3.6 Характеристика продукції, сировини, допоміжних матеріалів і енергетичних засобів

В цьому розділі вказують:

─ технічне найменування продукції відповідно з нормативно-технічною документацією;

─ галузь використання;

─ номер та найменування стандартів, технічні вимоги до якості сировини, напівпродуктів, допоміжних матеріалів;

─ основні фізико-хімічні властивості та константи продукції.

Наприклад: зовнішній вигляд, густина, розчинність, температура плавлення, температура кипіння, пружність пари, в'язкість, електропровідність. Вимоги до якості готової продукції, сировини, напівпродуктів та матеріалів наводять у таблиці за зразком:

Таблиця 1 ─ Фізико-хімічні властивості сировини, матеріалів, енергоносіїв (готової продукції)

№ пор.	Найменування сировини, напівпродуктів, матеріалів	Стандарти або технічні умови	Показники, обов'язкові до контролю	Регламентовані показники з допустимими відхиленнями
1	2	3	4	5
1	Наприклад: Азот газоподібний	ГОСТ 9293-74	Об'ємна частка азоту, %, не менше	99,0
2	Електроенергія	СТП	Однофазний змінний струм: Напруга, В Частота, Гц Постійний струм, А	220 5,5 50 1 200

Усі дані приводяться з посиланням на стандарт або науково-технічну літературу.

3.7 Опис технологічної схеми

Вибрана технологія повинна бути відображена у вигляді апаратурної технологічної схеми, що як рисунок наводиться в проекті. На схемі вказують номера позицій апаратів, хід основних матеріальних і енергетичних потоків.

Опис технологічної схеми повинен відповідати її графічному зображенню. Послідовно описується технологічний процес, призначення і взаємозв'язок технологічного обладнання. Приводяться значення технологічних режимів і Т, Р, С, співвідношення компонентів у технологічних середовищах, швидкість проходження потоків через реактори, тривалість перебування технологічних сумішей у реакторах, ступені перетворення сировини або напівпродуктів.. В тексті також коротко наводиться характеристика основного технологічного обладнання і вказуються найважливіші параметри технологічного режиму.

3.8 Видаткові коефіцієнти із сировини, напівпродуктів, допоміжних матеріалів і енергетичних засобів

3.8.1 Розрахунок матеріального балансу

Матеріальний баланс хіміко-технологічного процесу ґрунтується на законі збереження маси і складається з метою визначення витратних коефіцієнтів, для розрахунку і вибору технологічних реакторів і обладнання необхідної потужності, для розрахунку теплового балансу. Матеріальний баланс може бути розрахований для всього технологічного процесу, для окремої його стадії, для окремого реактора. Можна складати на довільну кількість сировини з наступним перерахунком на вихідну потужність. При обчислюванні треба враховувати, що сировина не є чистими речовинами, а мають домішки, ступінь перетворення, нестехіометричні співвідношення компонентів.

За теоретичними основами процесу, завданням проекту і практичними даними задаються вихідні дані для розрахунку:

• Річна продуктивність по цільовому товарному продукту, т/рік;

• Втрати на стадіях, %, мас.;

• Ступінь конверсії основної сировини, %, мас.;

• Річний фонд робочого часу, год.;

• Вихід цільового продукту в розрахунку на перетворений основний компонент сировини: по основному продукту, по побічним продуктам (якщо вони є);

• Надлишок сировини від теоретично розрахованого, %, мас. Або співвідношення компонентів;

• Склад реагуючих речовин, об. або мас.%;

• Температура, К:

• сировини, що надходить в реактор;

• хімічного процесу;

• теплоносія на вході.

• Робочий тиск, МПа;

• Характеристика каталізатора (назва, склад, розмір гранул, вільний об΄єм – пористість, питома поверхня, м²/м³);

Розрахунок матеріального балансу проводять за схемою:

Визначають годинну продуктивність за формулою, кг/год.:

;

де G – річна продуктивність, кг/рік;

Ф – робочий фонд часу з врахуванням поточних і капітальних ремонтів, дні.

1. Годинна продуктивність з врахуванням втрат (по стадіям вказати втрати), кг/год.

