Основная задача химической технологии

I = П /V (т/(м³·час)) (III.4),

I_прод. = П_прод. / V (IV.1),

где: П_прод. – производительность аппарата по целевому продукту.

П_прод. = П_сырьё · В_проп (II.1)

где: П_сырьё. – производительность по сырью;

В_проп. – выход продукта на пропрущенное сырьё.

I_{прод . =}

П_сырьё = (III.2)

Производительность по сырью показывает количество сырья G, перерабатываемое в аппарате в единицу времени.

I_прод. =

I_прод. = (IV.2)

Если V=const. Для аппарата данной конструкции существует предельная линейная скорость подачи сырья. Поэтому при неизменных размерах аппарата V=const, и количество прерабатываемого сырья в пределе будет неизменным: V=const, G_сырьё = const.

Следовательно, (G_сырьё / V) = const. Обозначим это отношение буквой А. Тогда:

I_прод. = (IV.3)

Интенсивность работы аппарата будет прямо пропорциональна выходу целевого продукта на пропущенное сырьё «В_проп.» и обратно пропорциональна величине времени пребывания реагентов в зоне реакции «τ».

Можно связать интенсивность работы аппарата с выходом целевого продукта на превращённое сырьё – «В_разл.»:

В_проп. = α· В_разл (I.5)

Подставив это выражение в уравнение (IV.3), получим:

I_прод. = А

При постоянной конверсии сырья α=const.

A = const, обозначим это произведение через А´:

A = А´

и тогда:

I_прод. = А ´ (IV.4)

Получим выражение, аналогичное уравнению (IV.3), только вместо выхода продукта на пропущенное сырьё фигурирует выход целевого продукта на разложенное сырьё.

Опуская в этих выражениях постоянные величины А и А´, а также значки при выходах на пропущенное и разложенное, получим формульное выражение основной задачи химической технологии:

I_прод. = (IV.5)

Основная задача химической технологии – провести процесс с максимальной интенсивностью по целевому продукту I_прод. Интенсивность прямо пропорциональна выходу продукта и обратно пропорциональна времени пребывания реагентов в зоне реакции.

1. Выход продукта в основном зависит от термодинамических особенностей реакции. В – термодинамический критерий эффективности процесса. Чтобы его увеличить, необходимо, изменяя условия проведения реакции, сдвинуть равновесие процесса в сторону образования целевого продукта. Основные условия (термодинамические параметры), влияющие на количество получаемого продукта, - температура, давление и концентрация реагирующих веществ.

2. τ – кинетический параметр процесса. Скорость реакции обратно пропорциональна времени пребывания реагентов в зоне реакции:

w=

Из выражения (IV.5): чем меньше τ, тем выше интенсивность процесса. Для уменьшения τ мы должны реакцию провести с максимальной скоростью w.

Совокупность технологических параметров (термодинамических и кинетических) определяет технологический режим проведения химико-технологического процесса и непосредственно влияет на интенсивность процесса. Однако, решающее значение при выборе условий проведения процесса имеют вопросы скорости химических превращений, изучаемые кинетикой.