Хімічне виробництво і хімічна технологія (стр. 2 из 2)
Сукупність апаратів, в яких здійснюють визначену операцію, назвемо агрегатом – третій рівень. Наприклад, хімічний реактор разом з теплообмінником і змішувачем, які забезпечують режим роботи реактору можна класифікувати як агрегат (іноді його називають також реакційним вузлом).
Хіміко-технологічний процес (ХТП) – четвертий рівень – протікає в сукупності агрегатів і апаратів з одержанням певного продукту – кінцевого (цільового) продукту, проміжного продукту, напівпродукту та ін.
Сукупність хіміко-технологічних процесів створює хімічне виробництво(ХВ). що служить для одержання кінцевого продукту – п'ятий рівень.
Розвиток промисловості висунуло нові вимоги до усіх виробництв – основними цілями їхнього функціонування є не тільки одержання продукту, але виконання таких функцій, як комплексне використання сировини, захист навколишнього середовища, економія паливно-енергетичних ресурсів.
4. Показники ефективності хімічного виробництва
Визначаючи мету хімічної технології як науки: створення економічного способу виробництва необхідних людству продуктів (з використанням хімічних перетворень), – необхідно визначити показники виробництва, які характеризують його досконалість і ефективність. Можна виділити наступні групи показників – технологічні, економічні, експлуатаційні і соціальні.
Технологічніпоказники характеризують технологічну досконалість розглянутого виробництва.
Серед них найголовнішими є наступні:
Витратний коефіцієнт -є важливимпоказником технічної досконалості виробництва і визначаєвитрати сировини й енергіїна одиницю виробничої продукції:
,хімічний виробництво технологія ефективність
деgі – витрати і-го виду сировини, при виробництві продукту продуктивністю G.
Витратні коефіцієнти мають розмірність т/т, м3/т, м3/м3.
Розрізняють теоретичні витратні коефіцієнти, які розраховують тільки за рівняннями реакцій та практичні витратні коефіцієнти, які враховують склад та ступінь перетворення сировини, вихід продукту, селективність процесу, надлишок окремих видів сировини. Витратні коефіцієнти за різними видами сировини різні.
Ступінь перетворення – показує наскільки повно в хіміко-технологічному процесі використовується сировина, таким чином – це частка сировини, яка прийняла участь в хімічному перетворенні.
Для хімічної реакції:
можна розрахувати ступені перетворення для сировини А та сировини В.
,де n0A– кількість молей речовини А в вихідній реакційній суміші;
nA- кількість молей речовини А після закінчення процесу перетворення (залишок реагенту). Ступінь перетворення речовини А лежить в межах
. Відповідно ступінь перетворення речовини В розраховується за рівнянням: 
Якщо реагенти А та В взято в стехіометричному співвідношенні
, якщо реагент В взято з надлишком 
, якщо реагент В взято з нестачею, навпаки 
.Не завжди можна достигнути повного перетворення реагентів, більшість хімічних реакцій є зворотною. Максимальний ступінь перетворення в таких реакціях – рівноважний ступінь перетворення.
,де
кількість молей речовини А в рівноважній суміші.Наступний технологічний показник ефективності – вихід продукту – відношення реально одержаної кількості продукту до його максимально можливої кількості:
,де nD – реально одержана кількість речовини D;
nDmax – максимально можлива кількість речовини D.
Для різних типів реакцій величина nDmax розраховується по-різному.
Так для простих незворотних реакцій максимальна кількість продукту розраховується за стехіометрією хімічної реакції, виходячи з кількості реагенту, який взято з нестачею. От же, для простої незворотної реакції вихід продукту чисельно дорівнює ступені перетворення сировини, взятої для процесу з нестачею.
Для зворотної хімічної реакції максимальна кількість продукту обумовлена рівновагою процесу, і
, от же: 
У випадку протікання паралельних:
,або послідовних реакцій:
можливо утворення побічних продуктів процесу. В цьому випадку максимальна кількість продукту та, яку було б одержано якби вся сировина витрачалася на утворення цільового продукту.