2. Навести хімічну схему процесу (рівняння реакцій).

3. За рівняннями реакцій розрахувати витрати сировини з врахуванням чистоти, ступеня перетворення і втрат в кг/год.

4. Визначити кількість, що не прореагувала , кг/год.

5. Результати розрахунків звести в таблицю матеріального балансу..

Зробити розрахунки витратних коефіцієнтів по основній сировині, кг/кг або м³/кг, кг/т.

Для проведення матеріальних розрахунків складається схема матеріальних потоків і визначаються необхідні для розрахунку показники процесу. Далі розраховуються кількості речовин, що вступили в реакцію, утворились в процесі, піддалися фазовим перетворенням. На підставі матеріальних розрахунків складається матеріальний баланс процесу, який оформляється у вигляді таблиці 2.

Таблиця 2 –Матеріальний баланс виробництва (найменування продукту, виробничої стадії)

Надходження					Витрачання
Найменування вихідних речовин		% мас.		%, об.	Найменування отриманих речовин,		%, мас.		% об.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Наприклад: Плав з колони синтезу (NH2)2СО	5085	27,6	5,6	22	Плав на дистиляцію (NH2)2СО	5050	64	5,4	58
Всього	ΣGвих.	100	ΣVвих.	100	Всього	ΣGкін.	100	ΣVкін.	100

Розбіжність у статтях надходження і витрачання не повинна перебільшувати 0,5%.

3.8.2 Розрахунок енергетичного (теплового) балансу

Енергетичний (тепловий) баланс складається з метою визначення витратних коефіцієнтів для енергоносіїв, розрахунку температурних потоків сировини, що поступають у реактор для забезпечення автотермічності процесу, визначення кількості теплоти, яку треба підвести або відвести із зони реакції для забезпечення температурного режиму, розрахунку і та вибору теплообмінної апаратури. Для процесів у газовій фазі при підвищених тисках необхідно враховувати залежність

с = f(T,P). Розбіжність не повинна перевищувати 2%.

Рівняння теплового балансу:

Ф₁ + Ф₂ + Ф₃ ±Ф_реак.= Ф_прод. + Ф_{теплон.} +Ф_втрат

Де Ф_1,2,3 – тепловий поток з реагентами;

Ф_реак. – сумарний тепловий ефект реакцій з врахуванням робочих умов в апаратах.

Ф_прод. – тепловий поток з продуктами реакції.

Ф_втрат – втрати тепла в навколишнє середовище.

Ф_{теплон.}- тепло, що виноситься теплоносієм.

Ф_1-3, Ф_прод. визначається за формулою:

Ф = Σ(с_і*G_і*t);

Де с_і –питома теплоємність кожного виду сировини при температурі t⁰С, Дж/кг*К,

G_і – кількість реагенту, кг/год,

t – температура, з якою надходить до реактора сировина, ⁰С.

3.8.3 Розрахунок видаткових коефіцієнтів

Видаткові коефіцієнти ─ кількість сировини, палива, електроенергії, водяної пари та інших матеріалів, витрачених на добування одиниці готового продукту (на 1 т, на 1 кг) розраховуються з даних матеріального і теплового балансів. На підставі цих же даних обчислюють важливий показник ефективності виробництва ─ вихід продукту, відношення фактично добутого продукту до максимально можливого, обчисленого за стехіометричним рівнянням реакції.

Визначаються видаткові коефіцієнти сировини на 1 т товарного продукту або корисної речовини в ньому. Якщо витрачено G_{сировини} кг і одержано G_прод.кг, то видатковий коефіцієнт складає:

В =

Видаткові коефіцієнти сировини використовують в економічних розрахунках при складанні калькуляції собівартості продукту. Величина видаткового коефіцієнту складається з теоретично необхідної кількості сировини (К_теор.) і втрат (К_втр):

К_вид. = К_теор.+К_втрат.

Отже, значення К_вид. може бути показником якості проведення технологічного процесу. Можна вибрати оптимальний технологічний процес, у якому мінімальні витрати сировини. Задача вибору оптимального технологічного режиму вирішується з застосуванням методів математичного моделювання і проведенням розрахунків на ЕОМ.