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 G_ф к максимальному количеству продукта G_м , который мог бы получится из данного исходного вещества.

X= G_ф/ G_м

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 Х_А – степень превращения реагента А

N_А,0 – количество исходного реагента в начале процесса

N_А - в конце процесса

Степень превращения выражают в долях или в %, в последнем случае:

(5)

Из уравнения (5) следует; что

N_А = N_А,0 (1- Х_А) (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 N_R и N_S 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 С_А,О и С_А – концентрации исходного реагента А в начале и в конце процесса.

Из уравнения (7), находим

С_А = С_А,,0 (1 – Х_А ) (8)

В тех случаях, когда объем реакционной смеси изменяется во время процесса, в функциональную зависимость C= f (X_A ) вводят относительное изменение объема системы выраженное уравнением:

где ε_А - относительное изменение объема системы

V_XA=0, V_XA=1- объем реакционной смеси при Х_А=0 и Х_А =1

В частном случае - при линейном изменении объема реакционной смеси во времени - зависимость V - от степени превращения можно записать:

V = V₀ (1 + ε Х_А) (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