Основные технико-экономические показатели химических процессов

Для химической промышленности, как отрасли крупномасштабного материального производства, имеет значение не только технический, но и тесно связанный с ним экономический аспект, от которого зависит нормальное функционирование и развитие производства. Этот аспект рассматривает экономика химической промышленности, т.е. наука, изучающая уровень использования всех видов ресурсов химического производства и разрабатывающая на уровне его анализа наиболее эффективные пути и методы его организации и развития.

Важнейшим критерием, характеризующим совершенство химического производства, является его экономическая эффективность. Она зависит от мощностей технологических установок, используемых в производстве, на которых вырабатывается продукция, и от научного и технического уровня, на котором осуществляется технологический процесс.

Технико-экономический уровень химического производства определяется совокупностью технико-экономических показателей (ТЭП). К ним относятся расходные коэффициенты по сырью и энергии, селективность процесса, производительность, интенсивность работы аппарата, качество продукции, производительность труда, себестоимость продукции.

ТЭП производства зависят от ряда факторов, характеризующих состояние производства. К ним относятся: возраст предприятия (величина физического и морального износа), техническое состояние оборудования, степень автоматизации производства, квалификация кадров, уровень организации труда, прогрессивность используемых технологий.

ТЭП отражают возможность предприятия выпускать продукцию заданной номенклатуры и качества, удовлетворяющей требованиям заказчика (ГОСТ, ОСТ, ТУ), и в заданном количестве. Они являются критериями, позволяющими установить экономическую целесообразность организации данного производства и его рентабельность, а также сравнить по эффективности различные производства одного профиля. ТЭП используется для текущей оценки состояния производства, его планирования и обновления технической базы предприятия.

Расходным коэффициентом (РК) называется количество сырья и энергии каждого вида, затрачиваемое на производство единицы массы или объёма готовой продукции. По сырью РК выражается в т/т, нм³/нм³; по энергии, соответственно, в кВт·ч/т, кВт·ч/нм³.

Выход готового продукта определяется как отношение массы полученного продукта к массе сырья, затраченного на его производство. Для одностадийного производства, протекающего по схеме А → В, выход равен:

η_В = m_В / m_А

Если в основе процесса лежит химическая реакция, описываемая конкретным уравнением, то для много стадийного процесса по схеме А → В → D суммарный выход всего процесса равен произведению выходов кажлой стадии:

η_S = η_А · η_В …. · η_n

Если в основе процесса лежит химическая реакция, описываемая конкретным уравнением, то для необратимых реакций выход определяется как отношение массы, полученной на практике m_в(пр) к массе, теоретически возможной по стехиометрическому уравнению (m_в(теор))

η = m_в(пр) / m_в(теор)

Выход для обратимой реакции определяется как отношение практически полученной массы продукта к максимально возможной массе его, которая может быть получена в данных условиях производства.

Степенью превращения сырья (конверсии) называется отношение массы сырья, вступившего в химическое превращение, за время t, к исходной массе его (m_а0)

Х_а = m _а0 – m_at / m _а0

где: m_at - количество сырья, не вступившего в реакцию превращения за время t.

Выход продукта и степень превращения сырья выражаются в долях единицы или процентах.

Селективностью называется отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращённого сырья за время t. Селективность характеризует преобладание одного из направлений процесса, если превращение сырья приводит к образованию нескольких конечных продуктов.

                                                             В

А

              L

где: В – целевой продукт, то селективность по продукту В равна:

s_В = m_B / m_B + m_L или s_B = m_B / m _а0 + m_at.

Выход продукта, степень превращения и селективность характеризуют глубину протекания химико-технологического процесса, его полноту и направленность в сторону в сторону образования целевого продукта.

Производительностью называется количество произведённого целевого продукта или переработанного для его получения сырья в единицу времени:

П = m / t,

где: m – количество продукта, произведённого за время t.

Производительность может быть отнесена к отдельному аппарату, технологической линии, цеху, предприятию в целом. Максимально возможная в данных условиях производства производительность называется мощностью. Производительность и мощность выражаются в кг/ч, т/ч, нм³/сутки, т/год и т.д. в зависимости от масштабов производства.

Интенсивностью аппарата (машины, реактора) называется его производительность, отнесённая к единице величины, характеризующей размеры рабочей части аппарата – его реакционного объёма V или площади сечения S:

И = П / V или И = П / S.

Интенсивность – это критерий эффективности работы аппарата. Она позволяет сравнивать по эффективности аппараты разной мощности. Выражается интенсивность, соответственно в кг/м³ и кг/м².

Качеством продукции называется совокупность технических, эксплуатационных, экономических и других свойств, обуславливающих его пригодность для удовлетворения личных или производственных потребностей в соответствии с его назначением. Качество продукции измеряется системой показателей, охватывающих различные области использования продукции: надёжности, назначения, долговечности, эргономичности и др. Эти показатели задаются Государственными стандартами (ГОСТ) и техническими условиями (ТУ) на продукцию. Применительно к химической продукции их задачами являются помимо установления требований к качеству продукции, определение методов её производства, обеспечение единства методов и средств контроля качества.

Задача 1

Рассчитать, сколько потребуется универсального катионита КУ – 2, ёмкость поглощения которого 2,2 моль/кг, для обеспечения (без учёта регенерации) беспрерывной двадцатидневной работы фильтров производительностью 70080 м³ воды в год. Среднюю жёсткость исходной воды принять равной 6,1 ммоль/л.

Задача 2

Какой объём аммиака (при н.у.) необходим для получения сульфата аммония массой 1,5 т?

Запишем уравнение:

2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

На тонну сульфата аммония практически расходуется 0,97 тонны 70% серной кислоты и 0,27 тонны аммиака. Составим пропорцию:

1 т. (NH₄)₂SO₄ ————— 0,27 т. NH₃

1,5 т. (NH₄)₂SO₄ ————— x т. NH₃

х = 0,27 · 1,5 / 1 = 0,405 т.

Для производства 1,5 т. сульфата аммония требуется 0,405 т. аммиака.

Список литературы:

Соколов Р. С. Химическая технология: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений: В 2 т. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. – Т. 1: Химическое производство в антропогенной деятельности. Производство неорганических веществ. – 368 с.