Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
+ 6CaSiO3 + 10CO + Q. (5)
У табл. 1 наведений спрощений матеріальний баланс.
На рис. З для прикладу показано матеріальний баланс у вигляді діаграми.
Матеріальний баланс є основою контролю виробництва. Різниця (сальдо) між кількостями взятих і добутих речовин свідчить про неправильне ведення контролю або невраховані витрати, чи, навіть, зловживання.
На підприємствах баланси складають за даними технічної, аналітичної та матеріальної звітності.
Енергетичний (тепловий баланс) складають майже так, як матеріальний баланс, на основі закону збереження енергії. У загальному вигляді його можна виразити таким рівнянням:
+ Qe + Qb = Зф + Qbt, (6)
де <2ф — фізичне тепло, введене в процес з вихідними речовинами; Qe — тепло екзотермічних реакцій і фізичних перетворень, що виділяється під час процесу (якщо реакція ендотермічна, то тепло реакції з від'ємним знаком буде в правій частині рівняння); Q8 —тепло, введене в процес ззовні з горючими газами, паливом, водою та ін.; Q$ — фізичне тепло, виведене з продуктами процесу; QBT — втрати тепла в навколишнє середовище.
Для складання енергетичного балансу треба мати дані про всі хімічні і фізичні процеси, які відбуваються в даному виробництві, а також дані про всі матеріальні показники процесу, що входять до матеріального балансу.
Ту складову частину балансу, яку не можна або важко розрахувати, визначають як невідому величину з рівняння енергетичного балансу.
Аналітичні дані сировини, готової продукції, напівпродуктів та інших матеріалів виробництва використовують для стехіометричних розрахунків, які кладуть в основу матеріальних балансів, а термохімічні і теплофізичні константи (теплоти утворення і розкладання, теплоти плавлення, розчинення, сублімації та інших процесів, теплоємності, енергетичні параметри тощо) використовують для складання енергетичних балансів.
Таблиця 2. Тепловий баланс виробництва фосфору (на 1000 кг P)
Прибуток тепла
Тис. кДж
%
Витрати тепла
Тис. кДж
%
Вводиться ззовні
6527,8
99,7
На відновлення фосфору
Вноситься реагуючими
0,3
(ендотермічна реакція)
26586,4
40,4
речовинами
205,1
На інші ендотермічні
3943,9
реакції
6
Виноситься шлаком і фе-
рофосфором
21047
32
Виноситься з газами
1955,2
3
В атмосферу
12200,3
18,6
Всього
65 732,9
100
Всього
65 732,9
100
Тепловий баланс (табл. 2), як і матеріальний, можна виразити графічно.
Матеріальні і енергетичні баланси мають велике значення для аналізу і оцінки раціональності та доцільностГздіиснення того чи іншого виробничого процесу в умовах промисловості. За їх допомогою встановлюють питому вагу виходів продукції, витрату і втрату сировини, палива, коефіцієнти використання енергії та ін. Баланси використовують для визначення розмірів апаратури, її потужності і продуктивності, інтенсивності процесів та ряду інших технічних і економічних показників виробництва.
Показники матеріального і енергетичного балансів в багатьох випадках виражають у грошових еквівалентах, на основі яких з додатком деяких інших показників складають економічні баланси.
За даними матеріального балансу і матеріального розрахунку еи-значають вихід готової продукції, або коефіцієнт використання сировини, під яким розуміють виражене в процентах відношення кількості фактично виробленої продукції до теоретично можливої.
В енергетичних балансах виходу продукції відповідає коефіцієнт корисної дії — відношення кількості енергії, витраченої на корисну роботу, до всієї витраченої енергії, виражене в процентах. Характеристикою електрохімічних процесів є «вихід за струмом», тобто відношення кількості фактично добутої продукції до теоретично можливої, розрахованої за фактично витраченою електричною енергією при мінімально необхідній напрузі розкладання.
§ 4. ШВИДКІСТЬ ТА ІНТЕНСИВНІСТЬ ПРОЦЕСІВ
Для аналізу та розрахунку процесів хімічної технології крім даних матеріального та енергетичного балансів треба знати продуктивність і інтенсивність процесів та апаратів. Оід_пр_одуктивністю апарата розуміють вихід продукції за одиницю часу. Залежно від характеру апарата продуктивність його можна віднести до одиниці об'єму, робочої поверхні апарата, або поперечного перетину. Цю відносну величину на-
зивають зніманням. Вона характеризує інтенсивність__апарата. Наприклад, Інтенсивність мартенівських печей визначають зніманням сталі з 1 м2 поду печі.
І нт^сившстьпроцесу визначають відношенням виходу продукції до часу перебування сировини в апараті. Отже, інтенсивність процесу пропорційна швидкості реакції.
Всі основні процеси (гідродинамічні, теплові, масообмінні тощо) можуть відбуватись тільки внаслідок дії_деяко'і рушійної сили, яка для гідромеханічних процесів визначається різницею тисків, для теплообмінних — різницею температур, для масообмінних — різницею концентрацій речовини і т. д.
Можна вважати, що результат процесу, який характеризується, наприклад, масою M перенесеної речовини або кількістю переданого тепла, пропорційний рушійній силі А, часу т і деякій величині А, до якої відносять інтенсивність процесу. Такою величиною може бути робоча поверхня, через яку відбувається передача енергії або маси, робочий об'єм, в якому здійснюється процес, і т. д. Тому рівняння будь-якого процесу можна записати в загальному вигляді так:
