1. Показатели химико - технологического процесса

Производительность (мощность) производства – количество перерабатываемого сырья в единицу времени:

П = G/, кг/ч, (1.1)

где П- производительность; G-количество получаемого продукта или перерабатываемого сырья за время .

Интенсивность процесса - количество перерабатываемого сырья или образующегося продукта в единице объема аппарата. Этот показатель характеризует интенсивность протекания процесса в технологическом аппарате и совершенство организации процесса.

= , , (1.2)

где I-интенсивность процесса; V-объем аппарата.

Степень превращения - это доля реагента, израсходованного на химическую реакцию. Она показывает эффективность использования расходуемых реагентов.

, (1.3)

где х_i - степень превращения i-го реагента; G_i,0 – количество i-го реагента в исходной реакционной смеси; G_i -количество i-го реагента в конце процесса.

Выход продукта - отношение фактически полученного количество продукта к максимально возможному количеству, которое теоретически можно получить в соответствии со стехиометрией химической реакции.

f = G_Ф/G_{max ,} (1.4)

где f- выход продукта; G_Ф - количество фактически полученного продукта; G_max - количество продукта в соответствии со стехиометрией реакции.

Селективность – это отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству реагента, пошедшего на реакцию (то есть доля реагента, претерпевшего превращение в какой-то продукт).

Например, для реакции:

R +D (целевая)

A + B

C+N (побочная)

, (1.5)

где Ф_(АR) – cелективность процесса по продукту R; G_(AR) - количество вещества А, превращенного в целевой продукт R; G_A,0 - начальное количество вещества А; G_A - количество вещества А после реакции; х_A - степень превращения вещества А.

Расходные коэффициенты - величины, характеризующие расход различных видов сырья, воды, топлива, электроэнергии, пара на единицу полученной продукции. Особое значение имеют расходные коэффициенты по сырью, поскольку для большинства химических производств 60-70% себестоимости продукции приходится на эту статью расхода. Различают теоретические и практические расходные коэффициенты. Теоретические расходные коэффициенты учитывают расход исходного сырья с учетом стехиометрии реакции.

, (1.6)

где - теоретический расходный коэффициент; _i , _j – стехиометрические коэффициенты при реагенте и продукте; Mr_i, Mr_j – молекулярная масса реагента и продукта соответственно.

Примечание: при нахождении числа независимых реакций и составлении стехиометрической матрицы для исходных реагентов в стехиометрические коэффициенты ставят знак «-» (см. разд.2).

Практические расходные коэффициенты учитывают селективность процесса, выход продукта, степень превращения и рассчитывают на базе теоретических расходных коэффициентов.

, (1.7)

где - практический расходный коэффициент; f - технологический выход; x_i - степень превращения i-го реагента;  - селективность процесса; i_i - содержание i-го реагента в исходном веществе.

Расходные коэффициенты для одного и того же продукта зависят от состава исходных реагентов и могут существенно отличаться друг от друга. Поэтому в тех случаях, когда производство и сырье отдалены друг от друга, необходима предварительная оценка по расходным коэффициентам при выборе того или иного типа сырья с целью определения экономической целесообразности его использования. Расходные коэффициенты обычно рассчитывают на 1 тонну целевого продукта.

Пример 1.1

В процессе дегидрирования изопропилбензола по реакции:

СН₃

Основная С₆Н₅ СН (СН₃)₂ С₆Н₅ -С=СН₂ + Н₂

А В С

Побочная С₆Н₅ СН (СН₃)₂ С₆Н₅ – СН₃ + С₂Н₆

А₁ В₁ С₁

получен следующий материальный баланс (таблица 1.1.). Определить степень превращения, выход α – метилстирола и селективность процесса.

Таблица 1.1