Контрольные вопросы

1. На конкретных примерах сформулируйте определения следующих понятий: «сы­рье», «полупродукт», «побочный продукт», «отходы», «рецикл сырья».

2. Приведите классификации сырьевых ресурсов.

3. Какие элементы наиболее распространены в земной коре?

4. Назовите основные требования к сырьевым ресурсам.

5. В чем состоит подготовка сырья? Приведите примеры.

6. Назовите различные источники энергетических ресурсов.

7. Дайте примеры возобновляемых и невозобновляемых видов энер­гии.

8. Приведите примеры первичных и вторичных энергоресурсов.

9. Гдe в химической промышленности используют энергию плазмы?

10. Укажите позиции, где в химической технологии используется вода.

12. Каковы основные требования, предъявляемые к качеству воды?

13. Что такое жесткость воды, ee pазмерность и как ее можно понизить или устранить?

14. Что такое окисляемость воды? Как ее определяют?

15. Приведите основные приемы водоподготовки.

16. Назовите вещества, содержащиеся в чистом воздухе.

17. Для каких целей используют воздух в химическом производстве?

18. Приведите реакции, где один из реагентов – кислород воздуха.

Глава 3 критерии оценки эффективности химического производства

Экономическая эффективность является важнейшим критерием хими­чес­кого производства. Она зависит от мощности технологических установок, от научного и технического уровня, на котором осуществляется производ­ственный процесс, и других факторов.

3.1. Технико-экономические показатели (тэп)

Совокупность технико-экономических показателей определяет уровень химического производства. К ним относятся расходные коэффициенты сы­рья, энергии, выход целевой продукции и степень превращения сырья, селек­тивность процесса, производительность, интенсивность работы установки, качество товарного продукта, производительность труда и себестоимость продукции.

ТЭП зависит от ряда факторов, определяющих состояние производства. Среди них необходимо отметить возраст промышленной установки, опреде­ляющий физический и моральный износ; техническое состояние оборудо­вания, уровень автоматизации производства, квалификацию кадров, уровень организации труда, прогрессивность используемых технологий.

ТЭП отражают возможность производства выпускать продукцию, удов-ле­творяющую требования стандарта и заказчика, и в заданном объеме. ТЭП яв­ляются критериями, позволяющими оценить экономическую целесо­об­раз­ность организации данного производства и его рентабельность, а также срав­нивать эффективность различных производств одного профиля. ТЭП исполь­зуют для текущей оценки состояния производства, его планирования и тех-ни­чес­кого совершенствования.

Расходным коэффициентом (РК) называют количество сырья или энер­­гии каждого вида, затрачиваемое на производство единицы массы или объема данной продукции. По сырью РК выражают в т / т, нм³ / т, нм³ / нм³, по энергии – соответственно в кВт · ч / т или кВт ^. ч / м³.

Степень превращения Х_A (конверсия) – это доля исходного реагента А, вступившего в реакцию:

Х_A= , (3.1)

где _А,а – количество реагента, не вступившего в реакцию; т_А,0 – количество реагента, поданного в реакцию.

Выход готового продукта – это отношение реально полученного количества n_p к максимально возможному его количеству n_max, которое могло быть получено при данных условиях осуществления химического процесса. Для простого одностадийного процесса, протекающего по схеме А В, выход

(3.2)

Если химическая реакция протекает в несколько стадий, например, по схеме А В С, то общий выход равен произведению выходов на каждой стадии:

= . (3.3)

Если в основе технологического процесса лежит необратимая химичес­кая реакция, то выход определяется как отношение количества вещества, по­лу­ченного практически n_n, к теоретически (максимально) возможному количеству n_m:

. (3.4)

Для простых необратимых реакций выход продукта и степень превращения сырья совпадают. Но для других типов химических реакций эти критерии эффективности производства отличаются.

Выход продуктов и степень превращения сырья измеряют либо в процентах, либо в долях единицы.

Селективностью (полной селективностью) называют отношение количества исходного реагента т_ц, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента т_{ц + п}, пошедшего на все реакции (целевую и побочные) за время .

S = т_ц / Σт_{ц + п} . (3.5)

Селективность, также как выход и конверсию, измеряют в относительных единицах или в процентах.

Выход продукта, степень превращения и селективность характеризуют глубину протекания химико-технологического процесса, его полноту и на­пра­в­ленность в сторону образования целевого продукта. Между ними существует простая связь:

= S ^. X_А. (3.6)

Следовательно, выход целевого продукта пропорционален селективности процесса и конверсии реагента.

Равенство (3.6) справедливо для параллельных практически необратимых реакций, например:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O; (3.7)

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O. (3.8)

Здесь целевым продуктом является оксид азота NO.

Для параллельных обратимых реакций уравнение (3.6) приобретает следующий вид:

= S ^. X_А/Х_А,с , (3.9)

где Х_{А, с} – равновесная степень превращения реагента А.

Производительность – это количество произведенного целевого про­дук­та или переработанного для его получения сырья в единицу времени:

П = , (3.10)

где п – количество продукта (сырья), произведенного (переработанного) за время .

Производительность относят к отдельному аппарату, потоку, техноло­ги­­ческой линии, цеху, производству и предприятию в целом. Максимально воз­можная производительность по данной технологии называется мощно­стью. Производительность и мощность выражают в кг / ч; т / ч; нм³ / сутки; т / год и т. д., в зависимости от масштабов производства.

Интенсивностью аппарата (реактора) называют его производитель­­ность П, отнесенную к единице величины, характеризующей размеры рабочего пространства аппарата – реакционного объема V или площади сечения S:

I = (3.11) или

I = . (3.12)

Интенсивность – это критерий эффективности работы аппарата. Она позволяет сравнивать по эффективности аппараты различной мощности. Выражается в кг / м³ (т / м³) и кг / м²( т / м²).

Иногда применяют термин «интенсивность работы катализатора», которую определяют как отношение производительности реактора П к единице объема катализатора V_кат:

I = . (3.13)

Качеством продукции называют совокупность технических, эксплуата­ционных, экономических и других свойств, обусловливающих её пригод­ность в соответствии с его наз­на­чением для удовлетворения потребностей заказчика. Качество продукции измеряется системой показателей, охватыва­ющих различные области использования продукции: надежностью, долговеч­ностью, назначением, эргономичностью и др. Эти условия задаются Государ­ственными стандартами (ГОСТ) или техническими условиями (ТУ).