1.8. Показатели химического производства

Показатели химического производства характеризуют его технологическое и экономическое совершенство, а также экологическую и социальную безопасность. Показатели разделяют на четыре вида: технологические, экономические, эксплуатационные и социальные.

1.8.1. Технологические показатели

К технологическим показателям принадлежат производительность (мощность) производства, интенсивность работы оборудования, степень превращения компонентов начального сырья, выход продукта, селективность (интегральная и дифференционная), расходные коэффициенты по сырью и энергиии, качество полученной продукции.

Производительность производства или оборудования (П) - это объем (масса или количество) полученного продукта или переработанного сырья за единицу времени.

(1.1)

(1.2)

где N - количество (кмоль, моль) полученного продукта или объем единицы полученного продукта,; G- масса (т, кг и т.п.); τ- время, за которое получена эта продукция.

Для химических производств производительность преимущественно выражают через массу, поэтому ее размерность может быть такой: т/год, кг/ч и т.п..

Проектная производительность производства за год называется мощностью этого производства [т/год].

Интенсивность работы (И) означает полноту использования рабочего объема реактора или аппарата и определяется отношением производительности к его объему или площади поперечногосечения.

(1.3)

(1.4)

где V - объем реактора, м³; S - площадь поперечного перереза аппарата (его насадки, катализатора и т.п.), м². .

29

Степень превращения (х_а) - это часть прореагованого исходного реагента. Она определяется отношением количества (массы) реагента (кг, кмоль и т.п.) вступившего в реакцию, к его начальному количеству (массы):

(1.5)

где G_A,0 - начальное количество (масса) реагента; G_А - количество (масса) реагента, который в химическую реакцию не вступил.

Степень превращения характеризует эффективность осуществления процесса лишь с точки зрения использования исходного сырья. Но в случае хода параллельных или последовательных реакций часть реагента превращается в побочные продукты. Поэтому используют еще один показатель эффективности процесса - выход продукта, который характеризует совершенство производства с точки зрения превращения сырья в целевой продукт.

Выход продукта (х_R) - это отношение количества (массы) реально полученного продукта к максимально возможному (теоретическому) его количеству (массе). Теоретическое количество продукта рассчитывается по стехиометрическим уравнениям реакций.

(1.6)

где О_я - масса реально полученного продукта; С_Кі т - масса продукта, которую можно получить теоретически.

Если продукт образовывается вследствие взаимодействия двух или больше реагентов, то выход продукта можно определить за любым из реагентов. Преимущественно этот показатель определяют за основным (более ценным) реагентом. В этом случае выход продукта за конкретным реагентом определяется отношением массы практически полученного продукта к нему теоретически возможной массы, которую можно получить из этого реагента.

Для электрохимических производств или процессов применяют такую разновидность указанного выше показателя, как:

выход по току- это отношение массы практически полученного продукта к теоретически возможной массе, которую рассчитывают по закону Фарадея

(1.7)

где G_R - масса вещества, которое образовалось (превратилась) во время электролиза; Э- эквивалентная масса вещества; I-сила тока; τ— продолжительность электролиза; F - постоянная Фарадея (96500 Кл/экв).

Селективность, или избирательность (s). С помощью этого показателя дается количественная характеристика использованию реагента для получения

30

целевого продукта в случае хода параллельных или последовательных реакций, вследствие которых часть реагента тратится на образование побочных продуктов.

В химической технологии для оценивания затрат определенного реагента (сырья), энергии или вспомогательных материалов для производства заданной массы (количества) продукта используют расходныйкоэффициент (Р), который определяется отношением количества (массы) израсходованного реагента (сырья), энергии или материалов к массе (количества) полученного продукта.

Расходный коэффициент по сырью рассчитывается по уравнению

(1.8)

где G_А - массовая затрата сырья; х_А - степень превращения сырья в целевой продукт.

Различают теоретические (Pт) и практические (P_пр) расходные коэффициенты. Теоретические расходные коэффициенты определяют по стехиометрическим уравнением химической реакции получения целевого продукта. Практические расходные коэффициенты преимущественно превышают теоретические, что может быть обусловлено неполным превращением сырья, образованием побочных продуктов реакции и отходов производства, механическими потерями и т.п.. Поэтому практический расходный коэффициент вычисляют с учетом хода побочных реакций и производственных потерь (О_А ) на всех стадиях процесса переработки сырья в целевой продукт

(1.9)

где (G_А+ G_А,пот ) - практическая массовая затрата сырья.

Качество продукции также относится к технологическим показателям, и характеризует состав и совокупность физико-химических свойств продукта, который вообще определяет его потребительскую ценность. Требования к каждому из продуктов регламентируются действующими стандартами ДСТУ(государственными, отраслевыми, предприятия и т.п.) или техническими условиями (ТУ).

31