Производительность в кг/час в тоннах в сутки или в кубических метрах
м3·сут-1.
Максимально возможная производительность называется мощностью.
Для сравнения работы аппаратов и установок разного устройства и размеров, в которых протекают те же самые химические процессы, используют понятие интенсивность.
Интенсивность - это производительность, отнесенная к какой либо величине, которая характеризует размеры аппарата – к его объему или сечению. Она может быть выражена уравнениями: И=П/V И=П/S = G/τS.
Расход сырья воды, энергии и разных реагентов, отнесенной единицы целевого продукта, называют расходным коэффициентом ß = Q/ R
где Q- затрата сырья, и др.
Расходные коэффициенты выражают в тоннах на тонну ( т×т –1), кубических метрах на т., м3·т –1, квт. ч. т –1 и т.п.
Глубина протекания реакции, от которой зависит степень использования сырья и другие показатели химико-технологического процесса, характеризуется степенью превращения и выходом продукта, а для сложных реакций, кроме того, селективностью.
Выходомпродукта называется отношение количества фактически полученного продукта Gф к максимальному количеству продукта Gм , который мог бы получится из данного исходного вещества.
X= Gф/ Gм
Для химических реакций максимальное количество продукта определяется по уравнению реакции по основному исходному веществу.
Степень превращения – это отношение количества реагента, который вступил в реакцию, к его исходному количеству.
Например, для простой необратимой реакции типа A Rстепень превращения выражается уравнением:
(4)
где ХА – степень превращения реагента А
NА,0 – количество исходного реагента в начале процесса
NА - в конце процесса
Степень превращения выражают в долях или в %, в последнем случае:
(5)
Из уравнения (5) следует; что
NА = NА,0 ( 1- ХА ) ( 6 ).
Если протекает реакция
то ,
,
Используя степень превращения, можно определить количество продуктов R, и S, которые образовались в результате такой реакции, не осложненной наличием побочных взаимодействий. Количество продуктов NR и NS и реагентов, которые вступили в реакцию, связано между собой соотношением:
где: нормированные коэффициенты, которые учитывают стехиометрию реакции и равны отношению стехиометрического коэффициента продукта к стехиометрическому коэффициенту реагента.
Если реакция протекает без изменения объема, то
(7)
где СА,О и СА – концентрации исходного реагента А в начале и в конце процесса.
Из уравнения (7), находим
СА = СА,,0 ( 1 – ХА ) ( 8)
В тех случаях, когда объем реакционной смеси изменяется во время процесса, в функциональную зависимость C= f (XA ) вводят относительное изменение объема системы выраженное уравнением:
где εА - относительное изменение объема системы
VXA=0, VXA=1- объем реакционной смеси при ХА=0 и ХА =1
В частном случае - при линейном изменении объема реакционной смеси во времени - зависимость V - от степени превращения можно записать:
V = V0 ( 1 + ε ХА ) ( 10)
С учетом уравнений (3) и (7) текущая концентрация исходного реагента может быть выражена в виде:
но
поэтому или
(11)
Значение отношения для реакции
определяют по уравнению
где β – доля стехиометрической смеси исходных реагентов в реакционной смеси.
Выход продукта характеризует полученный результат, как часть от предельно возможного. Целесообразно оценить и реальную ситуацию, т.е. дать количественную оценку эффективности целевой реакции в сравнении с побочными взаимодействиями.
Критерием такой оценки есть селективность- отношение количества исходного реагента израсходованного на целевую реакцию к общему количеству исходного реагента, который пошел на реакцию.
(12)
φ- селективность
нормированный коэффициент, который учитывает стехиометрию реакции