7. Материальные расчеты. Их назначение, последовательность выполнения и представление результатов. (Соня)

Информации крайне много, поэтому главное будет выделено серым.

Цель материального расчета: определение затрат сырья для получения заданного

количества продукта, определение расходных коэффициентов по всем видам сырья, определение составов, объемов реакционных масс и отходов на каждой стадии процесса. Для стадии с емкостными аппаратами в материальном расчете определяется объем, соответствующий 1 тонне готового продукта ((V(i)* m^3)/на 1 тонну готового продукта (т.е. какой объем занимает 1 тонна готового продукта)) или какой-либо другой макро-характеристики процесса (н-р: 1000 л таблеток и т.д.)

Последовательность выполнения материального расчета для периодического процесса.

КРАТКО:

НЕ КРАТКО, но на всякий случай. После этого внизу есть предоставление результатов.

1. Определяют аппарат для основной стадии. Основная стадия – это первая стадия, связанная с химическими превращениями. В случае косметических и фармацевтических производств основной стадией является стадия получения готового продукта. Определяют объем аппарата V_a(1).

2. Определяют объем реакционной массы в аппарате:

где j - коэффициент заполнения.

Величина j зависит от режима работы аппарата:

j = 0.8 - 0.9 для хранилищ;

j = 0.7 – 0.8 для аппаратов при отсутствии вспенивания и кипения

j = 0.3 – 0.5 для аппаратов при наличии вспенивания и кипения

3. Рассчитывают загрузку основного компонента G_A в основной аппарат.

Предположим, что процесс представляет собой превращение исходного продукта А в конечный продукт К согласно стехиометрическому соотношению:

а(1)А →…… кК

На первой стадии протекают следующие реакции:

основная: а(1)А + в(1)В = с(1)С + d(1)D выход h₁

побочная: а(2)А + в(2)В = е(2)Е + d(2)D выход h₂

x_A – суммарная степень превращения вещества А;

y_A – содержание 100%-ного вещества А в техническом продукте;

y_B – содержание 100%-ного вещества В в техническом продукте.

Определяем теоретическое количество вещества А (100%-ное вещество А), необходимое для получения 1 тонны продукта К.

Определяем количество технического продукта

Предположим, что согласно регламентным данным объем реакционной массы V_p соответствует величина R_A^техн. Тогда для первой стадии можно определить удельный объем реакционной массы на 1 тонну готового продукта:

Определяем количество примесей в веществе А.

Определяем количество вещества А, расходуемое в химической реакции

Определяем количество непрореагировавшего вещества А.

4. Проводят расчет количеств остальных компонентов.

Исходя из регламентных данных и определенных выше величин G_A и G_A^техн, определяют величины G_В и G_В^техн, после чего рассчитывают количество примесей, вносимых с веществом В.

Расчет по основной реакции

Количество вещества В, расходуемое в реакции

Количество образовавшегося вещества C и D вычисляются по такой же формуле, только все B и b меняются на C и D соответственно.

Расчет по побочной реакции

Количество компонента В, расходуемое в реакции

Количество образовавшегося вещества Е и D вычисляются по такой же формуле, но B меняются на E и D соответственно.

Общее количество образовавшегося вещества D

Количество непрореагировавшего вещества В

Возможно протекание других побочных неучитываемых реакций, в результате которых образуются примеси неустановленного строения. Предполагается, что молекулярная масса этих примесей равна молекулярной массе исходного соединения. Тогда масса примесей может быть вычислена следующим образом:

Данные материального расчета сводятся в таблицу.

Согласно закону сохранения суммарная масса исходных продуктов должна равняться суммарной массе конечных продуктов.

Загрузка растворителей и катализаторов учитывается вначале в графе “Загружено”, а затем в графе “Получено”.