3.3. Эксплуатационные показатели
Эксплуатационные показатели определяют влияние отклонений от регламентированных условий и состояний, возникающих при работе производства, на показатели процесса, возможность управления ими.
Надёжность характеризуют средним временем безаварийной работы либо числом аварийных остановок оборудования или производства в целом за определённый промежуток времени. Этот показатель зависит от качества используемого оборудования и правильности его эксплуатации и обслуживания.
Безопасность функционирования – вероятность нарушений, приводящих к нанесению вреда или ущерба обслуживающему персоналу, оборудованию, а также окружающей среде, населению.
Чувствительность к нарушениям режима и изменению условий эксплуатации определяется отношением изменения эксплуатационных показателей к этим отклонениям.
Управляемость и регулируемость характеризуют возможностью поддержания показателей процесса в допустимых пределах. Эти показатели определяют величину допустимых изменений условий процесса и управляющих параметров, обеспечивающих поддержание показателей процесса в допустимых условиях.
3.4. Социальные показатели
Социальные показатели определяют комфортность работы на данном производстве и его влияние на окружающую среду.
Безвредность обслуживания оценивается сопоставлением санитарно-гигиенических условий для обслуживающего персонала с соответствующими нормами по загазованности, запылённости, уровню шума.
Степень автоматизации и механизации определяет долю ручного и тяжёлого труда в производстве.
Экологическая безопасность – степень воздействия производства на окружающую среду и экологическую обстановку в регионе.
Перечень основных показателей химического производства свидетельствует о том, насколько высоки требования к качеству его разработки, проектирования, создания и эксплуатации. Нередко достижение наилучших результатов по каждому из этих требований вступает в противоречие друг с другом. Необходимы компромиссные решения. Поэтому инженер-технолог должен обладать не только обширными разносторонними знаниями, но и высокой культурой.
Экономическая эффективность является важнейшим критерием химического производства. Она зависит от мощности технологических установок, от научного и технического уровня, на котором осуществляется производственный процесс, и других факторов.
3.5. Материальный и энергетический баланс химического производства
Все количественные расчеты, выявляющие эффективность производства базируются на материальном и энергетическом балансах. Они составляются на основе материально-потоковых графов, отражающих перемещение и трансформацию всех материальных участников технологического процесса. В ходе химического процесса происходит непрерывное движение и изменение природы принимающих в нем участие веществ. Поэтому любое химическое производство можно рассматривать как совокупность материальных потоков участвующих в нем компонентов сырья, промежуточных и побочных продуктов, целевого продукта и отходов производства.
Материальный поток – это графическое изображение движения и изменения веществ, участвующих в химико-технологическом процессе. Материальный поток выражают в виде материально-потокового графа (МПГ) процесса, то есть графической схемы, в котором отражены природа вещества, направление его движения, изменение агрегатного состояния. В МПГ различают «узлы» (аппараты и машины) и «ребра», перемещающиеся в процессе вещества. Фрагмент такого материально-потокового графа, изображенного на примере процесса обжига железного колчедана, протекающего в избытке воздуха по реакции (3.12) показан на рисунке 3.1 (буквой «П» обозначены примеси).
4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. (3.12)
Рис. 3.1. Материально-потоковый граф процесса обжига
железного колчедана
Материальные потоки могут быть трех видов:
– расходящиеся, где число продуктов в результате процесса возрастает;
– сходящиеся, где число продуктов в результате процесса уменьшается;
– перекрещивающиеся, когда число продуктов в процессе не меняется.
На основе анализа материально-потокового графа составляется материальный баланс процесса, являющийся базой для дальнейших расчетов.
Материальный баланс – это выражение закона сохранения массы, применительно к химико-технологическому процессу: масса веществ, поступивших в процесс, равна массе веществ, получившихся в результате процесса. Статьями прихода и расхода в материальном балансе являются компоненты сырья, возвратное (циркулирующее) сырье, примеси в сырье, целевой продукт, побочные продукты, отходы производства и потери.
Материальный баланс составляется на отдельный аппарат или на установку в целом в единицах массы, отнесенных к единице времени. Результаты расчетов обычно оформляются в виде таблицы.
На основе материального баланса рассчитываются расходные коэффициенты, определяются размеры аппаратов и оптимальные параметры технологического процесса.
В основе энергетического (теплового) баланса лежит закон сохранения энергии, согласно которому сумма энергий всех видов в замкнутой системе постоянна. Тепловой баланс, как частный случай энергетического, наиболее распространен в химической технологии.
Статьями прихода и расхода в тепловом балансе являются тепловые эффекты реакций, теплоты фазовых переходов, теплосодержание веществ, участвующих в химико-технологическом процессе, теплоты, подводимые к системе извне и выводимые из процесса, и тепловые потери.
Теплоты, входящие в тепловой баланс, рассчитываются по известным формулам.
Тепловой баланс составляется по результатам материального баланса на единицу производимого продукта или в единицу времени. Данные теплового баланса применяются для расчета расхода теплоносителя или хладагента, расчета площадей поверхностей теплообмена и расчета оптимального теплового режима работы аппаратов.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные технические показатели химического производства и дайте им определения.
2. Сравните понятия «производительность» и «интенсивность процесса».
3. Дайте определения понятиям «основные и оборотные фонды предприятия», «себестоимость продукции», «производительность труда».
4. Дайте определения эксплуатационным показателям.
5. Что определяют социальные показатели?
6. Что такое материальный поток и материально-потоковый граф?
7. Что такое материальный баланс процесса?
8. Что такое тепловой баланс?