Методы описания ТС. Химическая модель.

Структура связей технологической системы.

Последовательность прохождения потоков через элементы ТС определя­ет структуру связей и обеспечивает необходимые условия работы элементов системы.

При всей сложности ТС существуют типовые соединения операторов меж­ду собой, объединяющие их в единую схему. К ним относятся:

- последовательное соединение;

- ветвление;

- объединение.

Последовательная связь (рис. 14) является основным соединением техно­логических операторов между собой.

Рис. 14. Последовательное соединение

 

Здесь и далее прямоугольники представляют элементы, линии со стрел­ками - связи и направления потоков.

При этом соединении весь технологический поток, выходящий из преды­дущего элемента ТС, полностью поступает на последующий элемент ТС, при­чем каждый элемент поток проходит только один раз.

Применение: последовательная переработка сырья в разных операциях, более полная переработка сырья последовательными воздействиями на него, управление процессом путем необходимого управляющего воздействия на каж­дый элемент.

Разветвленная связь (рис. 15) После некоторой операции поток разветв­ляется, и далее отдельные потоки перерабатываются различными способами. Используется для получения разных продуктов.

 

 

 

Объединение (рис. 16): потоки смешиваются и поступают в реактор, где происходит их обработка.

Существует также разновидность сложных соединений, объединяющих несколько типов элементарных соединений одновременно - параллельное, последовательно-обводное (байпасное) и рециркуляционное соединения.

При параллельном соединении (рис. 17) технологический поток разделя­ется на несколько потоков, которые поступают на различные элементы ТС, причем каждый аппарат поток проходит только один раз.

 

Применение параллельного соединения:

1).Если  мощность некоторых аппаратов ограничена, то устанавливают несколь­ко аппаратов параллельно, обеспечивая суммарную производительность всей системы.

2).Использование периодических стадий в непрерывном процессе.

В этом случае поочередно работает один из параллельных аппаратов. По­сле завершения рабочего цикла одного аппарата поток переключают на дру­гой аппарат, а отключенный подготавливают к очередному рабочему циклу.

Так включены адсорберы с коротким сроком службы сорбента. Пока в одном из них происходит поглощение, в другом сорбент регенерируют.

3).Резервирование  на случай выхода га строя одного из аппаратов, когда такое нарушение может привести к резкому ухудшению работы всей системы и даже к аварийному состоянию.

Такое резервирование называют «холодным», в отличие от резервирова­ния, обусловленного периодичностью процесса - «горячего».

При последовательно-обводном (байпасном) соединении (рис. 18) через ряд последовательно соединенных элементов ТС проходит только часть по­тока, а другая часть обходит часть аппаратов, а затем соединяется с частью потока, прошедшего через элементы ТС.

Различают простой (рис. 18) и сложный (рис. 19) байпасы.

 

 

Рис. 18. Последовательно-обводное (байпасное) соединение

 

 

 

Рис. 19. Сложное последовательно-обводное (байпасное) соединение

Байпас используется в основном для управления процессом. Например, в процессе эксплуатации теплообменника условия передачи теплоты в нем ме­няются (загрязнения поверхности, изменение нагрузки). Поддерживают необ­ходимые температуры потоков байпасированием их мимо теплообменника.

Величину байпаса β определяют как долю основного потока, проходящего мимо аппарата (обозначения потоков показаны на рис. 18):

β= V_b/V₀.

Рециркуляционное соединение (рис. 20) характеризуется наличием обрат­ного технологического потока в системе последовательно соединенных эле­ментов, который связывает выход одного из последующих элементов с входом одного из предыдущих элементов.

К

Рис. 20. Рециркуляционное соединение

Через аппарат, в который направляется поток V_p, проходит поток V боль­ший, чем основной Vо, так что:

V = V_P + V₀.

Количественно величину рецикла характеризуют двумя величинами:

1. Кратностью циркуляции К_р = V/Vо,

2. Отношением циркуляции R = V_p/V.

 Следовательно, величина К_р и R связаны между собой:

Если выходящий из аппарата поток разветвляется и одна его часть об­разует обратную связь (рис. 20), то такая связь образует полный рецикл составы выходящего потока и рециклирующего одинаковы.

Такую схему используют для управления процессом, создания благопри­ятных условий для его протекания. В цепных реакциях скорость превраще­ния возрастает по мере накопления промежуточных активных радикалов. Если на вход реактора вернуть часть выходного потока, содержащего актив­ные радикалы, то превращение будет интенсивным с самого начала.

В случае разделения потоков на фракции возможен возврат (рецикл) ча­сти компонентов после системы разделения (на рис. 22 элемент разделения обозначен символом Р). Это - фракционный рецикл (возвращается фракция потока). Широко применяется для более полного использования сырья.

Рис. 22.Фракционное рециркуляционное соединение (по компоненту)

К фракционному рециклу можно отнести рисунок 23. Свежая смесь на­гревается в теплообменнике теплом выходящего из реактора потока. Рециркулирует тепловая фракция потока (а не компонентная, как на рис. 23).

 Вывод

Рассмотрены все типы связей элементов ТС.

Они присутствуют практически во всех ТС, обеспечивая необходимые условия их функционирования.

 

Рис. 23. Фракционное рециркуляционное соединение (по теплу)

 

Следует учесть, что при синтезе и оптимизации ТС обычно требуется рассматривать достаточно большое количество вариантов схем, отличающих­ся технологической топологией. Сократить это количество, а следовательно, сэкономить время и деньги помогает наряду с интуицией разработчика его умение предварительно оценить эффект, которого возможно ожидать при различных видах соединений между элементами ТС.

 

Методы описания ТС. Химическая модель.

Различают описательные и графические виды моделей ТС.

К описательным относят: химическую, операциональную, математическую.

К графическим относят: функциональную, технологическую, структурную, специальную.

Химическая модель

Химическая модель (схема) представлена основными реакциями (химиче-скими уравнениями), которые обеспечивают переработку сырья в продукт.

Например, синтез аммиака из водорода и азота можно записать такой формулой

А производство аммиака из природного газа - системой уравнений:

Последовательность химических взаимодействий удобно представить и такой схемой, как, например, производстве соды Na₂СО₃  из поваренной соли NaCl и известняка СаСО3:

 

---

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 416; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!