Состав ХТС

Простейшим элементом ХТС является оператор, под которым понимают типовой процесс химической технологии и соответствующую ему технику. Оператор преобразует физические параметры входящих в него потоков в соответствующие параметры выходящих потоков.

Можно выделить несколько классов операторов (типовых технологических процессов):

1) химические процессы, скорость которых определяется законами химической кинетики;

2) массообменные (диффузионные) процессы, скорость которых определяется скоростью переноса вещества из одной фазы в другую (растворение, кристаллизация, адсорбция, десорбция, экстракция и др.);

3) гидродинамические процессы, скорость которых определяется законами механики и гидромеханики (отстаивание, перемешивание, пенообразование и др.);

4) тепловые процессы, скорость которых определяется законами теплопередачи (нагревание, охлаждение);

5) энергетические процессы, заключающиеся во взаимном преобразовании различных видов энергии: тепловой, механической, электрической в турбинах, генераторах и моторах;

6) механические процессы (дробление, прессование, гранулирование, дозирование и др.);

7) процессы управления – получение и передача информации о состоянии потоков и продуктов и изменении их свойств.

Операторы классов 1–6 часто объединяют под одним названием – технологические операторы.

Более крупной структурной единицей ХТС является подсистема. Подсистемой называют совокупность операторов, объединенных одной технологической схемой. Подсистема – это самостоятельно функционирующая часть системы.

Подсистемы могут быть выделены по любому, удобному для изучения системы признаку. Например, химическое производство можно представить как иерархическую структуру, состоящую из 3 – 4 уровней или ступеней иерархии (соподчинения):

1 (низшая) ступень – типовые ХТП и соответствующая техника;

2 ступень – совокупность типовых технологических процессов, осуществляющих определенную операцию. Чаще всего, это цехи или их отдельные участки;

3 ступень – химические производства, состоящие из нескольких цехов, где получают целевые продукты;

4 ступень – химическое предприятие в целом.

По функциональному признаку, наиболее часто используемому технологами, выделяют следующие подсистемы ХТС:

- подсистема подготовки сырья;

- подсистема химического превращения;

- подсистема выделения целевого продукта;

- подсистема обработки технического продукта;

- энергетическая подсистема;

- экологическая подсистема.

Подсистема химического превращения является главной подсистемой ХТС, здесь происходит получение целевого продукта.

Подсистему подготовки сырья вводят в том случае, если сырье по своим характеристикам не соответствует требованиям главной подсистемы. Операторами этой подсистемы являются хранение и транспортировка сырья, нагрев и охлаждение, испарение, плавление, растворение, сушка, измельчение и др.

Подсистема выделения целевого продукта предназначена для разделения реакционной смеси на отдельные компоненты. Операторы подсистемы – ректификация, экстракция, фильтрация и др.

Подсистема обработки технического продукта имеет целью доведение целевого продукта до заданного уровня качества и придания ему товарного вида. В эту подсистему могут быть включены операторы расфасовки, укупорки, маркировки, транспорта, хранения и др.

Энергетическая подсистема включает в себя подсистемы производства энергии, рекуперации энергии и водоподготовки.

Экологическая подсистема предназначена для рекуперации сырья, очистки сточных вод и газовых выбросов.

В состав ХТС кроме элементов включаются еще связи. Связь - это физический канал, по которому происходит обмен веществом, энергией или информацией между элементами (внутренние связи) и между отдельными системами (внешние связи). По физическому смыслу связи бывают материальные, энергетические и информационные.

Материальные связи – потоки сырья, вспомогательных материалов, продуктов и отходов.

Энергетические связи – потоки топлива, хладоагентов и теплоносителей.

Материальные и энергетические связи называют технологическими.

Информационные связи – это связи, обеспечивающие управление системой.