Технологические критерии эффективности химико-технологического процесса

Об эффективности осуществления любого промышленного процесса судят прежде всего по экономическим показателям, таким, как приведенные затраты, себестоимость продукции и т. д. Естественно, что окончательная оценка эффективности химико-технологического процесса выводится из этих критериев. Однако они характеризуют весь процесс в целом, его конечный результат, не входя в детальное рассмотрение внутренней сущности, особенностей процесса.

Для оценки эффективности отдельных этапов процесса необходимо помимо общих экономических показателей использовать такие критерии эффективности, которые более полно отражали бы химическую и физико-химическую сущность явлений, происходящих в отдельных аппаратах тенологической схемы.

В качестве таких показателей принято прежде всего использовать степень превращения исходного реагента, выход продукта, селективность. Они с разных сторон характеризуют полноту использования возможностей осуществления конкретной химической реакции.

Степень превращения (конверсия) – это доля исходного реагента, использованного на химическую реакцию.

где х – степень превращения реагента j,

n_j,0 – количество реагента j в исходной реакционной смеси,

n_j – количество реагента j в реакционной смеси, выходящей из аппарата или находящейся в реакторе.

Необходимо помнить, что степень превращения – это доля первоначального количества реагента, т.е. пределы изменения х определяются соотношением .

Селективность (избирательность) – это отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента, пошедшего на реакцию.

где j – селективность,

n_r - количество образовавшегося целевого продукта r,

n_j,0 – количество реагента j в исходной реакционной смеси,

n_j – количество реагента j в реакционной смеси, выходящей из аппарата или находящейся в реакторе.

Пределы изменения j определяются соотношением .

Выход продукта – это отношение реально полученного количества продукта к максимально возможному его количеству, которое могло бы быть получено при данных условиях осуществления химической реакции. Выход продукта от теоретической величины также является показателем совершенства процесса и показывает отношение количества полученного, продукта G к теоретическому количеству его G_{теор ,} которое могло быбыть получено из этого же количества сырья при идеальной организация процесса:

n=G/ G_теор

Выход продукта показывает, какая часть исходного сырья израсходована на образование целевого продукта

Производительность илимощность производства определяют количество продукта - G, вырабатываемого в единицу времени:

Обычно имеет размерности «тонн в сутки» или «тыс.тонн в год» - т/сут, т.т/год. Химическое производство работает 300-330 суток в году, т.е. за исключением времени на планово-предупредительные ремонты и возможные аварийные остановки:

Производительность современных промышленных производств: производство аммиака - 450 тыс.т/год (1360 т/сут); производство серной кислоты - 500 тыс.т/год (1500 т/сут); производство метанола - 250 тыс.т/год (750 т/сут).

Расходный коэффициент является важным показателем технического совершенства производства и определяет затраты сырья и энергии на единицу производственной продукции:

где G_исх - затраты сырья, топлива, энергии при производстве продукта.

Расходные коэффициенты могут иметь размерности «кг сырья на тонну продукта», «м³ топлива на тонну продукта», «кВт. ч электроэнергии на тонну продукта» и т. д.

Учитывая, что половина или более стоимости продукта составляют затраты на сырье и энергию, расходный коэффициент по сырью нередко является определяющим показателем эффективности процесса.

Интенсивность процесса характеризует совершенство его организации в отдельном аппарате. Этот показатель определяет количество полученного продукта или количество подаваемого сырья в единицу времени, отнесенное к единице величины, характеризующей размеры аппаратами (υ _ап объем аппарата или реакционного пространства, поперечное сечение аппарата - F):

И обычно имеет размерности «кг/м³ ч», «м³/м²с», «кг/м² ч» и т.д.

Качество продукта - набор свойств и характеристик, определяющих потребительскую ценность продукта. Сюда относятся показатели чистота продукта, наличие примесей, а также химические, физико-химические, физические, механические и др. свойства. Они определяются государственными и отраслевыми стандартами и техническими условиями на продукцию.

Экономические показатели характеризуют экономическую эффективность производства и подробно изучаются в курсе по экономике химической промышленности. Технические и экономические показатели связаны между собой, и потому некоторые из них называют техноэкономическими показателями. К ним можно отнести мощность производства, удельные капитальные затраты, производительность труда, себестоимость продукта и приведенные затраты.

Капитальные затраты или удельные капитальные затраты показывают затраты на оборудование коммуникации, строительную часть, отнесенные к производству в целом - К_кап или - к единице мощности производства -К_уд:

К_уд= К_кап/П

Они имеют размерности «кг металла на 1 т продукций в год», «руб. на 1 т продукции» и др.

Производительность труда П_т - количество произведенного продукта заопределенное время, приходящегося на одного работающего:
П_т=G/N_раб

Пт=G*Ц/N_раб

где N_раб- численность персонала, обслуживающего данное производство; Ц - цена единицы продукции.

Производительность труда имеет количественные или стоимостные выражения и соответственно, размерность «тонн в год на работающего» или «руб. в год на работающего».

Себестоимость продукта и приведенные затраты показывают затраты на единицу продукции в денежном выражении.

Эксплуатационные показатели характеризуют совершенство созданного производства как промышленного объекта. К ним относятся: управляемость или регулируемость, чувствительность к отклонениям условий работы, надежность аппаратов и производства в целом, пожаро- и взрывобезопасность.

Социальные показатели определяют условия работы обслуживающего персонала и безвредность производства для окружающей среды; безвредность обслуживания, степень автоматизации и механизации, экологическую безопасность.

Инженер-технолог должен решать одновременно множество задач. Их наилучшие решения нередко противоречат друг другу, и поэтому требуется находить компромиссные варианты, в каком-то смысле наилучшие. Находить такие наилучшие решения позволяет наука - химическая технология, ориентирующаяся на фундаментальные знания как отдельных процессов иявлений, так и химического производства в целом, т.е. химико-технологических систем, а также знания экономических и социальных законов.

Дата добавления: 2015-08-20