6). Время пребывания исходных веществ в реакционной зоне.

(2.9.),

где V_апп.- реакционный объем, м³ (полезный объем аппарата),

V_p,t – расход исходных веществ, поступающих в реакционный аппарат при температуре и давлении в аппарате, м³/с.

Для каталитических процессов время контактирования рассчитывают как отношение свободного объема катализатора к расходу исходных веществ, проходящих через катализатор при условиях процесса:

(2.10.),

где V_св.- свободный объем аппарата, незанятый катализатором, который можно определить по формуле:

V_св. = V_апп.^. (2.11.),

где -доля свободного объема катализатора.

Расход исходного сырья, приведенный к условиям в реакционной зоне рассчитывают, используя формулу, полученную из законов Бойля и Гей-люссака:

= (2.12.) или V₂ = V₁ (2.13.)

где: V₁ –объем газа при t₁⁰С и давлении p₁ мм рт.ст.

V₂ –объем газа при заданных условиях t₂ и p_2.

7). Объемная скорость – это величина, обратная времени пребывания сырья в зоне реакции, т.е. это расход исходных веществ, поступающих в реакционный аппарат, отнесенный к единице реакционного объема:

W = (2.14.) W = (2.15.)

Для каталитических процессов вместо реакционного объема в расчете объемной скорости используют объем катализатора:

W = (2.16.), W = (2.17.) W (м³/м^3.ч).

8). Расходные коэффициенты по сырью.

К основным показателям технологического процесса относятся расходные коэффициенты, характеризующие затраты сырья, вспомагательных материалов, энергии, катализатора и пр. на единицу веса готовой продукции.

Расходные коэффициенты различают на практические и стехиометрические.

Практические расходные коэффициенты по сырью рассчитывают по данным материального баланса или эксперимента, как отношение весового количества затраченного сырья к весовому количеству полученного целевого продукта:

γ_пр.= (2.18.)

Стехиометрические (теоретические) рассчитывают по уравнению химической реакции nA + nB =mC +D, как отношение молекулярных весов с учетом стехиометрических коэффициентов реакции:

γ_стех.= ^. (2.20)

γ_стех.-показывает минимальный расход сырья на единицу веса продукта, γ_пр.-фактический расход.

Отношение практических расходных коэффициентов к теоретическим показывает на сколько больше расходуется на производстве сырья, энергии и пр. по сравнению к теоретически необходимому.

Глава 3. Материальный баланс процесса.

Материальный баланс любого технологического процесса составляют на основании закона сохранения массы, согласно которому массовое количество всех исходных веществ данного производственного цикла должно быть равно массовому количеству всех конечных продуктов, полупродуктов и отходов производства.

∑G_исх. = ∑G_кон. (3.1.)

Таким образом, в материальном балансе в статье “Приход” приводятся количественные соотношения между веществами, входящими в состав перерабатываемого сырья, в статье “Расход”- соотношение конечных продуктов.

В сырье, кроме основного исходного компонента, содержатся различные примеси, причем некоторые из них подвергаются химическим превращениям. Поэтому при составлении материального баланса нужно учитывать количества как основных, так и сопутствующих веществ.

Материальные балансы могут быть выражены в виде уравнений, таблиц или диаграмм, отражающих количество введенных и полученных в производственном процессе веществ.

Уравнение материального баланса в общем виде может быть записано как:

G_A + G_B + … = G_C + G_D+…G_E + G_F +…G + G + …+ ∆G (3.2.)

где: G_A+G_B – количество введенных веществ, G_C+G_D–количество целевых продуктов, G_E + G_F-количество побочных продуктов, G +G - количество непрореагировавших исходных веществ, ∆G –потери.

В идеальных случаях количество исходных веществ (сырья) равно количеству полученных продуктов. Обычно имеется невязка баланса, которая включает потери при осуществлении процесса, неточности эксперимента и расчетов.

Материальные балансы составляют на заданный базис: на единицу сырья (кг, т, нм³), на единицу целевого продукта (кг, т. нм³), на количество перерабатываемого сырья или получаемого продукта в единицу времени (час, сутки, месяц, год).

В названии таблицы материального баланса должно быть указано, для какого процесса и аппарата проведен расчет и какой положен в основу базис расчета.

Материальный баланс дает оценку правильности и целесообразности осуществления процесса при выбранных условиях. По данным материального баланса возможен расчет многих технологических показателей: конверсии, выхода, селективности, производительности, интенсивности, коэффициентов расхода сырья и др.