Показатели эффективности производства.

1.Технологические: 1.1производительность(мощность) П=G_продкт/t [кг/ч] 1.2 Расходный коэфф. по сырью η=Gсырья/Gпродукт [тонн сырья/тонн продукт] и энергии η=Е/Gпродукт [кв ч/тонн продукт]. 1.3 Выход продукта g=Gпродукт/Gтеор 1.4 Интенсивность процессов I=П/а, где а - параметр характ-щий аппарат [кг/ч*м³]1.5 Качества продукта-набор хар-к и св-в, определяющих потребительскую ценность продукта.

2. Экономические: 2.1 Капитальные затраты – на подготовку, создание, оснащение производства в рубл. 2.2 Удельные капитальные затраты – отнесенные на производительность.2.3 Себестоимость – заводские услуги, на транспортировку продукции.

3.Эксплуатационные: Надежность, безопасность, чувствительность (способность изменить режим функционирования в зависимости от нарушения условий), регулируемость, управляемость.

4.Социальные: воздействие на окр. среду, безопасность обслуживания, степень механизации и автоматизации.

Гетерогенный хим.процесс Г-ТВ. Модель «сжимающееся ядро». Структура и мат.описание.

Схема произв-ва: тв.шарообразные частицы омываются потоком газа с конц. реагента А в нем Со. А реагирует с В,находящееся в тв.фазе. Используют две модели:квазигомогенная(химич.превращ. во всем объеме тв.фазы, конц. В равномерно снижается по всему объему для гетерогенно-каталитического процессов; модель с невзаимодействующим ядром – размер частицы уменьшается, но конц. В внутри ядра остается постоянной до полного исчезновения частицы.

Структура процесса

Считаем пов-ть частицы равнодоступной. Так что толщина пограничного слоя и величина β одинакова по всей пов-ти. темп.частицы=температ.потока. Ro – начальный радиус (когда t=0). r – текущий радиус (t ≠0). В ходе процесса r уменьшается – частица выгорает. ↓r медленнее чем установление процессов.

1. Перенос А из газ.фазы через пограничный слой к пов-ти пограничной частицы.

2. Реакция А с В на пов-ти частицы при конц Сп.

3. Перенос продуктов реакции от пов-ти частицы в поток.

Мат.описание должно содержать 1.выражение для расчета наблюдаемой скорости превращение.2. зависимость τ =f(t) или t=φ(τ) 3. х_в=ψ(t)

Баланс по А: 1. перенос потока к поверхности W₁ 2.хим.превращение на пов-ти частицы W₂. Тогда W₁= W₂.

а) кинетич. режим

т.е. наблюдаемая скорость описывается уравнением скорости хим.реакции. тк. Кн здесь это К, Со – это конц. на пов-ти. Скорость процесса определяется хим. реакцией и не зависит от процесса переноса. Причем процесс идет при макс конц. на пов-ти когда Сп=Со. Т.е. с макс. движущей силой.

б) дифф. режим.

Интенсивность реакции много больше интенсивности переноса. К>>β .В данном случае набл. скорость описывается ур-ние скорости переноса Кн→ β. Со-движущая сила при условии что Сп=0.

Скорость процесса определяется только скоростью переноса к пов-ти тв. частицы и не зависит от стадии хим. реакции.

Лимитирующая стадия – этап сложного процесса, у которого или миним. интенсивность, определяемая коэф. скорости этапа, или макс движущая сила, возможная в данном процессе.

Пути интенсификации: чем интенсивнее идет процесс, тем меньше t_n

1.Уменьшение Rо (измельчение).2.Повышение конц. Реагента Со. При дифф. Режиме- увеличение скорости обтекания частицы газом (β). При кинетич.- увеличение темпер. (к)

Задачи синтеза и анализа хтс. Концепции синтеза хтс.

Синтез ХТС-процесс создания ХТС по опред. правилам. Задачи:1.выбор осн. технолог. операций.2.выбор структуры технологич. связей.3.выбор аппарата для проведения процесса.4. выбор праметров и режимов для оптимальной работы ХТС.