Селективність процесу дозволяє оцінити ефективність основної реакції в порівнянні з побічними реакціями, таким чином селективність – відношення кількості основного компоненту сировини, перетвореного на цільовий продукт до загальної кількості компоненту А, що прийняв участь у всіх хімічних перетвореннях даного хіміко-технологічного процесу. Наприклад в хіміко-технологічному процесі протікає цільова реакція утворення продукту Dта побічна реакція утворення продукту С.
Тоді селективність такого процесу можна обчислити так:
,де
- кількість речовини А, що взяла участь в одержанні цільового продукту; 
- загальна кількість речовини А, що взяла участь у всіх хімічних перетвореннях. Селективність можна розрахувати через ступені перетворення речовини А. 
.5. Економічні показники ефективності
Економічні показники визначають економічну привабливість виробництва, як правило, це потужність виробництва, собівартість продукції та ефективність використання устаткування (інтенсивність).
Продуктивність П – випуск продукції за одиницю часу. Розрізняють річну, добову, годинну продуктивність. Максимальну продуктивність називають потужністю виробництва. Звичайно, це проектна характеристика.
,де G – випуск продукції (тонна, кг, м3);
τ – час (рік, доба, година).
Хімічне виробництво працює 300-330 дiб у році,тобто за винятком часу на планово-попереджувальні ремонти і можливі аварійні зупинки.
Сучасні промислові виробництва досягають продуктивності:
- виробництво аміаку - 450 тис. т/рік (1360 т/доб );
- виробництво сірчаної кислоти - 500 тис.т/рік (1500 т/доб );
- виробництво метанолу - 250 тис.т/рік (750 т/доб ).
Собівартість – витрати виробника на одержання одиниці продукції.
Інтенсивність – продуктивність, віднесена до величини, яка характеризує розмір апарату – об’єм, площу перетину.
,де П – продуктивність процесу в апараті;
V – об’єм або площа перетину, в залежності від типу апарату.
Інтенсивність вимірюється в таких одиницях кг/(год.м3), т/(доб.м2) та ін.
У випадку аналізу каталітичних реакторів інтенсивність розраховують як відношення продуктивності до об’єму або маси каталізатору, який завантажено до реактору. Таку величину називають продуктивністю каталізатору, або його напруженістю.
Ще одним показником є якість продукту– набір властивостей і характеристик, що визначають споживчу цінність продукту. Сюди належать показники чистоти продукту, наявність домішок, а також хімічні, фізико-хімічні, фізичні, механічні та ін. властивості. Вони визначаються державними і галузевими стандартами (ГОСТ, ДСТУ) і технічними умовами на продукцію.
6. Експлуатаційні і соціальні показники ефективності – надійність, ступінь автоматизації, екологічність
Експлуатаційні показники характеризують досконалість створеного виробництва як промислового об'єкта. До них належать: керованість або урегульованість, чутливість до відхилень умов роботи, надійність апаратів і виробництва в цілому, пожежо- і вибухобезпека.
Соціальні показники визначають умови роботи обслуговуючого персоналу і нешкідливість виробництва для навколишнього середовища; нешкідливість обслуговування, ступінь автоматизації і механізації, екологічну безпеку.
Висновок
В процесі виконання роботи ми ознайомилися з хімічним виробництвом і хімічною технологією, а саме:
- хімічною технологією – як наукою;
- розвитком хімічних виробництв і хімічної технології;
- сучасним станом хімічного промислового комплексу України;
- складом та структурою хімічного виробництва;
- показниками ефективності хімічного виробництва;
- економічними показниками ефективності;
- експлуатаційними і соціальними показниками ефективності – надійністю, ступню автоматизації, екологічністю.
Література
1. Мухленов И.П. и др. Общая химическая технология. – М.: Высшая школа, 1991. - С. 6, 8, 20-22.
2. Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. – М.: Высшая школа, 1990. - С. 5-12.
3. Голубовська-Онісімова Г.М. та ін. Дослідження політики та законодавства у сфері управління хімічними речовинамив Україні. - Київ – 2006.