ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И МОЩНОСТЬ АППАРАТА

Е.Ю. КОПЫЛОВА, И.В. ЗАРАПИНА

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ОБЩЕЙ
ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Учебное пособие

Издательство Першина Р.В.

Тамбов

УДК 541 + 577. 4

ББК 24 + 20. 1

К 95

Научный редактор:

заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор химических наук, профессор В.И. Вигдорович

Рецензенты:

доктор химических наук, профессор Г.В. Шаталов

доктор технических наук В.И. Корчагин

Копылова Е.Ю.

Сборник задач по общей химической технологии / Е.Ю. Копылова; Министерство образования и науки, Тамб. гос. технический ун-т. Тамбов: Изд-во Першина Р.В., 2010. с.

В настоящем учебном пособии рассмотрены примеры решения задач по общей химической технологии для студентов специальности 280202 – «Инженерная защита окружающей среды» по направлению 280200 – «Защита окружающей среды» с целью организации их самостоятельной работы в аудиторное и внеаудиторное время. Рассмотрены примеры решения типовых задач, дан небольшой теоретический обзор некоторых тем дисциплины, а также приведен список рекомендуемой литературы. Пособие может быть использовано для организации самостоятельной работы студентов.

Введение

Изучение химической технологии как науки о методах и средствах, применяемых для управления химическими производственными процессами, имеет в университетском образовании особое значение в связи с широкой индустриализацией и химизацией промышленности и сельского хозяйства и стремительным развитием науки.

Технологии нового поколения – это наукоемкие технологии, главной особенностью которых является осознание глубины экологического кризиса и необходимости радикальных изменений. Направленность этих изменений – более рациональное использование сырья, энергосбережение, снижение экологического риска. Поэтому наиболее важным в обучении является взаимосвязь химической технологии с экологическими проблемами и в поиске новых решений по усовершенствованию всей структуры техносферы и снижению экологического риска.

Настоящее пособие по дисциплине «Общая химическая технология» предназначено для подготовки инженеров-экологов специальности «Инженерная защита окружающей среды» и бакалавров направления 280200 «Защита окружающей среды»

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Практическая целесообразность и рентабельность химического производства определяются технико-экономическими показателями, важнейшими из которых являются расходный коэффициент сырья, выход продукта, производительность аппарата, интенсивность и мощность процесса (аппарата).

Для закрепления понятий технико-экономических показателей производства дадим их определение и рассмотрим ряд примеров.

РАСХОДНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СЫРЬЯ И ВЫХОД

ПРОДУКТА

1. Расходным коэффициентом сырья (F_p) называется количество каждого вида сырья (кг, т, кратные и дольные им величины), затраченное на единицу готового продукта, полученного в процессе данного производства.

Пример. Определить расходный коэффициент аммиака в производстве азотной кислоты (без учета производственных потерь).

Решение. Процесс окисления аммиака в азотную кислоту протекает по схеме:

NH₃NO NO₂ HNO₃

17 кг 63 кг

На образование 63 кг азотной кислоты теоретически расходуется 17 кг аммиака, тогда для получения 1 кг кислоты теоретический расход аммиака составит:

(кг).

Следовательно, теоретический расходный коэффициент (F_p) аммиака равен 0,27 кг.

2. Выход продукта (η)– это отношение количества практически полученного продукта m_пр (в кг) к теоретически возможному m_теор (в кг), выраженное в процентах:

(1)

Если производственный процесс состоит из нескольких стадий и каждой из них соответствует определенный выход, то общий выход готового продукта по всему процессу в целом определяется следующим уравнением:

(1а)

где – выход продукта по отдельным стадиям процесса производства.

Чем выше выход продукта, тем экономичнее производство. Снижение выхода продукта обусловлено загрязненностью сырья, потерей сырья в процессе транспортировки, негерметичностью аппаратуры, протеканием побочных реакций, обратимостью реакций.

Пример. Теоретически 17 кг аммиака NH₃ при окислении дают 63 кг азотной кислоты HNO₃. Практически же получено 54 кг кислоты. Определить выход азотной кислоты.

Решение. По условию m_пр =54 кг, a m_теор= 63 кг, то по уравнению (1) получим:

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И МОЩНОСТЬ АППАРАТА

1. Производительность аппарата (П) – это количество готового продукта m_пр, практически выработанного данным аппаратом в единицу времени при данных условиях процесса производства, выражается в кг/ч (т/сут):

(2)

Пример. В контактном аппарате в течение 12 ч окисляется 180 т ангидрида SO₂, степень окисления 98,5%. Определить производительность аппарата в кг/ч.

Решение. Пользуясь уравнением (2), находим производительность контактного аппарата:

2. Мощность (W) аппарата –это производительность аппарата при оптимальных условиях процесса: