Контрольная работа по "Технологии химических производств"

     Комплексное использование сырья позволяет  приблизиться к решению важнейшей  задачи химической технологии – свести к минимуму технологические потери сырья и полностью использовать отходы производства. Это позволяет расширить сырьевую базу, увеличить, объём производимой продукции, снизить затраты сырья и энергии, а также в значительной степени снизить загрязнение окружающей среды промышленными выбросами. Комплексное использование приводит к сокращению капитальных вложений в производство, снижению себестоимости продукции и улучшению всех технико-экономических показателей производства.

     Рециркуляция  сырья, т.е. вторичная переработка  выработавших срок эксплуатации, вышедших из строя и морально устаревших изделий. Наиболее успешно рециркуляция осуществляется для металлов в виде переплавки скрапа, электрохимического извлечения ценных металлов из лома электронной аппаратуры и др. Значительно труднее поддаются рециркуляции полимерные материалы, в том числе каучуки и пластмассы. Как правило, они перерабатываются в изделия вторичного назначения.

       Рециркуляция сырья позволяет значительно снизить скорости исчерпания природных ресурсов при том же значении ИИР. Так, например, если время исчерпания железа без рециркуляции составляет 250 лет, то при степени рециркуляции 50% оно возрастает до 580 лет, а при степени рециркуляции 80% уже до 1330 лет. Для большинства металлов степень рециркуляции колеблется от 5 – 10% (вольфрам, алюминий) до 30 – 45% (медь, железо, свинец, серебро) и зависит от эффективности используемой технологии регенерации. 

     Основные  технико-экономические  показатели химических процессов

     Для химической промышленности, как отрасли  крупномасштабного материального  производства, имеет значение не только технический, но и тесно связанный с ним экономический аспект, от которого зависит нормальное функционирование и развитие производства. Этот аспект рассматривает экономика химической промышленности, т.е. наука, изучающая уровень использования всех видов ресурсов химического производства и разрабатывающая на уровне его анализа наиболее эффективные пути и методы его организации и развития.

     Важнейшим критерием, характеризующим совершенство химического производства, является его экономическая эффективность. Она зависит от мощностей технологических установок, используемых в производстве, на которых вырабатывается продукция, и от научного и технического уровня, на котором осуществляется технологический процесс.

     Технико-экономический  уровень химического производства определяется совокупностью технико-экономических показателей (ТЭП). К ним относятся расходные коэффициенты по сырью и энергии, селективность процесса, производительность, интенсивность работы аппарата, качество продукции, производительность труда, себестоимость продукции.

     ТЭП производства зависят от ряда факторов, характеризующих состояние производства. К ним относятся: возраст предприятия (величина физического и морального износа), техническое состояние оборудования, степень автоматизации производства, квалификация кадров, уровень организации труда, прогрессивность используемых технологий.

     ТЭП отражают возможность предприятия  выпускать продукцию заданной номенклатуры и качества, удовлетворяющей требованиям  заказчика (ГОСТ, ОСТ, ТУ), и в заданном количестве. Они являются критериями, позволяющими установить экономическую целесообразность организации данного производства и его рентабельность, а также сравнить по эффективности различные производства одного профиля. ТЭП используется для текущей оценки состояния производства, его планирования и обновления технической базы предприятия.

     Расходным коэффициентом (РК) называется количество сырья и энергии каждого вида, затрачиваемое на производство единицы массы или объёма готовой продукции. По сырью РК выражается в т/т, нм³/нм³; по энергии, соответственно, в кВт·ч/т,  кВт·ч/нм³.

     Выход готового продукта определяется как отношение массы полученного продукта к массе сырья, затраченного на его производство. Для одностадийного производства, протекающего по схеме А → В, выход равен: 

     η_В = m_В / m_А 

     Если  в основе процесса лежит химическая реакция, описываемая конкретным уравнением, то для много стадийного процесса по схеме А → В → D суммарный выход всего процесса равен произведению выходов кажлой стадии:

     η_S = η_А · η_В …. · η_n 

     Если  в основе процесса лежит химическая реакция, описываемая конкретным уравнением, то для необратимых реакций выход определяется как отношение массы, полученной на практике m_в(пр) к массе, теоретически возможной по стехиометрическому уравнению (m_в(теор)) 

     η = m_в(пр) / m_в(теор) 

     Выход для обратимой реакции определяется как отношение практически полученной массы продукта к максимально  возможной массе его, которая  может быть получена в данных условиях производства.

