1. Химические:
• создание малостадийных (одностадийных) химических процессов;
• разработка методов получения продуктов из дешевого и доступного сырья;
• разработка процессов с повышенной селективностью;
• применение "сопряженных" методов синтеза;
• разработка технологий с высокими целевыми конверсиями реагентов;
• совмещение нескольких реакций, направленных на получение одного и того же целевого продукта.
2. Технологические:
• использование рециркуляции по компонентам и потокам;
• применение совмещенных процессов;
• полнота выделения продуктов из реакционной смеси;
• разработка процессов с низким энергопотреблением;
• полнота использования энергии системы;
• разработка технологии с минимальным расходом воды и использованием ее кругооборота;
• полнота использования газовых потоков и очистка газовых выбросов;
• применение аппаратов и технологических линий большой единичной мощности;
• применение непрерывных процессов;
• полнота использования жидких и твердых отходов;
• высокая степень автоматизации;
• обеспечение высокой надежности функционирования ХТС.
3. Организационно-управленческие:
• кооперирование и комбинирование различных производств;
• создание безотходных территориально-промышленных комплексов;
• создание технологии по переработке отходов производств.
2.3. Эскизная технологическая схема. Расчет материальных и тепловых балансов по стадиям производства
На основе выбранной технологии производства составляют предварительную эскизную технологическую схему, на которой показывают основные технологические операции (стадии) и материальные потоки между ними, выявляют машины и аппараты, подлежащие усовершенствованию. Разработка этой схемы заключается в создании совокупности технологических операций, направленных на выпуск ассортимента продуктов питания в заданном количестве и с требуемым качеством при минимальной себестоимости. Технологические операции изображаются прямоугольниками, а материальные потоки линиями со стрелками, указывающими направление, и структурная (эскизная) схема принимает следующий вид (рис. 3).
Эскизная технологическая схема приготовления настойки “Рябина на коньяке»
Эскизная технологическая схема химического производства
Руководствуясь эскизной технологической схемой, технологи приступают к составлению и расчету уравнений материального баланса для каждой технологической операции. Назначение расчета – определение затрат сырья для получения заданного количества конечного продукта; объемов и составов материальных потоков на каждой операции, количеств и составов отходящих потоков (в том числе сточных вод и газов).
Исходными данными для проведения расчета являются: эскизная технологическая схема производства с указанием основных и вспомогательных процессов; состав исходных веществ (качество сырья) и состав материальных потоков, поступающих на определенную операцию; рецептура продукта; данные регламента о нормативных потерях, состав получаемых потоков для процессов фильтрования, сушки, ректификации и т.п.
При составлении уравнения материального баланса периодического производства допустимые потери сырья составляют при фильтровании 1…2 %, при сушке – 1…10 %, при размоле, дроблении, смешении – 0,5 %, при выпаривании, дистилляции, ректификации – 5…15 %, при фасовке и упаковке – 0,5 %.
Материальный баланс составляют на основании закона сохранения массы: количество поступающих материалов должно быть равно количеству конечных продуктов, получаемых в результате проведения процесса, плюс потери:
SGн = SGк + Gп.
Составление и расчет уравнений материального баланса можно проводить двумя способами:
1. Расчет на 1 т готового продукта. При этом рассчитывают расходные коэффициенты по сырью и объемам материальных потоков, приходящиеся на 1 т готовой продукции. Данные по реальным загрузкам в аппараты, объемам материальных потоков, расходам в каждом аппарате получают после пересчета, в котором учитывают выбранную мощность производства и фонд рабочего времени или часовую производительность.
2. Расчет на одну операцию для периодического процесса и расчет на часовую производительность – для непрерывного. В этом случае получают реальные загрузки в аппараты и объемы материальных потоков.
Одновременно составляют и рассчитывают уравнения теплового баланса по стадиям производства.
Тепловой баланс составляют на основе закона сохранения энергии: количество энергии, поступившей в технологический аппарат, должно быть равно количеству отводимой из аппарата энергии:
SQн = SQк + SQп,
где SQк – количество отводимой теплоты; SQп – потери теплоты в окружающее пространство.
Поступившая в аппарат теплота SQн складывается из теплоты, поступающей с исходными материалами, теплоносителями, теплоты физических или биохимических превращений.
Количество отводимой из аппарата теплоты SQк складывается из теплоты, уходящей с конечными продуктами и отводимой теплоносителями.
Из теплового баланса определяют тепловую нагрузку, а затем расход греющего пара, воды или других теплоносителей.
В результате расчетов уравнений материального и теплового балансов определяются связи проектируемого производства с общезаводским хозяйством. Следует отметить, что материальные и тепловые балансы уточняются в процессе разработки проекта.