8. Производительность, расходный коэффициент, степень конверсии реагента, селективность реакции, выход продукта.

Производительность – количество получаемого или перерабатываемого продукта (в тоннах, килограммах, миллионы тонн) в единицу времени (в часах, сутках или годах).

При расчетах производительности за длительный срок, принимают, что 1 год = 80000 часов = 330 суток. Например, для установок первичной переработки нефти производительность составляет 2 млн. т. в год.

Расходный коэффициент – количество сырья, материалов и энергии, необходимое для получения единицы продукции. Расходные коэффициенты отражают затратную сторону производства, однако эффективность не показывает.

Критериями эффективность, в которых наиболее полно отражается сущность химических и физико-химических процессов в реакторе, являются селективность, конверсия и выход.

Степенью конверсии реагента А, называют долю прореагировавшего реагента А относительно его начального количества. Исходя из определения:

.

Для всех других реагентов, аналогично степень конверсии записывается:

Так как, уравнение материального баланса имеет вид:

То:

Таким образом, уравнение материального баланса через степень конверсии имеет вид:

Для непрерывного процесса:

Низкая степень конверсии не отражает эффективности процесса, а лишь только дают долю превращенного реагента.

Например:

2А + 3Y ↔ B + 2Z

Найти текущие количества вещества n_A, n_Y, n_B, n_Z.

Или:

Аналогично:

Степень конверсии ограничивается:

1. Установлением равновесия в системе.

2. Длительностью реакции.

3. Возможностью за определенное время реакции подвода и отвода необходимого количества тепла.

Селективность (реакции) – отношение количества полученного продукта к его теоретическому количеству, которое могло бы получиться из реагента А в отсутствии побочных реакций. Таким образом, селективность можно определять только для сложных реакций! Для простых реакций понятие не имеет смысла!

Для непрерывных процессов:

Если весь реагент превратился в продукт, то селективность равна 1. Но, как правило, селективность не равна 1, то она может изменяться в пределах 0,5-0,6…1. Селективность характеризует эффективность процесса с точки зрения использованного сырья на взятое сырье.

Выход целевого продукта – отношение реально полученного продукта к максимально возможному, которое может получиться теоретически в данном реакторе в данных условиях. Показатель, наиболее полно характеризующий эффективность процесса.

9. Расчет молярного материального баланса в случае реакций, протекающих без изменения и с изменением объема реакционной системы.

10. Растворители, применяемые в химической технологии органических веществ и их классификация.

Классификация растворителей

Наиболее употребительна химическая классификация растворителей, основанная на их природе, в соответствии с которой они подразделяются на неорганические и органические. Самым распространённым неорганическим растворителем, применяемым для большого числа неорганических и органических соединений, является вода.

Другой общий принцип классификации растворителей - их фазовое состояние. В соответствии с ним различают жидкие и твердые растворители (парафин для углеводородов, металлы для неметаллов).

Неорганические растворители

К числу неорганических растворителей относятся: жидкий аммиак — хороший растворитель для щелочных металлов, производные фосфора, серы, солей, аминов и др. веществ; жидкий сернистый ангидрид — растворитель для многих органических и неорганических соединений, используемый, в частности, в промышленности для очистки нефтепродуктов; расплавленные металлы (ртуть, галлий) и соли и т.д..

Органические растворители   Большое значение имеют многочисленные органические растворители. Это, прежде всего, углеводороды и их галогенопроизводные, спирты, простые и сложные эфиры, кетоны, нитросоединения. Органические растворители очень широко применяются в производстве пластмасс, лаков и красок, синтетических волокон, смол, клеев, в полиграфии, резиновой промышленности, при экстракции растительных жиров, для химической чистки одежды; кроме того, их используют для очистки химических соединений перекристаллизацией, при хроматографическом разделении веществ, для создания определённой среды и т. д.

Можно выделить группы растворителей в зависимости от других характеристик: температуры кипения — низкокипящие растворители (например, этиловый спирт, метилацетат) и высококипящие растворители (например, ксилол); относительной скорости испарения — быстроиспаряющиеся и медленноиспаряющиеся (в качестве эталона часто берут скорость испарения бутилацетата); полярности — неполярные (углеводороды, сероуглерод) и полярные (например, вода, спирты, ацетон); токсичности. Технические условия на растворителе обычно содержат данные по температуре вспышки, по пределам взрывоопасных концентраций паров в воздухе, по давлению пара при стандартных температурах, а также по растворяющей способности — для какого типа веществ можно использовать данный растворители (для растворения масел и жиров, смол, красителей, каучуков натуральных и синтетических и т. п.).

В качестве растворителей используются смеси различных индивидуальных веществ, например бензины, петролейный эфир, смеси спиртов и эфиров. К числу растворителей часто относят также пластификаторы, служащие для улучшения механических и физических свойств каучуков, природных смол, полиамидов и многих других высокомолекулярных соединений.