Эскизная технологическая схема химического производства

Руководствуясь эскизной технологической схемой, технологи приступают к составлению и расчету уравнений материального баланса для каждой технологической операции. Назначение расчета – определение затрат сырья для получения заданного количества конечного продукта; объемов и составов материальных потоков на каждой операции, количеств и составов отходящих потоков (в том числе сточных вод и газов).

Исходными данными для проведения расчета являются: эскизная технологическая схема производства с указанием основных и вспомогательных процессов; состав исходных веществ (качество сырья) и состав материальных потоков, поступающих на определенную операцию; рецептура продукта; данные регламента о нормативных потерях, состав получаемых потоков для процессов фильтрования, сушки, ректификации и т.п.

При составлении уравнения материального баланса периодического производства допустимые потери сырья составляют при фильтровании 1…2 %, при сушке – 1…10 %, при размоле, дроблении, смешении – 0,5 %, при выпаривании, дистилляции, ректификации – 5…15 %, при фасовке и упаковке – 0,5 %.

Материальный баланс составляют на основании закона сохранения массы: количество поступающих материалов должно быть равно количеству конечных продуктов, получаемых в результате проведения процесса, плюс потери:

SGн = SGк + Gп.

Составление и расчет уравнений материального баланса можно проводить двумя способами:

1. Расчет на 1 т готового продукта. При этом рассчитывают расходные коэффициенты по сырью и объемам материальных потоков, приходящиеся на 1 т готовой продукции. Данные по реальным загрузкам в аппараты, объемам материальных потоков, расходам в каждом аппарате получают после пересчета, в котором учитывают выбранную мощность производства и фонд рабочего времени или часовую производительность.

2. Расчет на одну операцию для периодического процесса и расчет на часовую производительность – для непрерывного. В этом случае получают реальные загрузки в аппараты и объемы материальных потоков.

Одновременно составляют и рассчитывают уравнения теплового баланса по стадиям производства.

Тепловой баланс составляют на основе закона сохранения энергии: количество энергии, поступившей в технологический аппарат, должно быть равно количеству отводимой из аппарата энергии:

SQн = SQк + SQп,

где SQк – количество отводимой теплоты; SQп – потери теплоты в окружающее пространство.

Поступившая в аппарат теплота SQн складывается из теплоты, поступающей с исходными материалами, теплоносителями, теплоты физических или биохимических превращений.

Количество отводимой из аппарата теплоты SQк складывается из теплоты, уходящей с конечными продуктами и отводимой теплоносителями.

Из теплового баланса определяют тепловую нагрузку, а затем расход греющего пара, воды или других теплоносителей.

В результате расчетов уравнений материального и теплового балансов определяются связи проектируемого производства с общезаводским хозяйством. Следует отметить, что материальные и тепловые балансы уточняются в процессе разработки проекта.