Показатели химического производства и химико-технологического процесса

Эффективность любого химического производства оценивается рядом технологических, экономических, эксплуатационных и социальных показателей.

Технологические показатели. В качестве технологических показателей, которые отражают физико-химическую сущность явлений, происходящих при том или ином химико-технологическом процессе, принято использовать, прежде всего, следующие:

- расходные коэффициенты;

- степень превращения исходных реагентов;

- селективность;

- выход продукта;

- производительность (мощность);

- интенсивность процесса;

- удельные капитальные затраты;

− качество продукта.

Они с различных сторон характеризуют степень использования сырья и энергии для осуществления конкретной химической реакции.

Удельные капитальные затраты – затраты на оборудование, отнесенные к единице его производительности. Для организации производства необходимы единовременные затраты на аппараты, машины, трубопроводы, сооружения и прочее, т. е. капитальные затраты. Этот технический показатель характеризует эффективность организации процесса и производства в целом, совершенство используемых конструкций и выражается в натуральных величинах (например, [тонна металла/1000 тонн продукта в сутки]) или в денежном выражении.

Качество продукта определяет его потребительские свойства и товарную ценность и оценивается разными характеристиками, такими как содержание (состав и количество) примесей, физические и химические показатели, внешний вид и размеры, цвет, запах и т. д. Устанавливается следующими документами: СТБ, ISO 9001, ГОСТ, ТУ, сертификатом качества.

Экономические показатели. Данные показатели определяют экономическую эффективность производства. К ним относятся себестоимость продукции, производительность труда и др.

Себестоимость продукции – суммарные затраты на получение единицы продукта. В себестоимость входят следующие расходы: затраты на сырье, энергию, вспомогательные материалы, капитальные затраты, оплата труда работников и др.

Производительность труда – количество продукции, произведенное в единицу времени в пересчете на одного работающего. Данный показатель характеризует эффективность производства относительно затрат труда.

Экономические показатели рассчитываются на основе технологических показателей. Некоторые из них (производительность, расходные коэффициенты, удельные капитальные затраты) можно представить в денежном выражении. В данном случае такие показатели называют технико-экономическими.

Эксплуатационные показатели. Эти показатели характеризуют изменения, возникающие в химико-технологическом процессе при появлении отклонений от регламентированных условий и состояний. Основными эксплуатационными показателями являются надежность, безопасность функционирования, чувствительность, управляемость и регулируемость.

Надежность характеризуют средним временем безаварийной работы либо числом аварийных остановок оборудования за определенный отрезок времени.

безопасность функционирования – вероятность нарушений, приводящих к нанесению вреда или ущерба обслуживающему персоналу, оборудованию, населению, окружающей среде.

Чувствительность к нарушениям режима и изменению условий эксплуатации определяется отношением изменения показателей процесса к этим изменениям.

Управляемость и регулируемость характеризуют возможность поддерживать показатели процесса в допустимых пределах, определяют величину допустимых изменений условий процесса.

Социальные показатели. Названные показатели определяют комфортность работы на данном производстве и его влияние на окружающую среду.

Безвредность обслуживания следует из сопоставления санитарно-гигиенических условий для обслуживающего персонала с соответствующими нормами по загазованности, запыленности, уровню шума и т. д.

Степень механизации и автоматизации определяет долю ручного и тяжелого труда в эксплуатации производства.

Экологическая безопасность характеризует степень воздействия производства на окружающую среду и экологическую обстановку в регионе.

4. Сырьевая и энергетическая подсистемы химико-технологической системы. (Самостоятельное изучение)

Вопросы:

1) Классификация сырья, запасы сырья и энергии, вторичные материальные и энергетические ресурсы.

2) Рациональное и комплексное использование сырьевых ресурсов.

3) Принципы обогащения сырья.

4) Использование воды и воздуха в промышленности. Промышленная водоподготовка.

5. Общие принципы разработки и создания химико-технологических систем

(Основные этапы создания химико-технологических процессов. Классификация моделей химико-технологических систем. Функциональная, структурная, операторная, технологическая схемы. Типы технологических связей.).

Основные этапы создания химико-технологических процессов.

Рисунок 1.2. Этапы разработки промышленного процесса

Выделенные элементы схемы подразделяются на две большие группы: научно-исследовательские работы (нир) и опытно конструкторские работы с проектированием (окр). В соответствии с данным планом работ осуществляется деятельность отраслевых научно-исследовательских и проектных институтов, соответствующих подразделений фирм и предприятий.

Классификация моделей химико-технологических систем.

ХТС есть модель химического производства. Модели ХТС можно разделить на две группы: описательные (формулы, уравнения) и графические (схемы и другие графические изображения). В каждой группе можно выделить несколько видов моделей, различающихся по форме и назначению:

описательные: химическая, операционная, математическая модели;

графические: функциональная, технологическая, структурная, специальные модели.

Химическая модель (схема):

Она представлена основными реакциями (химическими уравнениями0, описывающими осуществление переработки сырья в продукт.

примеры

приведенные химические схемы, представленные в виде стехиометрических уравнений, отражают последовательность химических превращений сырья в продукт. Однако химический процесс не ограничивается

Операционная модель представляет основные стадии (операции) переработки сырья в продукт, в том числе обеспечивающие протекание основных превращений.

Функциональная модель (схема) строится на основании химичесой и операционной и наглядно отображает основные стадии химико-технологического процесса и их взаимосвязь. каждая стадия изображается в виде прямоугольника, связь – линии между ними.

пример

Цифры на схеме соответствуют стадиям операционной модели. По схеме можно определить какие операции осуществляются и в какой последовательности. Представление о сновных операций ХТП в виде функциональной схемы весьма удобно для ее понимания. Она дает общее представление о функционировании ХТС и служит предпосылкой для аппаратурного оформления и более детальной разработки ХТС.

Структурная модедь (схема) включает элементы ХТС в виде простых геометрических фигур (прямоугольников кругов). Изображение даже сложных ХТС весьма наглядно, что позволяет легко составлять математическое описание, менять положение элементов, проводить автоматизированное проектирование.

Технологическая модель(схема) – это графическое изображение процессов, происходящих в соответствующих аппаратах. Технологическая схема дает представление (в отличие от предыдущих) о конструкции и размерах аппаратов и реакторов. В технологической схеме каждый элемент () имеет общепринятое изображение, соответстветствующее его внешнему виду. Связи изображаются линиями со стрелками или в виде трубопроводов. Нередко расположение аппаратов на тех схеме соответствует их примерной расстановке в цехе. На тех схеме могут быть приведены краткие данные о параметрах процесса.

Рисунок 1.3. – Типы соединения элементов процесса в схему:

а – последовательное; б – параллельное; в – обводное (байпасное);

г – рециркуляционное; д – сложное (комбинированное).