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 (Атеор) рассчитывают на основании стехиометрических соотношений, по которым происходит превращение сырья в целевой продукт.
Атеор = m1/m2, (1.1)
где Атеор – теоретический расходный коэффициент (в т, кг, м3); m1 – расход сырья, реагента; m2 – масса целевого продукта.
Практические расходные коэффициенты (Апракт) 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 = mпракт/mтеорет, (1.2)
где mпракт – масса или объем целевого продукта, полученного практически; mтеорет – 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 = Попт, (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/Vn = m/ Vnτ
I' = П/Sn = m/ Snτ, (1.4)
где I – интенсивность (в кг/м3·ч, кг/м2·ч); Vn – полезный объем аппарата; Sn – 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 (Ку) – отношение общей стоимости установки (цеха) к ее годовой мощности:
Ку = К/N, (1.5)
где Ку – 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:
Ку = а · N-0.4, (1.6)
где Ку – 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 · Nn (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).
