Технологические критерии оценки эффективности химико-технологического процесса
Об эффективности осуществления любого промышленного процесса судят прежде всего по экономическим показателям, таким, как приведенные затраты, себестоимость продукции и т.д. Естественно, что окончательная оценка эффективности химико-технологического процесса выводится из этих критериев. Однако они характеризуют весь процесс в целом, его конечный результат, не входя в детальное рассмотрение внутренней сущности, особенностей процесса. Для оценки эффективности отдельных этапов процесса необходимо помимо общих экономических показателей использовать такие критерии эффективности, которые более полно отражали бы химическую и физико-химическую сущность явлений, происходящих в отдельных аппаратах технологической схемы. В качестве таких показателей принято, прежде всего, использовать степень превращения исходного реагента, выход продукта, селективность. Они с разных сторон характеризуют полноту использования возможностей осуществления конкретной химической реакции. Степень превращения.Степень превращения реагента показывает, насколько полно в химико-технологическом процессе используется исходное сырье. Степень превращения—это доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию, которая рассчитывается как отношение количества прореагировавшего вещества к его исходному количеству: , (3.1) где Ni1 - количество реагента i в исходной реакционной смеси; Ni2 — количество реагента i в реакционной смеси, выходящей из аппарата; ΔNi— изменение количества реагента i в ходе химической реакции. Чаще всего в химической реакции участвует не один, а два реагента (или даже больше). Степень превращения может быть рассчитана по первому, второму или третьему реагенту, причем в общем случае не обязательно получаются равные результаты. Если протекает реакция aA + bB = cC + dD, (3.2) где А, В – исходные реагенты; C, D – продукты реакции, a, b, c, d – стехиометрические коэффициенты, то в соответствии с ее стехиометрическим уравнением изменения количеств ее участников ΔNi связаны между собой следующими соотношениями: (3.3) степени превращения веществ А и В можно выразить формулами: ; , (3.4) используя соотношение (3.3), можно выразить ХВ через ХА. Выход продукта.Степень превращения характеризует эффективность проведения процесса с точки зрения использования исходного сырья, но этой величины не всегда достаточно для характеристики процесса с точки зрения получения продукта реакции. Поэтому вводят еще один критерий эффективности — выход продукта. Выход продукта (относительный)—отношение реально полученного количества продукта к максимально возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления химической реакции. Обозначим выход продукта Ф, тогда для модельной реакции (3.2) выход продукта С: , (3.5) где NC2 количество реально полученного продукта С; NCmax- максимально возможное количество продукта при данных условиях. Величина NСmaxв уравнении (3.5) зависит от типа осуществляемой химической реакции и может принимать разные значения. Например, максимальное количество продукта С может быть получено при условии полного превращения реагента А, тогда Ф называется выходом по компоненту А и рассчитывается по формуле: , (3.6) или при условии полного превращения реагента В, тогда Ф называется выходом по компоненту В: . (3.7) Селективность.Выход продукта характеризует полученный результат, как долю от предельно возможного. Целесообразно оценить и реальную ситуацию, т. е. дать количественную оценку эффективности целевой реакции по сравнению с побочными взаимодействиями. Критерием для такой оценки является селективность. Селективность выражается в долях единицы или процентах. Полная, или интегральная, селективность — это отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на все реакции (и целевую, и побочные) Мгновенной, или дифференциальной, селективностью называют отношение скорости превращения исходных реагентов в целевой продукт к суммарной скорости расходования исходных реагентов. Производительность – это количество продукта, полученное за единицу времени. В зависимости от того в каких единицах измерения выражено количество продукта различают мольную (П), массовую (П´) или объемную (П´´) производительность. Для реакции (3.2) производительность по продукту С в случае проведения непрерывного процесса можно рассчитать: П = NC2 - NC1 (кмоль/ч); (3.8) П´ = GC2 - GC1 (кг/ч); (3.9) П´´ = VC2 - VC1 (м3/ч), (3.10) где NC1, NC2 (кмоль/ч) – мольные потоки продукта С на входе и на выходе из реактора; GC1, GC2 (кг/ч) - массовые потоки; VC1, VC2 (м3/ч) – объемные потоки. В случае проведения периодического процесса: П = NC /τ (кмоль/ч); (3.11) П´ = GC /τ (кг/ч); (3.12) П´´ = VC /τ (м3/ч), (3.13) где NC (кмоль) – количество, GC (кг) – масса, VC (м3) – объем полученного продукта С, соответственно; τ – время (ч). Интенсивность –это отношение производительности к какой-либо величине, характеризующей размеры аппарата: I = П/V; I´ = П/S, (3.14) где V – объем аппарата, при этом интенсивность измеряется в кг/(ч·м3); S – площадь сечения аппарата, при этом интенсивность измеряется в кг/(ч·м2). Расходные коэффициенты по сырью (Аi) относятся к технико-экономическим показателям и характеризуют количество каждого вида сырья, израсходованного на получение 1 т (кг) целевого продукта. Единицей измерения расходного коэффициента является тонна сырья на тонну продукта (т/т; кг/кг). Различают теоретический Аiт и фактический Аiф расходные коэффициенты. Теоретические коэффициенты рассчитывают из уравнения реакции, используя молекулярные массы реагентов и продуктов и стехиометрические коэффициенты. Для реакции (3.2) теоретический расходный коэффициент вещества А по продукту С будет: , (3.15) где МА, МС – молярные массы веществ А и С; a, c – стехиометрические коэффициенты. Фактические расходные коэффициенты находят из данных материального баланса, поделив количество i-го сырья на количество полученного продукта или по формуле: , (3.16) где ХА – степень превращения вещества А; ZА – мольная доля (концентрация) вещества А в исходном сырье.
4.Общие закономерности химических процессов.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2312)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |