для всего процесса:

η_общ = η₁ × η₂ × … × η_к ….× η_N

где η_к - выход от теоретического на k-й стадии процесса; N — число стадий химико-технологического процесса.

Используя общий выход и стёхиометрическое соотношение конеч­ного продукта и основного сырья, определяют его количество (расходный коэффициент) на первой стадии. Далее с учетом исходных данных проводят последовательно материальный расчет для всех ста­дий процесса.

2-й способ - расчет на одну операцию для периодического про­цесса и часовую производительность - для непрерывного. В этом случае получают реальные загрузки в аппараты и объемы реакцион­ных масс.

При проведении расчета для периодического процесса вначале обоснованно выбирают объем первого реактора, который считается основным и определяет объем операции. В дальнейшем расчет прово­дят последовательно для всех стадий с учетом объема и производи­тельности оборудования.

Для производства с рециркуляцией сырья, растворителей, промыв­ных вод рецикл учитывается при выполнении материального расчета, в том числе при определении расходных коэффициентов.

Дата добавления: 2014-01-04