Характеристика типов технологических связей между элементами химико-технологической схемы

Технология – наука, изучающая способы и процессы переработки природного сырья в предметы потребления и средства производства. Технология: металлов, пищевых производств.

Химическая технология – общая теория способов химического производства.

Химическая технология делится на три группы:

1) технология неорганических веществ;

2) технология органических веществ;

3) технология природного сырья.

Особенности химической технологии.

1) крупнотоннажное производство

2) коренное изменение состава веществ, физико-химических свойств и внутреннего строения веществ.

Способ производства – совокупность всех технологических операций, протекающих с сырьем, до превращения в продукт.

Технологические операции (ТО): в химических аппаратах протекают процессы тепловые, диффузионные, химические.

ТО – сочетание различных элементарных технологических процессов (абсорбция, кристаллизация,…). Всего элементарных ТП не более 20.

Технологическая схема – последовательное описание операций, протекающих в машинах и аппаратах.

Стадии технологического процесса.

1-физические процессы, связанные с подготовкой компонентов (смешение, дробление)

2-химическая реакция образования продуктов

3-разделение продуктов (целевых, побочных): ректификация, адсорбция – все ф/х процессы.

Технологический режим – совокупность основных факторов, влияющих на:

- скорость процесса

- выход целевого продукта

- качество целевого продукта

ХТС-химико-технологическая система.

Типы технологических связей.

В основе любого современного производства лежит определенная химико-технологическая система (хтс). Рассмотрение схем хтс показывает, что существует определенное взаимодействие между отдельными элементами хтс.

Выбор той или иной технологической связи между элементами определяется требуемыми свойствами ХТС, технологическими и технико-экономическими показателями функционирования ХТС.

Различают следующие технологические связи:

1. Последовательная технологическая связь.

2. Параллельная технологическая связь.

3. Последовательно-обводная технологическая связь (байпасная).

4. Обратная технологическая связь (рециркуляционная).

5. Комбинированная.

1. Последовательная технологическая связь –типичная схема с открытой цепью, характерна тем, что выходящий из элемента хтс поток целиком поступает в следующий элемент, т.е. выходящий из элемента поток является входящим для следующего.

Все технологические потоки пребывают в элементе только один раз и не возвращаются в него.

Этот тип технологической связи наиболее распространен. В общем случае применяется, когда степень превращения вещества в каждом предшествующем аппарате достаточно велика для эффективной работы всех последующих аппаратов.

А также:

А) применяется, когда необходимо повысить степень превращения вещества;

Б) при проведении обратимых экзотермических процессов для приближения к оптимальному температурному режиму (между аппаратами устанавливаются теплообменники);

В) когда требуется обеспечить промежуточный отвод продуктов реакции (абсорбционное отделение производства серной кислоты).

Последовательная технологическая связь применяется, например, в производстве соляной и серной кислоты, минеральных удобрений, при абсорбции нитрозных газов в производстве азотной кислоты.

2. Параллельная технологическая связь. Такая связь, когда выходящий из первого элемента поток разбивается на несколько параллельных подпотоков. Выходящие из элементов потоки могут объединяться в один поток, а могут выходить из системы раздельно. Через каждый аппарат поток проходит один раз.

Данный тип связи применяется в следующие случаях:

1) Для повышения мощности, надежности хтс.(мощность увеличивается с увеличением количества работающих элементов; в случае поломки, неисправности или выхода из строя одного элемента хтс будет продолжать работать).

2) При параллельном получении на базе одного исходного вещества двух или нескольких продуктов.

Пример: из природного газа в результате его переработки получают аммиак и диоксид углерода Аммиак может быть использован для производства нитрата аммония (аммиачной селитры), а диоксид углерода совместно с аммиаком – для производства карбамида.

3) при переработке побочных продуктов на базе одного вещества.

Пример параллельной технологической связи: охлаждение коксового газа в первичных газовых холодильниках.

3. Последовательно-обводная технологическая связь (байпасная). Эта связь характеризуется тем, что часть технологического потока минует один или несколько аппаратов по ходу технологической схемы. Байпас позволяет эффективно управлять температурным и концентрационным режимами работы аппаратов.

Поступающий в систему поток m1 называется прямым. Он разветвляется на 2 части: m2 – поступает в аппарат – это главный поток, он определяет ход процесса в реакторах, другая часть потока m3 (побочный поток) – обходит аппараты и соединяется с главным потоком. Направления потоков совпадают. Каждый поток проходит через элементы только один раз.

Применяется для создания оптимального температурного режима при проведении обратимых экзотермических реакций. Температуру необходимо снижать по ходу процесса.

Главный поток, проходящий через реактор, нагревается в результате экзотермической реакции и выходит из реактора с высокой температурой. Перед подачей в следующий реактор этот поток должен быть охлажден. Снижение температуры происходит за счет смешения горячего главного потока с холодным побочным, чтобы на входе в следующий реактор температура была оптимальной.

Этот вид связи может оказывать еще одно благоприятное воздействие на систему. Побочный поток (m3) имеет высокую концентрацию исходного вещества. Смешение потоков позволяет иметь высокую концентрацию исходных реагентов при температуре, которая является оптимальной на входе в следующий реактор.

Пример: подача азотоводородной смеси в колонну при синтезе аммиака (байпас), (для регулирования температуры на выходе из теплообменного узла).