Составление материального баланса

Материальные расчеты производственных процессов по собственному существу должны быть материальными балансами каждой стадии производства и всего производства в целом, основанными на законах стехиометрии и на законе сохранения вещества. В следствии материального баланса определяются вес, состав и объём исходных материалов, готовой продукции, потерь и отходов по всем стадиям производства; это, со своей стороны, является основанием для всех остальных технологических и энергетических расчетов аппаратуры. Результаты материального баланса, вскрывая всецело всю сущность материальных превращений по каждой стадии производства, наглядно показывают все недочеты производственного процесса и тем самым намечают пути, по которым должно идти предстоящее совершенствование производства. Отсутствие четко составленного материального баланса в том либо другом производстве есть показателем его несовершенства и, наоборот, множество действующих производств достиг большого уровня технического совершенства благодаря наличию шепетильно проработанных материальных балансов.

Материальный баланс химического процесса составляется следующим образом: пишется уравнение химической реакции и по стехиометрическим отношениям определяется теоретический выход продукта. После этого выявляются утраты продукта в следствии побочных потери и реакций механического характера, и устанавливается практический выход, на основании которого и подсчитывается количество приобретаемого продукта. Весовые количества конечного продукта, приобретаемого в следствии какого-либо химического процесса, кроме того при самых благоприятных условиях постоянно бывают ниже того количества, которое следовало ожидать в соответствии с теории. Чем ближе выход продукта к теоретически вероятному, тем идеальнее и экономически более удачен этот метод производства. В тех случаях, в то время, когда производственный процесс не представляется вероятным изобразить химическим уравнением, выход выражают в весовых частях приобретаемой продукции на 1 весовую часть исходного сырья. Исходя из того, что как правило химические реакции обратимы, т.е. не идут до конца, студент обязан подобрать давление и температуру (особенно для реакций, идущих в газовой фазе) так, для получения максимального выхода продукта.

Для производственных операций, в которых преобладают физические процессы (фильтрация, перекристаллизация и т.п.), нужно расчетом установить, какое количество продукта при данной температуре остается в растворе (согласно данным растворимости), какое количество его опять возвращается в производство при применении промышленных вод и т.п. направляться учитывать и механические потери: утечку газов и паров через неплотности, утрату твёрдых материалов и растворов при перегрузках, транспортировке, хранении.

В случае если производственный процесс имеет несколько стадий и каждой из них соответствует определенный выход, то неспециализированный выход готового продукта по всему процессу определяется произведением всех выходов по отдельным стадиям, т.е.

? = ?1 · ?2 · ?3 · … ·?n,

где ? – неспециализированный выход по всему производству;

?1, ?2, ?3, … ?n – выходы по отдельным стадиям.

Материальный баланс есть функцией принятого режима стадий производства и зависит от совершенства работы аппаратуры и от организации производства в целом.

Форма материального баланса зависит от характера производства. При постоянной схеме производства материальный баланс относят к одному часу либо дням (производство окисленных битумов, гидроочистка нефтяных фракций, адсорбционное выделение парафинов и т.д.). Довольно часто ведут расчет на тонну, килограмм либо на кубометр готовой продукции (либо исходного сырья) независимо от конструкции и размеров аппаратов, в которых осуществляется процесс. В случае если рассматриваются газовые реакции, то количество веществ целесообразно высказывать числом молей. При периодическом ходе производства (производство пластмасс, полупродуктов) материальный баланс направляться составлять на одну производственную операцию либо относить его к дням. Наряду с этим материальный баланс составляется по отдельным стадиям производства: для стремительнейшего обнаружения расходных коэффициентов комфортно вести расчет на тонну сырья либо готовой продукции, но это не исключает составления операционного либо дневного материального баланса. В последнем случае до составления материального баланса необходимо осуществить ёмкости и выбор типа главной аппаратуры по заводским и каталогам данным, что разрешает установить величину загрузки (партии) в реакционный аппарат. Материальный баланс время от времени корректируется данными тепловых расчетов (особенно при периодически действующей аппаратуре), исходя из этого окончательный вид следует ему давать только по окончании составления теплового баланса. При сложных материальных расчетах в целях большей наглядности полезно материальный баланс воображать кроме этого в виде диаграмм либо графиков.

Для упрощения всех последующих технологических расчетов аппаратуры более выгодно иметь материальный баланс, отнесенный к дневной мощности производства; для обнаружения же не сильный мест производства независимо от заданной мощности более целесообразным есть материальный баланс, отнесенный к одной тонне готовой продукции. При составлении материального баланса, отнесенного к дневной производительности, нужно иметь заданную мощность производства. Мощность производства определяется числом весовых единиц (т либо кг) готового продукта, подлежащего выпуску производством в единицу времени (год, месяц, дни). В большинстве случаев мощность производства высказывают в тоннах 100%-го продукта либо технического товарного продукта в год, причем во многих случаях принимается круглосуточная работа производства в течение 330 дней в году (35 дней резервируется на капремонт цехов).

Материальный баланс любого технологического процесса либо части его составляется на основании закона сохранения вещества, другими словами закона, в соответствии с которому количество (масса) всех исходных продуктов данного производственного цикла должно быть равняется количеству (массе) всех конечных продуктов его:

?Gисх = ?Gкон,

где ?Gисх – масса исходных продуктов;

?Gкон – масса конечных продуктов (в однообразных единицах измерения).

Так, в случае если в какой-либо аппарат поступает GA кг продукта A, GB кг продукта B и т.д., в следствии химической либо физической переработки выходит из аппарата GC кг продукта C, GD кг продукта D и т.д., и в случае если в конечных продуктах остается часть начальных продуктов A (G’A кг), B (G’B кг) и т.д., то наряду с этим должно иметь место равенство:

GA + GB + … = G’A + G’B + GC + GD + … + ?G.

Результаты подсчетов материального баланса сводят в таблицу 1.

Количество массы, взятой в следствии химического процесса, берется из умелых данных, поскольку количество смеси взятых продуктов не есть аддитивное свойство количества компонентов, составляющих смесь и, следовательно, величина его не всегда возможно выяснена методом вычисления.

Прототип совокупности расчета материального баланса


Похожие статьи:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: