Главная  Показатели химического производства 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

показатели химического производства

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Техническое совершенство процесса или производства определяется его техническими показателями.

Производительность, или мощность производства, П определяет количество продукта, вырабатываемого в единицу времени, и обычно измеряется в тоннах в сутки (т/сут) или тысячах тонн в год (тыс.т/год), или килограммах в час (кг/ч).

Химическое производство работает 300-330 сут в году, т. е. за исключением времени на планово-предупредительные ремонты и возможные аварийные остановки. Таким образом,

П [т/сут] =0,ЗП [тыс.т/год].

При расчете часовой производительности принимают, что производство работает 8000 ч в году, т. е.

П [т/сут] = П [тыс.т/год]/8.

Расходный коэффициент АГопределяет расходы сырья, воды, топлива, электроэнергии пара на единицу произведенной продукции:

где Gjjj - затраты сырья, топлива, энергии при производстве продукта в количестве G.

Расходные коэффициенты могут измеряться в тоннах сырья на тонну продукта, в кубических метрах газа на тонну продукта, в киловатт-часах электроэнергии на тонну продукта и т. д. Расходный коэффициент отражает эффективность данной технологии по ресурсо- и энергосбережению по сырью и часто является определяющим показателем эффективности процесса.

Теоретический расходный коэффициент учитывает стехиометри-ческие соотношения, по которым происходит превращение исходных веществ в целевой продукт. Для этого используют стехиометрическое уравнение химического превращения



УдА + VgB + ... = VrR + VgS +

которое показывает, в каких соотношениях вещества вступают в химическое взаимодействие друг с другом. Если превратилось Л'д молей вещества А, то расходуется N{v/Vj) молей вещества В и образуется Лд(у^/Уд) молей продукта R и N{v/Vji) молей продукта S.

Практический расходный коэффициент учитывает производственные потери на всех стадиях процесса, а также побочные реакции, если они имеют место. Если Е^. - потери продукта (в долях от расходуемого количества), то

Выход продукта Е от теоретической величины является показателем совершенства процесса и показывает отношение количества полученного продукта G к его теоретическому количеству Сге^р, которое могло бы быть получено из этого же количества сырья при идеальной организации процесса:

Величину GfgQp определяют или из равновесного превращения исходного вещества при условиях процесса или по полному превращению исходного сырья в продукт (исключается образование побочных продуктов).

В определении выхода продукта учитывается неполнота превращения исходного вещества, а в определениии практического расходного коэффициента - как неполнота превращения, так и производственные потери исходного вещества.

1.2. О РАЗМЕРНОСТЯХ ВЕЛИЧИН

В РАСЧЕТАХ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

После того, как определены структура химико-технологической системы (ХТС) - элементы и связи между ними, описание элементов (математические модели аппаратов или балансовые соотношения) и их состояние, параметры входных или выходных потоков (которые зависят от постановки задачи расчета), можно переходить к расчету состояния ХТС (параметров потоков).

Подготовка данных - важнейший этап вычислений, от которых зависит достоверность конечных результатов.

Размерность используемых величин должна быть проверена на их совместимость в балансовых уравнениях - исходную информацию получают из разных источников с данными различной размерности. Материальный баланс чаще всего рассчитывают на расходы веществ в



час, причем количества измеряют в килофаммах (кг), тоннах (т), кубических метрах (м^), молях. Для материального баланса удобно использовать размерность потоков в массовых величинах (кг/ч, г/мин, т/ч и т. д.). Показатели химической реакции традиционно измеряют в молях. Задаваемые концентрации могут быть, например, в процентах или долях, но доля бывает массовая, молярная или объемная. Численно они различаются.

Есть основной способ проверки правильности использования размерностей: подставить в балансовое уравнение на место используемых величин их размерности. Если все в порядке, то все слагаемые уравнения должны получиться одинаковой размерности. В противном случае в каждый член уравнения надо вводить пересчетные коэффициенты:

десятичные приставки (кило-, деци-, милли- и др.);

единицы измерения (тонна, килофамм, год, час, секунда);

в виде физических и физико-химических констант (плотность р [г/л], молярная масса М [г/моль], молярный объем 22,4 [л/(г.-моль)], стехиометрический коэффициент v [моль] и др.). Они имеются в справочной литературе.

Безразмерные величины следует подставлять в их первоначальной размерности: вместо [доля] - [л/л] или [кг/кг]. Указывать в размерности нужно фазовое состояние: [моль/(л^.-фад)] или [кг/(л^-фад)] (индексы г, ж относятся соответственно к газовой и жидкой фазам). Обозначать в размерностях необходимо наименование компонента: Л^моль R], Л/д [г/моль А] и так далее. Вероятность ошибок значительно уменьшится, а несоответствие размерностей - распространенная ошибка в вычислениях.

Покажем это на примере смешения двух потоков - газа и жидкости - в испарителе. Газ состоит из компонентов А и В (например, воздух, содержащий пары воды). В смеситель входят газовый поток объемом F, [м^/ч] и концентрацией вещества А (пары воды) в нем - С j [объемная доля] и жидкий поток в количестве [mV4], содержащий только компонент А (вода в данном случае), который испаряется. Выходит поток объемом К с концентраций вещества А, равной С. Их определение входит в составление материального баланса смесителя. Баланс по потокам в целом и компоненту А следующий:

1 + 2= КС. (1.1)

Используем приведенные размерности входящих в эти уравнения величин и, подставив их в равенства (1.1), получим:

V, + V, = V ; [мЗ/ч] [мЗ/ч] [мЗ/ч]



[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2017
Разработчик – Евгений Андрианов