2.3. Технологічні критерії ефективності хтп
Ефективність ХТП, як і будь-якого промислового процесу, визначається економічними показниками: собівартістю продукції і прибутковістю виробництва.
Для оцінки ефективності окремих етапів ХТП, крім загальноекономічних показників, застосовують специфічні критерії ефективності, що повніше відображають фізико-хімічну сутність явищ в окремих технологічних апаратах: ступінь перетворення вихідних реагентів, вихід продукту та селективність.
Комплекс цих критеріїв дає змогу оцінити оптимальність параметрів і повноту використання можливостей конкретних реакцій, що складають ядро ХТП,
Ступінь перетворення rа — це частка вихідного реагента, використаного на хімічну реакдію:
(1)
де rа і ra,o — вміст реагента в даний момент і на початку реакції відповідно.
Як правило, в хімічних реакціях є два та більше компонентів із різними ступенями перетворення. Недостатній ступінь перетворення потребує використання закритої технологічної системи з поверненням невикористаної частки реагента повторно на вхід реактора.
Ступінь перетворення, який характеризує ефективність проведення процесу з точки зору використання сировини, є недостатнім з точки зору ефективності отримання продукту. Останню характеризують додатковим критерієм — виходом продукту.
Вихід продукту— це відношення реально отриманої кількості продукту до максимально можливої його кількості, яку теоретично можна було б отримати за даних умов реалізації хімічної реакції:
(2)
де mфакт. mтеop. — маса продукту, фактично отриманого і теоретично можливого відповідно.
Вихід продукту характеризує отриманий результат як частку від максимально можливого і не враховує впливу побічних реакцій. Для оцінки впливу останніх вводять критерій селективності.
Повна інтегральна селективність φ — це відношення кількості вихідного реагента, що витрачається на цільову реакцію, до загальної кількості вихідного реагента, що витрачається на всі реакції (цільову та побічні):
(3)
де Δnа,ціль Δnа,Σ — кількість реагента, витраченого на цільову та всі реакції разом відповідно.
ХТП необхідно реалізовувати при оптимальних значеннях селективності реакції, виходу продукту та ступеня перетворення реагентів, які, в свою чергу, повинні забезпечити максимальну економічну ефективність процесу.
Важливим критерієм оцінки ефективності роботи окремих апаратів і виробничих підрозділів є їх продуктивність.
Продуктивність Π — це кількість продукту, отриманого за одиницю часу:
(4)
де mпрод. — це кількість продукту, отриманого за час τ.
Потужність — максимально можлива для даного агрегату продуктивність.
Підвищення потужності агрегатів— основний напрям покращення економічних показників великотоннажних хімічних виробництв.
Для порівняння роботи різних за конструктивними розмірами апаратів однакового функціонального призначення використовують критерії інтенсивності їх роботи.
Інтенсивність роботи апарата І — це питома продуктивність, віднесена до певної (об'єм, площа поверхні і т. п.) його величини, симбатної з його розмірами:
(5)
де Π — продуктивність апарату з величиною об'єму V, що виробляє mпрод. за час τ.
Магістральний напрям розвитку високоефективних хімічних виробництв — створення високоінтенсивних апаратів, в яких ХТП протікають з високими швидкостями.