лекции / все лекции по охт
.pdf4)Организация процесса в подсистеме ХТС
•Некоторые приемы или решения общеизвестны. Например, замена периодического процесса на непрерывный. В первом случае требуются дополнительная аппаратура для накопления исходных компонентов и продуктов, очистка периодических аппаратов, временные затраты, связанные с пусками и остановками. В непрерывном процессе таких неудобств нет.
•К сокращению затрат на аппараты ведет регенерация тепла реакции: вместо нагрева потока перед реактором и последующего его охлаждения в отдельных теплообменниках (см., например, реакционный узел окисления диоксида серы).
•Если подсистема включает в себя несколько реакторов или теплообменников, или аппаратов разделения, то при умелой их компановки можно существенно снизить капитальные затраты.
Синтез оптимальных схем реакторов РИВ и РИС-Н будет рассмотрен позже.
•Несмотря на снижение удельных капитальных затрат с ростом производительности, бесконечно наращивать мощности невозможно. Появляются ограничения машиностроительных предприятий, транспортировки крупногабаритного оборудования. Временная остановка крупнотоннажного производства приводит к большим потерям продукции и затратам на восстановление режима. Крупное производство вносит значительное возмущение в экологическое равновесие региона. Но, тем не менее, увеличение мощности до разумных пределов выгодно для сокращения затрат на оборудование.
6)Совмещение процессов
•Совмещение процессов - осуществление разного типа операций или процессов в одном аппарате.
•Характерен следующий пример из производства HNO3. Аммиачновоздушная смесь (АВС) при поступлении в реактор, проходя и
контактируя с нагретой конусной частью реактора, нагревается за счет теплового излучения, исходящего от слоя катализатора (Т 9000С). Окисление аммиака осуществляется на платиноидном катализаторе, выполненном в виде нескольких сеток, после чего реакционные газы охлаждаются в котле-утилизаторе. Для равномерного распределения потока по сечению тонкого слоя катализатора реактор должен иметь распределительную решетку в конусной части реактора. Кроме того, под слоем катализатора установлен слой из пористого материала, способного улавливать частицы дорогостоящих платиноидов, уносимые реакционным газом с катализатора. Реактор установлен непосредственно на котел утилизатор, т.е. на одной площадке, что уменьшает расходы на аппараты. Итак, в одном аппарате совмещены 5 процессов: окисление аммиака, распределение реакционного потока по сечению реактора, улавливание частиц платиноидов, регенерация тепла.
Реактор для окисления аммиака
7) Перестраиваемые (гибкие) химикотехнологические системы
•В химической промышленности доминируют крупнотоннажные производства - удобрений, продуктов переработки нефти и угля, моторного топлива, синтетического каучука, пластических масс. Это крупные предприятия, определяющие экономическую мощь страны, номенклатура выпускаемой продукции меняется не значительно. За последние десятилетия многократно возросла потребность в разнообразных продуктах химической промышленности. Например, фармацевтические препараты, косметические средства, катализаторы, композиционные материалы, краски и лаки, средства защиты, биологически активные добавки, моющие средства и т.д. Эта продукция обладает особыми свойствами и выпускается в небольших количествах. Их производство, как правило, малотоннажное, а номенклатура меняется примерно за 5 лет. А срок службы современной химической аппаратуры больше и составляет 10-15 лет. Создание для каждого продукта отдельного производства становится невыгодным - после наработки необходимого количества материала, технологическое оборудование омертвляется. Поэтому и возникли перестраиваемые производственные системы, их называют
"гибкие автоматизированные производственные системы" - ГАПС.
•Гибкие химико-технологическая система позволяют на одном и том же оборудовании после его перенастройки (изменения некоторых связей и режима процессов в аппаратах) реализовать различные химико-технологические процессы и перерабатывать несколько видов сырья, производить различные продукты запрашиваемые рынком.
•Имеется система аппаратов, соединенных различными связями. Для определенного химико-технологического процесса одни связи открывают, другие - перекрывают. В результате задействуют одни и отключают другие аппараты. Для заданного продукта устанавливают режимы аппаратов (температуры хладоагентов, подача вспомогательных материалов и др.). После прекращения производства одного продукта систему промывают и «настраивают» на выпуск другого продукта. Такие системы распространены в малотоннажной химии, например, производство моющих, косметических средств, лаков, красок, катализаторов и т.д.
ОПТИМАЛЬНЫЕ СХЕМЫ РЕАКТОРОВ ИВ и ИС
•Рассмотрим параллельное и последовательное соединение реакторов и сопоставим их по интенсивности (общему объему, необходимому для достижения одинаковой степени
превращения хк или конечной концентрации Ск) и селективности процесса в них (при протекании сложной реакции).
Системы реакторов идеального вытеснения