Материальный и энергетический балансы отделения (цеха) на часовую производительность

На основании выполненных обоснований и теоретического анализа разрабатывается технологическая схема производства и дается ее описание. При этом указываются основные аппараты, в которых будет осуществляться процесс, дается их общая характеристика и сведения об условиях их работы. Технологическая схема в небольшом масштабе прилагается к расчетно-пояснительной записке. На схеме указываются номера аппаратов в направлении прохождения сырья и полупродуктов до получения готовой продукции. В целях упрощения технологической схемы разрешается изображать на ней лишь одну производственную нитку, связанную единым материальным потоком. Параллельно работающее оборудование указывается при описании технологической схемы и в спецификации оборудования. Если технологическая схема сложная, то по согласованию с руководителем курсовой работы разрешается заменять ее принципиальной схемой производства и схемой материальных потоков. В этом случае для описания используют технологическую схему, изображенную на большом листе.

Размеры и количество аппаратов определяются материальными расчетами с использованием результатов кинетического анализа.

Материальные расчеты должны проводиться на часовую производительность цеха. Материальные расчеты должны основываться на стехиометрических уравнениях реакций. Однако в них приходится вносить ряд поправок с учетом состава промышленного сырья, обратимости химических реакций и т.д. При проведении расчетов широко пользуются приближенными эмпирическими уравнениями, номограммами, таблицами и другими подсобными материалами, значительно упрощающими материальные расчеты при сохранении необходимой их точности. Кроме того, в расчетах используются данные о работе промышленных и опытных установок, имеющиеся в литературе.

В материальных расчетах химических процессов (реакции) теоретический выход продукта определяется по стехиометрическим уравнениям с учетом обратимости реакций, а затем на основе потерь продукта (побочные реакции, механические потери и т.д.) вводится поправка – коэффициент практического выхода продукта от теоретического. Сведения о практических выходах собираются студентом в период практики по профилю (технологическая) или принимаются по литературным данным.

Материальный баланс является функцией совершенства и режима работы аппарата и организации производства в целом. Поэтому следует иметь в виду, что материальный баланс не является незыблемым, так как за счет применения более совершенного оборудования и надлежащей организации производства потери продукта могут быть уменьшены, а выходы значительно увеличены.

Материальный отделения (цеха) в целом должен заканчиваться таблицей материального баланса (табл. 1).

Таблица 1

Сводная таблица материального баланса (аппарата, отделения)
(в кг/ч или кг на 1 т продукта)

За материальными следуют тепловые расчеты. Тепловые балансы составляются по стадиям производства для определения расхода охлаждающей воды, греющего пара или температуры системы в конце процесса. Для тех аппаратов, в которых температура системы не влияет на протекание процесса или ее колебания невелики, тепловой баланс можно не составлять. Если в результате протекания химических реакций образуется тепло или избыточное давление, следует предусмотреть использование этих вторичных энергоресурсов. Составленные тепловые балансы оформляются в виде таблиц. При отсутствии практических данных потери тепла в окружающую среду могут быть приняты в пределах 3-5% от прихода тепла.

В конце раздела материальных и тепловых балансов необходимо привести таблицы расходных коэффициентов по сырью, пару, топливу и воде.