3.2.2. Критерии эффективности производственного процесса

Эффективность технологического процесса оценивают по ряду показателей, которые подразделяют на следующие группы: технологические, экономические и экологические.

К технологическим показателям относятся: мощность, или производительность, выход целевого продукта, селективность, степень конверсии, расходные коэффициенты по сырью и энергии.

Мощность — это максимальная производительность аппарата. Обычно при проектировании процесса указывается мощность аппарата или технологической линии. Мощность характеризует степень совершенства применяемой технологии.

Производительность — это количество полученного целевого продукта или расход сырья в единицу времени. Она рассчитывается по формуле

где П — производительность; G — количество целевого продукта (сырья); т — время.

Количество целевого продукта определяют в единицах массы (кг, т) или объема (м3). В качестве единицы времени используют час или сутки, реже месяц или год. Существенно, что производи- icjii.iiocTb относят всегда не к сырью или продукту вообще, а конкретно к целевому продукту или основному компоненту сырья.

При анализе практической работы процесса применяют пока- штсль «производительность» (как правило, производительность меньше мощности).

При выборе оборудования важным показателем является ин-

ИЧ1СИВНОСТЬ.

Интенсивность — это производительность аппарата, определенная по формуле (3.4) и отнесенная к какой-либо основной характеристике аппарата (к единице рабочей поверхности, полезного объема, к объему или массе катализатора).

Выход продукта — один из основных критериев совершенства н-\оологического процесса. Различают абсолютный и относительный выход.

Для процессов, протекание которых не может быть выражено уравнением реакции, выход продукта рассчитывают на единицу массы или на 100 масс.

Абсолютный выход — отношение количества полученного технического продукта к суммарному количеству всех веществ, уча- I нующих в процессе.

Пример. При коксовании угля в расчете на 1 000 кг сухой шихты получается, кг: кокс — 781; коксовый газ — 140; безводная смола — 34; и рой бензол —11; аммиак — 3; сероводород — 6; надсмольная вода — 1 gt;. Абсолютный выход кокса составляет 78,1 %, коксового газа — 14% п г. д.

Относительный выход, или выход целевого продукта — это отношение количества полученного продукта к количеству этого же нещсства, рассчитанному по уравнению реакции.

Выход целевого продукта т| выражают в процентах или долях единицы и рассчитывают по формуле

(3.5)

| ас Сх — количество продукта в реакционной смеси в данный момент времени; GHa4 — начальное количество продукта в реакционной смеси; Greap — максимально возможное количество продукта.

Цели реакция является обратимой, то за максимально возможное количество принимают то количество вещества, которое об-

разовалось в момент равновесия. Такой выход продукта называется равновесным и обозначается г|р.

Конверсия исходных веществ характеризует полноту превращения исходных веществ в конечный целевой продукт. Конверсия, как и выход, выражается в процентах или долях единицы.

Общая конверсия — это отношение количества одного из исходных веществ, прореагировавшего по всем возможным направлениям, к массовому количеству того же вещества, прошедшего через реакционный аппарат.

Степень конверсии К вычисляют по формуле

(3.6)

где Среагсыр — количество прореагировавшего сырья; G — количество сырья, прошедшее через реактор.

Для определения степени полезного использования сырья рассчитывают полезную конверсию.

Полезная конверсия К* — это отношение массового количества вещества Gcbip, превратившегося в целевой продукт, к количеству исходного вещества G, пропущенного через реактор:

(3.7)

В тех случаях, когда в процессе участвуют несколько исходных веществ, то выход и конверсию рассчитывают по наиболее ценному компоненту сырья.

По степени конверсии определяют тип технологической схемы.

Если за определенное время достигается высокая степень превращения, то соответствующий процесс реализуют по технологической схеме с открытой цепью, в которой реакционную смесь пропускают через аппарат один раз (рис. 3.1, /).

В противном случае процесс осуществляют по технологической схеме с закрытой цепью или рециклом.

После прохождения реагирующей смеси через реактор целевой продукт отделяется от непрореагировавших исходных веществ, которые вновь возвращаются в процесс (см. рис. 3.1, 6, 7).

Степень конверсии является одной из важнейших экологических характеристик процесса. Она служит мерой оценки степени использования сырья, а также характеризует количество образующихся отходов.

Для сложных процессов, в которых одновременно с основным процессом протекают другие процессы, приводящие к получению побочных продуктов, вводят понятие селективности.

Селективность — одна из важнейших характеристик промышленных производств.

(3.8)

к‘ Сс*,„р — количество сырья, превратившегося в целевой продукт; ‘ '|.сш .еыр — количество сырья, прореагировавшего по всем реакциям.

Расходные коэффициенты показывают количество затраченного сырья или энергии на единицу произведенной продукции.

Между коэффициентом расхода по сырью, выходом продукта с м. (3.5)) и конверсией (3.6), рассчитанных на 100 масс. ч. сырья, | м чествует следующая зависимость:

I к' b — расходный коэффициент; Мсыр — молекулярная масса сы- 1gt;|.с»ого продукта; А/пр — молекулярная масса целевого продукта; А — общая степень конверсии; г|р — равновесный выход; пи т — ¦ юхиометрические коэффициенты реакции.

Значения расходных коэффициентов сырья и других материалов включают в отчетную документацию.

Экономические показатели определяют экономическую эффективность производства. Важнейшими среди них являются себестоимость продукции и производительность труда.