2.5. Продуктивність праці

Найважливішою характеристикою ефективності виробництва є продуктивність праці, яка визначається кількістю виробленої підприємством продукції, що припадає на одного робітника, за одиницю часу. Зменшення витрати робочого часу на одиницю продукції – найважливіше народногосподарське завдання.

Законодавство передбачає ряд вимог щодо професійної гігієни з метою створення нормальних умов праці і усунення шкідливого впливу на здоров'я працюючих виробничого оточення. Крім того, за останні роки у хімічній промисловості широко впроваджується комплексна механізація і автоматизація виробничих процесів із застосуванням автоматичного керування. Завдяки цьому досягається автоматичне регулювання і стабілізація процесів, дистанційне керування процесами, що запобігає або зовсім усуває можливість впливу на обслуговуючий персонал таких шкідливих чинників виробництва, як високі і низькі температури, агресивні середовища, пил, пара і гази, отруйні речовини тощо.

2.6. Роль фізико-хімічних закономірностей у хімічній технології

Хімічна технологія розглядає такі фізичні і хімічні явища, які у комплексі становлять технологічний процес. В основі хімічної технології лежать хімічні, фізичні та фізико-хімічні закономірності, знання яких допомагає знаходити оптимальні умови для проведення технологічних процесів з найбільшою ефективністю, тобто з найвищим виходом продукту високої якості.

За рівняннями хімічних реакцій на основі фізико-хімічних закономірностей розраховують технологічні процеси. Оскільки ці рівняння здебільшого відображують тільки початковий і кінцевий стан процесу, не торкаючись можливих технологічних ускладнень, на основі термодинаміки вносять потрібні поправки і доповнення. Вони вказують на напрям, за яким може відбуватись процес при даних фізико-хімічних умовах, визначають його енергетичний ефект і ступінь перетворення, тобто кінцевий стан системи. Другий закон термодинаміки лежить в основі всього вчення про рівновагу. Він дає змогу визначати, як зміна зовнішніх умов (температури, тиску тощо) впливає на стан рівноваги і, що особливо важливо для практики, якими мають бути зовнішні умови, щоб цей процес міг відбуватись самочинно у потрібному напрямі і з найвищим ступенем перетворення.

Не менше значення має знання кінетики процесу, що дає можливість визначати перебіг технологічного процесу з часом і створювати умови для його прискорення. Основні фізико-хімічні закономірності використовуються як при аналізі перебігу процесу, так і при його організації.

На стан рівноваги найбільше впливають зміни концентрації, температури і тиску. Зміни у реакційному середовищі, які можуть відбуватись внаслідок зміни згаданих вище умов, у загальній формі визначаються принципом Ле-Шательє. Цей принцип є однією з найбільш загальних закономірностей у фізиці і хімії і дуже важливий для хімічної технології.

Основним законом, який дає змогу визначати вихід того чи іншого продукту рівноважної реакції, є закон діючих мас. Законом діючих мас і рівнянням ізотерми реакції у технології широко користуються для визначення виходів продуктів процесу, для з'ясування напряму і межі, до якої відбуватиметься реакція при заданому кількісному складі вихідної реакційної суміші та ін.

Вивчення кінетики реакції з використанням термодинаміки дає змогу передбачити перебіг процесу і вжити потрібних заходів для його прискорення. Рівняння хімічної кінетики диференційні. З часом перебігу процесу рушійна сила, а також швидкість процесу безперервно змінюються, найчастіше вони зменшуються. Ця закономірність поширюється як на хімічні реакції, так і на механічні, теплові, електричні та інші фізичні процеси. Чим більша різниця електричних потенціалів, тим більша сила струму. Тому рушійну силу процесу можна зображувати у вигляді різниці енергетичних потенціалів, віднесеної до довжини шляху, протягом якого відбувається процес. Частинним від цієї загальної закономірності кінетики є ряд законів і рівнянь для окремих стадій технологічного процесу, як, наприклад, закон швидкості дифузії, закон масо- і теплопередачі та ін.

В технології широко використовуються графічні методи зображення рівноважних багатокомпонентних систем у вигляді плоских і просторових діаграм або діаграм "склад – властивість", які побудовані на основі числових даних, знайдених внаслідок експериментального вивчення відповідних параметрів системи. Вивчення діаграм "склад – властивість" з використанням геометричних методів становить предмет фізико-хімічного аналізу, роль якого у хімічній технології дуже важлива.

Застосовуючи у фізико-хімічному аналізі кінетичний метод дослідження, що ґрунтується на вивченні часу (швидкості) перетворення системи залежно від її складу, будують діаграми стану і діаграми "склад – властивість". Ці діаграми називаються фізико-хімічними і хімічними. За хімічною діаграмою можна встановити характер взаємодії компонентів, склад і межі існування утворених ними фаз постійного і змінного складу, не вилучаючи цих фаз і не проводячи їх хімічного аналізу. У тих випадках, коди рівновага у виробничому процесі не досягається, ці кінетичні дані мають велике практичне значення.

Розрахунки, пов'язані із застосуванням тисків, ґрунтуються на законах Бо­й­­ля-Маріотта-Гей-Люссака, Менделєєва-Клапейрона, Авогадро-Жерара, Дальтона та Генрі. Для технології зрідження і розділення газових сумішей і парів велике значення має застосування закону Томсона-Джоуля про еквівалентність енергії розширення стиснутих газів зниженню температури.

Останніми роками доведено, що закони, встановлені для газів при тисках до кількох сотень атмосфер, не придатні для вищих тисків, оскільки при високих тисках змінюються об'єми не тільки газів, а й рідин і твердих тіл. І. Р. Кричевський встановив, що розчинність газів у рідині при зростанні тиску спочатку спадає, потім, пройшовши через мінімум, зростає, спочатку швидко, потім повільно і врешті-решт стає незалежною від тиску. Як показали досліди, закон Дальтона про те, що розчинність у рідині кожного компонента газової суміші пропорційна його парціальному тиску, при високих тисках не справджується. Враховуючи роль високих тисків у сучасній технології, при розробці технологічних схем на це слід звернути увагу.

Застосування каталізаторів для прискорення реакцій у сучасних технологічних процесах дуже поширене. Сучасна наука приділяє велику увагу теоретичним дослідженням у галузі каталізу. При доборі каталізаторів широко використовуються закономірності, які ґрунтуються на дії електронних і деформаційних сил каталізатора як активного твердого тіла і уявлення про геометричну відповідність розмірів і форм молекул реагуючих речовин з віддаленими активними групами (або центрами) на поверхні каталізатора.

В хімічній технології широко користуються законом Гесса, особливо у тих випадках, коли теплоту реакції не можна визначити експериментально. В технології електрохімічних виробництв дуже часто використовують закони Фарадея, Джоуля, Ома, Гесса та Кіргофа.