Вопрос № 3. Критерии оценки эффективности химического производства

Критерии оценки эффективности химического производства.

Для описания хода и оценки результатов процесса используется несколько величин.

Перерабатывающей способностью установки называется максимальное количество сырья (или, например, одного исходного вещества), которое можно переработать в данной установке в единицу времени.

Производительная способность (производительность) установки – это максимальное количество продукта, которое можно получить, в единицу времени в установке.

Степень превращения α определяется как отношение количества превращенного исходного вещества к количеству исходного вещества в питании:

α = (n₀ – n) / n₀ = (m₀ – m) / m₀ =(G₀ – G) / G₀

где величины с индексом «0» относятся к начальному моменту превращения, а величины без индекса – к конечному.

Когда исходные вещества берутся в стехиометрическом соотношении, степени превращения каждого из них одинаковы. Если исходные вещества вступают в реакции не в стехиометрическом соотношении, то значение, степени превращения α зависит от того, для какого вещества эта величина рассчитывается. Например, для вещества К

α _k = (n_k0 – n_k) / n_k0

Иногда безразмерную величину α умножают на 100 и выражают в процентах.

Пример. Предположим, что реакция взаимодействия этилена с водородом происходит по уравнению С₂Н₄ + Н₂ = С₂Н₆. Допустим, реагирует половина подведенного этилена. Когда этилен и водород берутся в стехиометрическом соотношении (по 1 моль)

α С₂Н₄ = (1 – 0,5) / 1 = 0,5

α Н₂ = (1 – 0,5) / 1 = 0,5

Если же смесь содержит 100% избытка водорода (на 1 моль этилена приходится 2 моль водорода), то

α С₂Н₄ = (1 – 0,5) / 1 = 0,5

α Н₂ = (2 – 1,5) / 2 = 0,25

Абсолютный выход А находится как отношение количества продукта m_p к количеству исходного вещества (или сырья) m_s, израсходованного для получения этого количества продукта:

А= m_p / m_s

Величина А может быть безразмерной, когда количества продукта и исходного вещества выражены в одних и тех же единицах, но может иметь также единицы измерения м³/кг, т/м³ и так далее.

Относительный выход W является мерой правильности проведения процесса. Он определяется как отношение количества продукта, полученного в действительности, к максимальному количеству продукта, которое можно получить теоретически из того же количества исходного вещества:

W = А /А_макс

Безразмерная величина W меньше единицы (иногда относительный выход умножают на 100 и выражают в процентах).

Производительность аппарата L – это количество продукта, полученного в аппарате (например, реакторе) в единицу времени:

L = QA

где Q – количество продукта, получаемое в единицу времени; А – выход.

Производительность установки, рассчитанная для всего процесса, - это количество продукта, получаемое на установке в единицу времени.

Общие основы химической технологии. Под ред. Романкова П.Г., Ленинград, Химия, 1977