Концепия синтеза ХТС:1.Рациональное и комплексн. использование сырья(глубина и полнота переработки сырья)2.Рациональн. и компл. использование энергетич.и тепловых ресурсов.3.минимизация отходов.4.оптимальное использование оборудования.

Анализ ХТС:

Получение сведений о фунцион. систем. в зависимости от: хим модели, структуры технологич. связей, режимных параметров.1.технологич. анализ. Определение основных параметров процесса:1.1 степень превращ.1.2 расход1.3выход1.4селективность1.5температура, давление, конц.

2.Технико-экономич:определение расходных норм по сырью и энергии для определения затрат на произв-во-расчет заводской себестоимости продукта.3.Анализ функционирования системы. Оценивается надежность, безопасность, управляемость, регулируемость.

Синтез ХТС с практич. точки зрения:1.методологич. процесс:1.1.научный аспект.1.2.развитие промышленности 2.инженерный процесс:научн.исслед. работа и опытно-констр. работа.

На примере произ-ва азотной кислоты: в системе образуется аммиачно-воздушная смесь, затем она окисляется в реакторе, для проведения 2ой реакции смесь из 2х охл-ся в холодильнике и идет туда, где доокисл. до NO2, в абсорбете смесь орошается водой, отводятся газы:

1.воздух сжать(нагнетание воздуха)2.воздух грязный – очистка,3.NH3жидкий-испарение его.4.подогрев смеси перед реактором.5. доп. охлажд. после хол-ка. 6.продукт загрязнен(смесь газов)7.доокисление.

Гомогенный хим.Процесс. Стехиометрич. Соотнош. Базисная систем лну.

В гомог.хим. процессе исходные вещ-ва и продукты находятся в одной фазе, где протекает реакция. Конц. и температура по всем объему одинаковы. Скорость превращения гомог.процесса определяется скоростью протекающей хим.реакции.

Стехиом. уравнения показывают в каких соотношениях реагенты вступают во взаимодействие друг с другом. В каком бы соотношении не были взяты исходные вещ-ва, они будут взаимодействовать в стехиометрич. соотношении; продукты всегда образуются в стехиометрич. соотношении.

Базисная систем ЛНУ описывает процесс и включает все участвующие в превращениях вещ-ва; не содержит ни одного ур-ния, которое может быть получено линейным преобразованием других; не существует ни одного линейнонезависимого уравнения, кот. не входило бы в базисную систему. Число ур-ний в базисной системе: Y=B-Э, гдеY-число независимых ур-ний, B-число вещ-в, Э-число хим.элементов, из кот. состоят реагенты. Это ур-ние непригодно, если идет обменная реакция. В этом случае: Y=B-Э+1

Вероятность протекания процесса определяется знаком изменения энергии Гиббса. При ΔG<0 – процесс возможен. ΔG>0-процесс протекает в обратную сторону. ΔG=0-равновесие. Основная хар-ка глубины протекания процесса – константа равновесия. Kp>>1-полное превращение реагентов. Kp=<1- реакция протекает в обратном направлении. Через константы равновесия вычисляют степень превращения, парциальное давление и концентрацию. Кр=х_а^*/(1- х_а^*)

Кол-во тепла, которое выделяется или поглощается в результате реакции зависит от природы,кол-в реагирующих вещ-в, температ. и давл. и определяется на основании теплоты реакции ΔH. ΔH<0-экзо, ΔH>0-эндо. ΔH может рассчитываться как разность энергии активации прямой и обратной реакции.

Способы управления равновесием:

1.изменение температуры. Для эндотерм.реакции Кр ↑с ↑T, для экзо Кр↓с ↑Т.

2.влияние давления – определяется знаком изменения объема.ΔV<0 ↑давл. смещает равновесие вправо. ΔV>0 – влево, при ΔV=0 давл не влияет на равновесие.

3.Влияние содержания инертных примесей на смещение равновесия обратно влиянию давления. определяется знаком изменения объема.

4.Влияние конц. реагентов. Равновесие можно сместить в сторону образования продуктов удалением продуктов из зоны реакции (произв. аммиака)