Технико-экономические показатели химико-технологических процессов

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

Факультет естественных наук и природных ресурсов

Кафедра химии и экологии

Теоретические основы

Химической технологии

Методическое пособие

Великий Новгород

Грошева Л. П. Теоретические основы химической технологии: Методическое пособие / Новгородский государственный университет.

 

Методическое пособие предназначено для студентов специальностей «Химическая технология неорганических веществ» и «Химия». Пособие содержит тексты задач и методические указания к их решению. Даны контрольные задания для выполнения.

 

Содержание

 

Введение. 4

1 Технико-экономические показатели химико-технологических процессов. 5

2 Материальный и тепловой балансы химико-технологических процессов. 7

3 Константа химического равновесия. 11

4 Скорость и движущая сила химико-технологического процесса. 12

5 Гетерогенные каталитические процессы.. 14

6 Сырье. Вода. 15

Контрольные задания. 19

Введение

Теоретическая химическая технология основывается на законах химии, физики и промышленной экономики. Знания теоретических основ и закономерностей химической технологии позволяют управлять сложными химико-технологическими процессами, определять оптимальные условия их протекания, повышать качество продуктов и интенсифицировать производство.

Пособие содержит тексты задач и методические указания к их решению по технико-экономическим показателям, материальным и тепловым балансам, константам химического равновесия, скорости и движущей силы химико-технологических процессов.

 

 

Технико-экономические показатели химико-технологических процессов

Экономическая эффективность и практическая целесообразность химического производства определяются технико-экономическими показателями, важнейшими из которых являются расходные коэффициенты сырья и выход продуктов, производительность аппаратов, интенсивность процесса (аппарата) и экономическая эффективность химического производства. Расход каждого вида сырья, отнесенный к единице целевого продукта, называют расходным коэффициентом (А) и выражают в тоннах (т), килограммах (кг), метрах кубических (м³).

Теоретические расходные коэффициенты (А_теор) рассчитывают на основании стехиометрических соотношений, по которым происходит превращение сырья в целевой продукт.

 

А_теор = m₁/m₂, (1.1)

где А_теор – теоретический расходный коэффициент (в т, кг, м³); m₁ – расход сырья, реагента; m₂ – масса целевого продукта.

Практические расходные коэффициенты (А_практ) учитывают также побочные реакции и производственные потери.

Выход продукта η – это отношение массы полученного целевого продукта к его массе, которая должна быть получена по стехиометрическому уравнению, выраженное в процентах:

 

η = m_практ/m_теорет, (1.2)

где m_практ – масса или объем целевого продукта, полученного практически; m_теорет – масса или объем целевого продукта, полученного теоретически.

Производительность аппарата (процесса) (П) – это масса выработанного продукта или переработанного сырья в единицу времени:

 

П = m/τ, (1.3)

где П – производительность (в кг/ч, т/сут, м³/сут); m – масса продукта (в т, кг, м³); τ – время (в ч, сутки). Максимально возможная производительность аппарата (при оптимальных условиях) называется мощностью (N):

N = П_опт, (1.3а)

где N – мощность аппарата (в кг/ч, т/сут).

Интенсивность аппарата (процесса) (I) – это производительность, отнесенная к единице полезного объема или к единице полезной площади.

 

I = П/V_n = m/ V_nτ

I' = П/S_n = m/ S_nτ, (1.4)

где I – интенсивность (в кг/м³·ч, кг/м²·ч); V_n – полезный объем аппарата; S_n – полезная площадь аппарата.

Экономическая эффективность является самым важным показателем, отражающим совершенство химико-технологического процесса, и характеризуется: капитальными затратами, себестоимостью продукции и производительностью труда.

Удельные капитальные затраты (К_у) – отношение общей стоимости установки (цеха) к ее годовой мощности:

 

К_у = К/N, (1.5)

где К_у – удельные капитальные затраты (руб·г/т); К – капитальные затраты (в руб); N – мощность установки (в т/г).

Зависимость удельных капитальных затрат от единичной мощности установки, т.е. от одного производственного агрегата, выражается уравнением:

 

К_у = а · N^-0.4, (1.6)

где К_у – удельные капитальные затраты (в руб·г/т); а – коэффициент, зависящий от характера химического производства, его находят для каждого продукта с использованием практических данных; N – мощность агрегата (в т/г).

Себестоимость (С) – денежное выражение затрат данного предприятия на изготовление и сбыт единицы продукции. Зависимость между себестоимостью и единичной мощностью производственного агрегата выражается уравнением:

 

С =m · N_n (1.7)

где С – себестоимость продукта (в руб/т); N – мощность цеха или установки (в т/г); m, n – коэффициенты (n = 0.2 или 0.3).