Тема 3 критерии оценки эффективности химического производства

Экономическая эффективность является важнейшим критерием хими­чес­кого производства. Она зависит от мощности технологических установок, от научного и технического уровня, на котором осуществляется производ­ственный процесс и от других факторов.

3.1. Технико-экономические показатели (тэп)

Совокупность технико-экономических показателей определяет уровень химического производства. К ним относятся расходные коэффициенты сы­рья, энергии, выход целевой продукции и степень превращения сырья, селек­тивность процесса, производительность, интенсивность работы установки, качество товарного продукта, производительность труда и себестоимость продукции.

ТЭП зависит от ряда факторов, определяющих состояние производства. Среди них необходимо отметить возраст промышленной установки, опреде­ляющий физический и моральный износ, техническое состояние оборудо­вания, уровень автоматизации производства, квалификация кадров, уровень организации труда, прогрессивность используемых технологий.

ТЭП отражают возможность производства выпускать продукцию, удов-ле­творяющую требования стандарта и заказчика, и в заданном объеме. ТЭП яв­ляются критериями, позволяющими оценить экономическую целесо­об­раз­ность организации данного производства и его рентабельность, а также срав­нивать эффективность различных производств одного профиля. ТЭП исполь­зуют для текущей оценки состояния производства, его планирования и тех-ни­чес­кого совершенствования.

Расходным коэффициентом (РК) называют количество сырья или энер­­гии каждого вида, затрачиваемое на производство единицы массы или объема данной продукции. По сырью РК выражают в т / т, нм³ / т, нм³ / нм³, по энергии – соответственно в кВт · ч / т или кВт ^. ч / м³.

Степень превращения (конверсия) – это доля исходного реагента А, вступившего в реакцию.

Х_р= . (3.1)

где: _А,а – количество реагента, не вступившего в реакцию;

т_А,0 – количество реагента, поданного в реакцию.

Выход готового продукта – это отношение реально полученного количества к максимально возможному его количеству, которое могло быть получено при данных условиях осуществления химического процесса. Для простого одностадийного процесса, протекающего по схеме А В, выход равен:

(3.2)

Если химическая реакция протекает в несколько стадий, например, по схеме А В С, то общий выход равен произведению выходов на каждой стадии:

= . (3.3)

Если в основе технологического процесса лежит необратимая химичес­кая реакция, то выход определяется как отношение количества вещества, по­лу­ченного практически, к теоретически (максимально) возможному количеству:

. (3.4)

Для простых необратимых реакций выход продукта и степень превращения сырья совпадают. Но для других типов химических реакций эти критерии эффективности производства отличаются.

Выход продуктов и степень превращения сырья измеряют либо в процентах, либо в долях единицы.

Селективностью (полной селективностью) называют отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на все реакции (целевую и побочные) за время .

S = т_ц / Σт_{ц + п}. (3.5)

Селективность, также, как выход и конверсия, измеряют в относительных единицах или в процентах.

Выход продукта, степень превращения и селективность характеризуют глубину протекания химико-технологического процесса, его полноту и на­пра­в­ленность в сторону образования целевого продукта. Между ними существует простая связь:

= S ^. X_А (3.6)

Следовательно, выход целевого продукта пропорционален селективности процесса и конверсии реагента.

Равенство (3.6) справедливо для параллельных практически необратимх реакций, например:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O; (3.7) 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O. (3.8)

Здесь целевым продуктом является оксид азота NO.

Для параллельных обратимых реакций уравнение (3.6) приобретает следующий вид:

= S ^. X_А/Х_{А, с}, (3.9)

где Х_{А, с} – равновесная степень превращения реагента А.

Производительность – это количество произведенного целевого про­дук­та или переработанного для его получения сырья в единицу времени:

П = . (3.10)

где п – количество продукта (сырья), произведенного (переработанного) за время .

Производительность относят к отдельному аппарату, потоку, техноло­ги­­ческой линии, цеху, производству и предприятию в целом. Максимально воз­можная производительность по данной технологии называется мощно­стью. Производительность и мощность выражают в кг / ч; т / ч; нм³ / сутки; т / год и т.д. в зависимости от масштабов производства.

Интенсивностью аппарата (реактора) называют его производитель­ность, отнесенную к единице величины, характеризующей размеры рабочего пространства аппарата – реакционного объема V или площади сечения S

I = (3.11а) или

I = . (3.11б)

Интенсивность – это критерий эффективности работы аппарата. Она позволяет сравнивать по эффективности аппараты различной мощности. Измеряется в кг / м³ (т / м³) и кг / м²( т / м²).

Иногда применяют термин интенсивность работы катализатора, который определяют как отношение производительности реактора, отнесенной к единице объема катализатора:

I = . (3.11.в)

Качеством продукции называют совокупность технических, эксплуата­ционных, экономических и других свойств, обуславливающих его пригод­ность для удовлетворения потребностей заказчика в соответствии с его наз­на­чением. Качество продукции измеряется системой показателей, охватыва­ющих различные области использования продукции: надежности, долговеч­ности, назначения, эргономичности и др. Эти условия задаются Государ­ственными стандартами (ГОСТ) или техническими условиями (ТУ).