Основные технологические критерии эффективности ХТП

Для оценки качества ХТП, наряду с такими экономическими показателями, как себестоимость целевого продукта, приведенные затраты и т.д., используют количественные технологические показатели: степень превращения сырья, выход целевого продукта, селективность, производительность и интенсивность, расходные коэффициенты по сырью.

Рассмотрим эти показатели для реакции 2.1.

aA + bB = rR + sS (2.1.)

1). Степень превращения сырья (конверсия) Х –это отношение количества превращенного сырья к введенному, выраженное в процентах или долях единицы. Степень превращения сырья характеризует полноту использования сырья в данном ХТП.

Х= (2.1.), где - количество введенного сырья, G_A – количество сырья, оставшееся после завершения процесса.

Точно также можно рассчитать степень превращения исходного реагента В.

2). Выход продукта – это отношение количества полученного продукта к теоретическому количеству продукта, рассчитанному по стехиометрическому уравнению реакции из поступивших в процесс реагентов.

η = (2.2.)

- рассчитывают по стехиометрическому уравнению из поступивших в процесс реагентов.

3). Селективность процесса – показывает количественную оценку эффективности основной реакции по сравнению с побочными. Селективность –это отношение количества исходного реагента, превратившегося в целевой продукт, к общему количеству прореагировавшего реагента. Селективность выражают в долях единицы или в процентах.

= (2.3.), где - количество исходного вещества А, затраченное на получение целевого продукта R, рассчитывают по стехиометрическому уравнению основной реакции. G_A –это суммарное количество реагента, которое затрачивается как на получение целевого продукта, так и на получение побочных продуктов. Рассчитывается по основной и побочным реакциям.

Селективность процесса, описанная выше, называется полной или интегральной, в отличие от мгновенной, или дифференциальной селективности.

Критерием дифференциальной селективности удобно пользоваться при анализе сложных ХТП, в которых наряду с основной идут побочные реакции.

Дифференциальной селективностью называют отношение скорости расходования реагента А по основной реакции к суммарной скорости расходования того же реагента.

(2.4.)

Существует взаимосвязь степени превращения сырья, выхода и селективности.

т.е. выход продукта равняется произведению интегральной селективности на конверсию.

В сложных процессах для получения большого выхода целевого продукта недостаточно иметь только высокую степень превращения сырья или только большую селективность. Высокий выход целевого продукта определяется оптимальным сочетанием двух названных показателей.

4). Производительность – этоколичество целевого продукта, полученное в единицу времени:

П = (2.5.), измеряется в кг/час, в т/час.

5). Интенсивность работы аппарата – это его производительность, отнесенная к какой-либо величине, характеризующей размеры данного аппарата. Обычно производительность относят к объему аппарата или к его площади.

I = (2.6.) или I= (2.7.)

Интенсивность измеряется либо в (кг/м^3.ч), либо в (кг/м^2.ч).

В каталитических процессах рассчитывают интенсивность работы катализатора, для чего массу полученного за единицу времени продукта относят к объёму катализатора:

I= (кг/м^3.ч) (2.8.)