Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Презентации / ХТ_ЛЕКЦИЯ3.pptx
Скачиваний:
65
Добавлен:
23.01.2022
Размер:
250.31 Кб
Скачать

ХИМИЧЕСКАЯ

ТЕХНОЛОГИЯ

Лекция №3

Технико-экономические показатели химической

технологии

Реагент – это полезный компонент сырья, который благодаря химическому процессу превращается в целевой продукт.

 

Технологический расчет сначала ведут по реагенту,

Практическая целесообразность и

 

а затем вычисляют загрузку сырья.

рентабельность всякого процесса

Для оценки качества ХТП используют

производства характеризуется

технико-экономическими показателями:

количественные технологические показатели:

G = G1 + G2 + G3

1.

Степень превращения сырья,

2.

Селективность образования и выход продукта,

G – сырье

3.

Производительность реактора или установки,

G1 – целевой продукт

4.

Интенсивность работы реактора или катализатора,

G2 – побочные продукты

5.

Расходные коэффициенты по реагентам, другим

G3 – отходы

веществам и энергии.

 

 

 

 

 

 

 

aA +bB = pP – основная реакция ХТП

 

Степень превращения (степень конверсии) реагента (Х) – это отношение количества превращенного реагента к введенному в реакционную систему количеству этого реагента. Количества реагента могут быть выражены в единицах массы, молях, в мольных потоках и, даже, в единицах объема, взятых при одинаковых

условиях.

 

 

;

X A

 

( N A N A )

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N A

GA

и G

 

 

 

 

0

 

A

– массы введенного и непрореагировавшего реагента А,

0

 

 

 

 

 

 

N A и N A

– те же величины, выраженные в молях

2

 

 

0

 

 

Теоретический расходный коэффициент ( стех )

Практический расходный коэффициент

 

 

 

 

 

GA

 

 

 

 

 

GP

 

 

 

 

 

0

 

 

GA

и Gстех – массы реагента и продукта из

 

 

0

P

уравнения реакции

 

 

 

 

MA

и MP

молекулярные массы реагента и продукта

 

Практический расходный коэффициент

а

и р

стехиометрические коэффициенты.

 

отражает реальный расход поступившего в

 

 

 

 

 

процесс сырья на единицу массы продукта, т.е.

 

 

Расходные коэффициенты по сырью

К основным показателям ХТП относятся расходные коэффициенты, характеризующие затраты

 

 

сырья, воды, топлива, электроэнергии, пара на единицу массы целевого продукта.

В связи с большим вкладом затрат на реагенты (сырье) в себестоимость продуктов в химической технологии особое значение имеют расходные коэффициенты по реагентам

Теоретический расходный коэффициент

его рассчитывают как отношение массы

характеризует минимальный расход сырья на

поступившего в процесс сырья к массе

единицу массы продукта

получившегося продукта GР.

 

Практический расходный коэффициент по реагенту можно найти, зная теоретический расходный коэффициент и выход целевого продукта по этому реагенту:

A

 

стехA

P

 

P

 

 

 

где PA – выход Р по реагенту А в долях единицы.

A

 

 

 

P

 

3

Выход продукта – отношение количества практически получаемого продукта к теоретически возможному (выход по сырью):

 

Gпр

Gт – определяют из равновесного превращения исходного

 

 

100% вещества или по полному превращению исходного сырья в

Gт

 

продукт (исключается образование побочных продуктов).

 

 

Для простых реакций выход по сырью прямопропорционален общей концентрации.

Для основной реакции химико-технологического процесса выходы продукта Р на реагенты А и В выражаются формулами:

PA

NP a

PB

NP b

NA p

 

 

 

N

B

p

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

где Np, NA0, NB0 количества молей продукта Р, полученное в реакции, и

реагентов А и В, введенные в реакционную систему, соответственно, а, b и p – стехиометрические коэффициенты реакции

4

Селективность – это отношение количества полученного практически продукта, к количеству этого продукта, которое должно было быть получено из прореагировавшего количества реагента в соответствии со стехиометрией реакции, по которой образуется этот продукт. Если продукт образуется по нескольким реакциям, то селективность, как правило, рассчитать нельзя

A

 

 

NP a

 

интегральная

B

 

 

NP b

P

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

( NB

NB ) p

( N A

N A

) p

 

 

селективность

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

Дифференциальая селективность – это отношение скорости расходования реагента А на образование продукта Р к суммарной скорости превращения А.

'PA rA P

 

rP a

 

rP a

– скорость расходования А на образование Р

 

 

p

 

rA

 

rA p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество готовой продукции

 

 

Производительность аппарата П

 

должно удовлетворять требованиям

 

количество готового продукта фактически

 

ГОСТ и характеризуется содержанием

 

вырабатываемого данным аппаратом в единицу

 

основного вещества и посторонних

 

 

 

времени при данном расчете процесса

 

примесей и зависит в первую очередь

 

 

 

производства: (кг/ч, т/ч, м3/ч)

 

от характера побочных реакций и

 

 

 

 

 

степени очистки исходных и конечных

 

 

 

 

 

продуктов.

 

 

 

 

G – масса (или объем) продукта, полученная за

 

 

 

 

 

 

 

 

время t

5

 

 

 

 

 

 

 

Мощность – максимальная производительность аппаратуры. W Пмах

Интенсивность работы процесса или аппарата – производительность отнесенная к единице полезного объема или рабочей поверхности аппарата. Обычно производительность относят к объему аппарата V или к площади его сечения S:

I VП (кг/м3 ч), I ПS (кг/м2 ч)

В каталитических процессах рассчитывают интенсивность работы катализатора, для чего массу полученного за единицу времени целевого продукта относят к объему катализатора Vk:

I П

(кг/м 3 ч)

Vk

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

Производительность труда – количество

 

 

Себестоимость продукции – это

вырабатываемой продукции в единицу

 

 

сумма затрат в денежном выражении на

времени на одного рабочего.

 

 

единицу продуктов в конкретном

увеличение интенсивности труда

 

 

производстве. (заготовка и хранение

увеличение интенсивности процесса:

 

 

сырья и топлива, оплата труда

- рационализация

 

 

работников, оплата энергии,

- введение более совершенных методов

 

 

амортизация оборудования и

- увеличение количества сырья

 

 

помещений). Себестоимость тем ниже,

- уровень технической культуры

 

 

чем выше производительность.

Балансы производства

1. Материальный баланс

Материальный баланс ХТП является следствием закона сохранения массы вещества. Это означает, что масса веществ, поступивших на технологическую операцию - приход, равна массе полученных веществ - расходу. Материальный баланс должен соблюдаться для ХТП всех типов, синтеза, разделения, очистки целевых продуктов. Данные о материальном балансе позволяют дать оценку целесообразности осуществления процесса в заданных условиях. Эти данные нужны как при проектировании новых, так и при анализе работы существующих производств. По данным материального баланса рассчитывают технологические показатели процесса: выход целевого продукта, степень превращения сырья, селективность процесса, расходные коэффициенты по сырью и т.д. Материальный баланс является необходимым элементом при расчете энергетического и эксергетического балансов.

три основные формы составления материального баланса:

Мистема уравнений,

Таблица

Поточная диаграмма

7

Уравнение материального баланса в общем виде:

GAO + GBO + ... = GR + ...+ GD +...+ GA + GB + G

GAO, GBO – массы исходных реагентов (сырья).

Невязка баланса является

следствием потерь сырья и

GR масса целевого продукта,

продуктов при проведении

GD масса побочного продукта,

процесса, неточности

GА, GВ массы не прореагировавших веществ,

эксперимента и расчета, а

G – невязка баланса.

также принятых допущений.

 

 

Таблица материального баланса

 

Приход

 

 

Расход

 

 

Наименование

Масс.

% масс.

Наименование

Масс.

% масс.

 

 

ед.

 

 

ед.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реагент А

...

...

Целевой

...

...

 

 

 

 

продукт R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реагент В

...

...

Побочный

...

...

 

 

 

 

продукт D

 

 

 

 

 

 

Реагент А

...

...

 

 

 

 

(остаток)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реагент В

...

...

 

 

 

 

(остаток)

 

 

 

 

 

 

Невязка

...

...

 

Всего

...

100

Всего

...

100

8

Поточная диаграмма материального баланса:

Поточная диаграмма это блок-схема. Материальные потоки изображают в виде полос, ширина которых пропорциональна массе в выбранном масштабе. Основным преимуществом данного способа изображения является его наглядность.

1

 

СИНТЕЗ

 

АММИАКА

2

КОНДЕНСАЦИЯ И СЕПАРАЦИЯ

3

4

Поточная диаграмма колонны синтеза аммиака: 1 - свежий газ;

2 - циркулирующий газ;

3 - жидкий аммиак и растворенные в нем газы;

4 - отдувочные газы

9

2. Энергетический (тепловой) баланс

Составляется на основе закона сохранения энергии. Наиболее распространенные статьи:

1.Тепловой эффект химической реакции: экзотермических веществ – приход; эндотермических веществ – расход;

2.Физическое тепло (теплосодержание) исходных веществ – приход или конечных –

расход продуктов:

Q c m t

 

с– теплоемкость вещества

3.Теплота, вносимая из вне если нагреваем – приход; охлаждаем – расход;

4.Потери в окружающую среду:

Qприхода Qрасхода

2. Экономический баланс

Выражен в денежном эквиваленте. Составляется на основе материального и энергетических балансов; бух. Отчетах о стоимости сырья, заработной платы. Рассчитывают себестоимость и сравнивают рентабельность производств.

10

Соседние файлы в папке Презентации