Парциальные молярные балансы

Парциальные молярные балансы рассчитываются на 1 моль основного исходного компонента А. Для того, чтобы рассчитать баланс введем обозначения:

,

где - начальное мольное количество i-го компонента;

- начальное мольное количество компонента А.

Для непрерывного процесса:

Разделим на следующее уравнение:

Получим:

Для непрерывного процесса имеем:

Показатели химико-технологического процесса и показатели химического производства

4 группы показателей:

1. Технические и технологические показатели.

• Производительность производства.

• Расходные коэффициенты.

• Степень превращения или конверсия.

• Селективность реакции.

• Выход продукта.

2. Экономические показатели.

• Себестоимость продукции.

• Производительность труда.

• Удельные капитальные затраты.

• Качество продукта.

• Прибыль.

3. Эксплуатационные показатели.

• Надежность производства

• Безопасность.

• Степень автоматизации и механизации.

• Чувствительность к изменению режима.

• Управляемость и регулируемость.

4. Социальные показатели.

• Безвредность производства.

• Экологическая безопасность.

• Доля ручного труда.

Более подробно остановимся на технологических параметрах, потому что они характеризуют химико-технологический процесс.

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.