Материальный и энергетический балансы отделения (цеха) на часовую производительность

На основании выполненных обоснований и теоретического анализа разрабатывается технологическая схема производства и дается ее описание. При этом указываются основные аппараты, в которых будет осуществляться процесс, дается их общая характеристика и сведения об условиях их работы. Технологическая схема в небольшом масштабе прилагается к расчетно-пояснительной записке. На схеме указываются номера аппаратов в направлении прохождения сырья и полупродуктов до получения готовой продукции. В целях упрощения технологической схемы разрешается изображать на ней лишь одну производственную нитку, связанную единым материальным потоком. Параллельно работающее оборудование указывается при описании технологической схемы и в спецификации оборудования. Если технологическая схема сложная, то по согласованию с руководителем курсовой работы разрешается заменять ее принципиальной схемой производства и схемой материальных потоков. В этом случае для описания используют технологическую схему, изображенную на большом листе.

Размеры и количество аппаратов определяются материальными расчетами с использованием результатов кинетического анализа.

Материальные расчеты должны проводиться на часовую производительность цеха. Материальные расчеты должны основываться на стехиометрических уравнениях реакций. Однако в них приходится вносить ряд поправок с учетом состава промышленного сырья, обратимости химических реакций и т.д. При проведении расчетов широко пользуются приближенными эмпирическими уравнениями, номограммами, таблицами и другими подсобными материалами, значительно упрощающими материальные расчеты при сохранении необходимой их точности. Кроме того, в расчетах используются данные о работе промышленных и опытных установок, имеющиеся в литературе.

В материальных расчетах химических процессов (реакции) теоретический выход продукта определяется по стехиометрическим уравнениям с учетом обратимости реакций, а затем на основе потерь продукта (побочные реакции, механические потери и т.д.) вводится поправка – коэффициент практического выхода продукта от теоретического. Сведения о практических выходах собираются студентом в период практики по профилю (технологическая) или принимаются по литературным данным.

Материальный баланс является функцией совершенства и режима работы аппарата и организации производства в целом. Поэтому следует иметь в виду, что материальный баланс не является незыблемым, так как за счет применения более совершенного оборудования и надлежащей организации производства потери продукта могут быть уменьшены, а выходы значительно увеличены.

Материальный отделения (цеха) в целом должен заканчиваться таблицей материального баланса (табл. 1).

Таблица 1

Сводная таблица материального баланса (аппарата, отделения)
(в кг/ч или кг на 1 т продукта)

Компоненты	Приход	Расход
	Статья прихода	Концент- рация реагентов	Образо- валось по реакции	Всего	Статьи расхода	На реакцию	Потери	Всего

За материальными следуют тепловые расчеты. Тепловые балансы составляются по стадиям производства для определения расхода охлаждающей воды, греющего пара или температуры системы в конце процесса. Для тех аппаратов, в которых температура системы не влияет на протекание процесса или ее колебания невелики, тепловой баланс можно не составлять. Если в результате протекания химических реакций образуется тепло или избыточное давление, следует предусмотреть использование этих вторичных энергоресурсов. Составленные тепловые балансы оформляются в виде таблиц. При отсутствии практических данных потери тепла в окружающую среду могут быть приняты в пределах 3-5% от прихода тепла.

В конце раздела материальных и тепловых балансов необходимо привести таблицы расходных коэффициентов по сырью, пару, топливу и воде.