3.3.2 Матеріальні розрахунки

Це один із найбільш відповідальних підрозділів проекту. Задача розрахунку матеріального балансу зводиться до визначення для заданої продуктивності за цільовим продуктом необхідної кількості сировини, матеріалів та відходів виробництва.

На його результатах засновані наступні технологічний і тепловий розрахунки та вибір технологічного обладнання, насамперед реактору синтезу, а також визначення техніко-економічних показників. Крім того, матеріальний баланс є показником якості обраної в проекті технології виробництва, тому що він цілком розкриває сутність перетворень на кожній стадії виробництва і наочно вказує всі недоліки та недопрацьовані етапи виробничого процесу. На підставі аналізу останнього планують заходи з охорони праці та довкілля, здійснення контролю та управління технологічним процесом, намічають шляхи подальшого удосконалення виробництва.

Для уніфікації та оптимізації розрахунків за допомогою програм електронних таблиць (Excel пакету Microsoft Office або Calc пакету OpenOffice) пропонується складання певної математичної моделі технологічного процесу за методикою [1]. Спочатку на підставі технологічної схеми слід графічно зобразити операторну схему технологічного процесу, яка включає тільки ті стадії та процеси, в яких відбуваються кількісні та якісні зміни матеріальних потоків. Наприклад, охолодження матеріального потоку в теплообміннику-холодильнику без зміни агрегатного стану в операторній схемі не знайде відображення, а процес у холодильнику-конденсаторі зі зміною фазового стану неодмінно буде її складовою частиною, тому що в холодильник-конденсатор входить один матеріальний потік (парогазова суміш), а виходить два потоки (рідка та газова фази). Таким чином, операторна схема значно простіше технологічної і наочніше відображає процеси і матеріальні потоки, до визначення яких і зводяться матеріальні розрахунки.

Після сформування операторної схеми матеріальних потоків наводять вихідні дані для складання математичної моделі (матеріального балансу) у формі табл. 3.1. Останні включають: виходи по стадіях та загальний вихід продукту (чи, відповідно, втрати); ступінь конверсії; селективність; співвідношення реагентів; конкретний склад сировини (у рамках відповідних вимог до неї, викладених раніше), проміжних продуктів і т. д.

Таблиця 3.1 – Вихідні дані для складання математичної моделі

№ потоку	Найменування потоку та його характеристика	Кількісна характе-ристика	Одиниця виміру
1	2	3	4
1	Вихідна бутан-бутиленова фракція (ББФ) вуглеводні C3……… ізобутан……… н-бутан………. ізобутилен………. 1-бутен………. транс-2-бутен………. цис-2-бутен………. вуглеводні С5……… вода………. всього……….	0,40 42,00 15,00 11,00 9,00 11,00 9,00 2,59 0,01 100,00	%
	для отримання 1 кг/год техн. МТБЕ потрібно задіяти ББФ у кількості……………………………………………………...	5,68634	кг/год
5	Реакційна суміш на вході у довичерпний реактор (ІІІ). ступінь конверсії ізобутилену (ХІІІ)..…………... селективність (Ф) по реагенту ізобутилену для : МТБЕ………. трет-бутанолу………. «димеру»……… всього…….....	60,137 99,792 0,000 0,208 100,000	% %

Слід вказати джерела інформації, з яких використано вихідні дані.

Перерахунок річної потужності проектованого виробництва, функціонуючого у безупинному режимі, на погодинну потужність проводять за формулою (3.1):

(3.1)

де Р – погодинна потужність виробництва, кг/год;

Р_рік – річна потужність, кг/рік;

Т_е – ефективний час роботи, година;

Ефективний час роботи може бути визначений за формулою (3.2):

Т_е = (Т_к – Т_ппр – Т_тз)×n_зм×t_зм, (3.2)

де Т_к – календарний фонд часу, Т_к = 365 діб;

Т_ппр – час зупинки устаткування на виконання планово-попереджувальних робіт, доба;

Т_тз – час на технологічні зупинки устаткування, які передбачені регламентом, доба;

n_зм – кількість змін роботи цеху на добу, n_зм = 3;

t_зм – тривалість однієї зміни, t_зм = 8 год.

У випадку періодичного процесу перерахунок річної потужності на потужність однієї операції виконують за формулою (3.3):

, (3.3)

де Р – потужність однієї операції, кг/опер.;

Р_рік – річна потужність, кг/рік;

Т_е – ефективний час роботи, дні (доба);

n – кількість операцій за добу.

Ефективний фонд робочого часу визначають за формулою (3.4):

Т_е. = Т_к. – Т_вих. – Т_святк. – Т_ппр – Т_тз., (3.4)

де Т_к. – календарний фонд часу, дні; Т_к. = 365;

Т_вих. – вихідні дні у році;

Т_святк. – святкові дні у році;

Т_ппр – час на планово-попереджувальні ремонти, дні;

Т_тз – технологічні простої устаткування, дні.

В матеріальних розрахунках можуть бути враховані не всі реакції, що описані в теоретичних основах процесу. Можливі допущення, коли деякі реакції, які супроводжують даний процес, в матеріальних розрахунках не враховуються з різних причин (наприклад, незначний ступінь протікання реакції, відсутність даних для розрахунку та ін.). У подібному випадку варто зробити відповідні пояснення.

Матеріальні розрахунки повинні бути чіткими та зрозумілими. Слід уникати зайвих, непотрібних чи очевидних пояснень та їхнього повторення.

Результати виконання матеріальних розрахунків наводять у таблиці «Зведений матеріальний баланс виробництва…».