Требования к химическому производству, показатели химического производства и процесса. (Тема 2-3)

1. Тема 2 и 3

•Требования к химическому
производству, показатели хим.
производства и хим. процесса
• Исследование химического
процесса
• Математическое моделирование
химических процессов

2. Требования к химическому производству

• Возможность получения в
необходимом количестве целевого
продукта нужного качества.
• Экологическая безопасность.
• Безопасность и надежность
эксплуатации.

3. Требования к химическому производству

• Рациональное использование
сырья и энергии.
• Рациональное использование
трудовых ресурсов.

4. Основные группы показателей, определяющие полезности и эффективности химического производства и химического процесса

• Технические
• Экономические
• Эксплуатационные
• Социальными

5. Технические показатели химического производства

• Производительность (мощность)
производства – количество получаемого
продукта или количество
перерабатываемого сырья в единицу
времени
• Расходный коэффициент показывает
количество затраченного сырья,
материалов или энергии на
производство единицы продукта

6. Технические показатели химического производства

• Выход продукта – отношение реально
получаемого количества продукта из
использованного сырья к максимальному
количеству, которое теоретически можно
получить из того же количества сырья.
Интенсивность процесса – количество
перерабатываемого сырья или образуемого
продукта П (м3/ч) в единицу времени в
единице объема реактора Vр.

7. Технические показатели химического производства

• Объемная скорость подачи сырья (для
непрерывных реакторов) объем исходной смеси,
подаваемой в единицу реакционного объема в
единицу времени
Качество продукта определяет его
потребительские свойства и товарную ценность и
оценивается разными характеристиками:
содержание (состав и количество) примесей,
физические и химические показатели, внешний
вид и размеры, цвет, запах и пр. Определяется
ГОСТ, ТУ, сертификатом качества.

8. Технические показатели химического процесса

• Степень превращения (конверсии) —
доля превращенного исходного вещества от
его первоначального количества;
характеризует полноту превращения
исходного вещества в химическом процессе и
определяется как отношение превращенного
реагента к его первоначальному количеств

9. Технические показатели химического процесса

Селективность процесса:
• доля превращенного исходного сырья,
израсходованного на образование заданного
вещества
или
• отношение количества реально полученного
продукта к его теоретическому количеству,
которое могло бы образоваться из
превращенного исходного вещества при
отсутствии побочных реакций

10. Технические показатели химического процесса

• Дифференциальная селективность
представляет собой долю превращенного
исходного реагента, израсходованного на
образование данного продукта при
бесконечно малом изменении состояния
системы; характеризует селективность
процесса в каждый данный момент времени.
Интегральная селективность — доля
превращенного исходного реагента,
израсходованного на образование данного
продукта , за время протекания процесса .

11. Технические показатели химического процесса

• Выход продукта в химическом
процессе может быть определен как
произведение двух показателей:
Fk Fi Fi
В хS
F0 Fk F0

12. Технические показатели химического процесса

• Коэффициент рециркуляции

13. Технические показатели химического процесса

• Скорость химического процесса
показывает, на сколько быстро
происходит превращение в единицу
времени и является результатом числа
элементарных актов реакции,
протекающих за единицу времени в
единице объема фазы или поверхности
раздела

14. Технические показатели химического процесса

• Скорость превращения вещества —
изменение (убыль или прирост)
количества компонента реакционной
смеси за единицу времени в единице
реакционного пространства
dmi
Wi
,
V d
dСi
Wi
,
d

15. Технические показатели химического процесса

• Скорость химической реакции
r = Wi/ i
• Истинная или мгновенная скорость
реакции - скорость, определяемая за
бесконечно малый отрезок времени dτ
Суммарная или средняя скорость
реакции - скорость протекания химической
реакции за время , необходимое для
достижения нужной степени превращения
C0 x
исходного вещества
rc

16. Технические показатели химического процесса

• При постоянной температуре скорость
химической реакции прямо
пропорциональна произведению
концентраций реагирующих веществ в
степенях, равных порядку реакции по
данному компоненту
r kC A C B

17. Экономические показатели химического процесса

• Себестоимость продукции
• Производительность труда
• Механизация
• Автоматизация
• Удельные капитальные затраты

18. Эксплуатационные показатели химического процесса

• Надежность
• Безопасность функционирования
• Чувствительность к нарушениям
режима и изменению условий
эксплуатации
• Управляемость и регулируемость

19. Другие показатели химического процесса

• Социальные
• Безвредность обслуживания
• Степень автоматизации и
механизации
• Экологическая безопасность

20. Исследование химического процесса

• Моделирование — метод исследования, когда
исследование самого объекта заменяют
исследованием его модели и полученные свойства
модели переносят на свойства моделируемого
объекта.
Модель — специально созданный объект любой
природы, более простой по сравнению с
исследуемым объектом по всем свойствам, кроме тех,
которые нужно изучить, и способный заменить
исследуемый объект так, чтобы можно было получить
новую информацию об исследуемом объекте и
предсказать новые его свойства.

21. Исследование химического процесса

• Физическому моделированию характерен
принципиальный недостаток, вызванный
изменением размеров оригинала при
создании модели, который может привести к
появлению у модели таких свойств, которые
не присущи оригиналу, и наоборот,
некоторые свойства оригинала при переходе
к модели могут оказаться настолько
ослабленными, что их нельзя
зарегистрировать.

22. Исследование химического процесса

• Математическая модель позволяет с помощью
определенного алгоритма прогнозировать
поведение объекта при изменении входящих
и управляющих параметров.
Исследование совокупных свойств
составляющих модель уравнений с
применением вычислительных машин
называют математическим моделированием.

23. Основные подходы при составлении математической модели

• Детерминистический
• Эмпирический

24. Математическое моделирование химического процесса