     Степенью  превращения сырья (конверсии) называется отношение массы сырья, вступившего в химическое превращение, за время t,  к исходной массе его (m_а0) 

     Х_а  = m_а0 – m_at / m_а0 

     где: m_at - количество сырья, не вступившего в реакцию превращения за время t.

     Выход продукта и степень превращения  сырья выражаются в долях единицы или процентах.

     Селективностью называется отношение массы целевого продукта к общей массе продуктов, полученных в данном процессе, или к массе превращённого сырья за время t. Селективность характеризует преобладание одного из направлений процесса, если превращение сырья приводит к образованию нескольких конечных продуктов.

                                                                        В

      А

                         L

     где: В – целевой продукт, то селективность  по продукту В равна: 

     s_В = m_B / m_B + m_L или s_B = m_B / m_а0 + m_at. 

     Выход продукта, степень превращения и  селективность характеризуют глубину  протекания химико-технологического процесса, его полноту и направленность в сторону в сторону образования целевого продукта.

     Производительностью называется количество произведённого целевого продукта или переработанного для его получения сырья в единицу времени: 

     П = m / t,

     где: m – количество продукта, произведённого за время t.

     Производительность  может быть отнесена к отдельному аппарату, технологической линии, цеху, предприятию в целом. Максимально  возможная в данных условиях производства производительность называется мощностью. Производительность и мощность  выражаются в кг/ч, т/ч, нм³/сутки, т/год и т.д. в зависимости от масштабов производства.

     Интенсивностью  аппарата (машины, реактора) называется его производительность, отнесённая к единице величины, характеризующей размеры рабочей части аппарата – его реакционного объёма V или площади сечения S: 

     И = П / V или И = П / S. 

     Интенсивность – это критерий эффективности  работы аппарата. Она позволяет сравнивать по эффективности аппараты разной мощности. Выражается интенсивность, соответственно в кг/м³ и кг/м².

     Качеством продукции называется совокупность технических, эксплуатационных, экономических и других свойств, обуславливающих его пригодность для удовлетворения личных или производственных потребностей в соответствии с его назначением. Качество продукции измеряется системой показателей, охватывающих различные области использования продукции: надёжности, назначения, долговечности, эргономичности и др. Эти показатели задаются Государственными стандартами (ГОСТ) и техническими условиями (ТУ) на продукцию. Применительно к химической продукции их задачами являются помимо установления требований к качеству продукции, определение методов её производства, обеспечение единства методов и средств контроля качества. 

     Задача 1

     Рассчитать, сколько потребуется универсального катионита КУ – 2, ёмкость поглощения которого 2,2 моль/кг, для обеспечения (без учёта регенерации) беспрерывной двадцатидневной работы фильтров производительностью 70080 м³ воды в год. Среднюю жёсткость исходной воды принять равной 6,1 ммоль/л. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Задача 2

     Какой объём аммиака (при н.у.) необходим  для получения сульфата аммония  массой 1,5 т?

     Запишем уравнение:

     2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ 

     На тонну сульфата аммония практически расходуется 0,97 тонны 70% серной кислоты и 0,27 тонны аммиака. Составим пропорцию: 

     1 т. (NH₄)₂SO₄ ————— 0,27 т. NH₃

     1,5 т. (NH₄)₂SO₄ ————— x т. NH₃

     х = 0,27 · 1,5 / 1 = 0,405 т. 

     Для производства 1,5 т. сульфата аммония  требуется 0,405 т. аммиака. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы:

1. Соколов Р. С. Химическая технология: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений: В 2 т. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. – Т. 1: Химическое производство в антропогенной деятельности. Производство неорганических веществ. – 368 с.
2. Основы химической технологии (под ред. Мухлёнова И. П.). – М.: Высшая школа, 1991.