Подсистемы ХТС

Большинство ХТС содержит следующие подсистемы:

- подготовки сырья и приготовление катализатора;

- химического и/или физического превращения сырья;

- выделения целевого продукта из реакционной массы;

- обработки технического целевого продукта для доводки его до товар­ного состояния.

4.5.1. Подсистема подготовки сырья требуется тогда, когда сырье по составу или другим параметрам состояния не соответствует требованиям следующей за ней подсистемы химического превращения. Операторами этой подсистемы, кроме операторов хранения и транспортировки исходных про­дуктов и вспомогательных материалов, могут быть также нагрев, испарение, охлаждение, сжатие, измельчение, плавление, смешение, очистка и т. д.

4.5.2. Подсистема химического и/или физического превращения – главная среди подсистем в ХТС. Именно в ней в одну или несколько стадий получают целевой продукт.

4.5.3. Подсистема выделения целевого продукта предназначена для разделения полученной в подсистеме химического превращения реакцион­ной массы на отдельные компоненты или смеси более узкого состава, чем исходная смесь. Реакционную массу, полученную в химическом реакторе, разделяют с помощью различной операционной техники. К ней относят: рек­тификацию, экстракцию, абсорбцию, адсорбцию, фильтрацию и т.д. Здесь по­лучают несколько потоков: непревращенного сырья, целевого продукта, побочных продуктов, рециклов и т. п.

4.5.4. Подсистема обработки технического продукта – следующая по ходу технологической схемы– служит для доведения целевого продукта до заданного требованиями стандарта уровня качества и придания ему товар­ного вида. Сюда входят операции хранения и транспортировки, отгруз­ка про­дукта в торговую сеть, расфасовка, маркировка, укупорка и т.д.

Связи

Связь – это физический канал, по которому происходит обмен вещест­вом, энергией и информацией между элементами системы (внутренняя связь) и между отдельными системами (внешняя связь). К внешним связям относят ресурсы сырья, вспомогательных материалов, энергии, финансовые и трудо­вые ресурсы, технику. Информационные внешние связи могут быть пред­став­лены связями с потребителями, поставщиками, банками, товарно-сырье­выми биржами, рынком ценных бумаг, налоговыми управлениями, реклам­ны­ми агентствами и т.д. Наиболее важна связь с потребляющими химичес­кий продукт системами, ибо они определяют смысл существования ХТС.

По этой причине в состав ХТС обязательно включают подсистемы, изу­чающие рынок химических товаров, прогнозирования изменения спроса на отдельные виды продуктов и т.д. По физическому смыслу связи подразде­ля-ют на материальные, энергетические и информационные. Первые два типа от­но­сятся к технологическим.

4.6.1. Материальные связи – это потоки сырья, вспомогательных ма-те­риалов, продуктов и полупродуктов, отходов.

4.6.2. К энергетическим связям относят потоки топлива, теплоносите­лей и хладагентов. Технологические связи в ХТС представлены в виде маги­ст­­ра­лей газо-, водо- и паропроводов, электрокабелей, электросетей, транс­порт­ных средств.

4.6.3. Информационные связи – это поступающие в систему в виде пневмо-, электро-, теле- и радиосигналов.

По направлению различают прямые и обратные связи. Под мощностью связи понимают ее пропускную способность. Для материального потока она измеряется в кг/ч, для энергетического – в кДж/ч, для информационного – в Мбайт/ч. Роль связи в системе определяется ее влиянием на ход процесса (соединением, усилением, ослаблением, отключением). Наиболее важны так называемые системообразующие связи, разрыв которых приводит к наруше­нию функционирования системы или разрушению одного или нескольких ее элементов.

Технологическая структура ХТС реализуется в определенной последо­ва­тельности внутренних технологических связей между элементами. Основ­ные виды структур определяются способами соединения операторов между собой. Различают следующие соединения: последовательное, параллельное, обводное (байпасное) и обратное (рецикл) или их комбинации.

Обычно структуру ХТС представляют словесным описанием, графи-чес­­кой или матричной формами. Словесное описание используют при доку­ментальном оформлении технологической схемы, которая является состав­ной частью технологического регламента. Графические методы представля­ются наиболее информативными и наглядными. В зависимости от элемент­но­го состава, характера связей и назначения различают функциональные, опе­раторные, структурные и технологические схемы.

Элементами структуры в функциональной схеме являются подсистемы, соединенные материальными связями. Элементами операторной схемы слу­жат соединенные материальными связями технологические операторы. Операторные схемы дают наглядное представление о физико-химической сущ­ности технологических процессов, используемых системой для последо­вательного превращения сырья в готовый продукт.

В структурной схеме операторы представлены в виде блоков, имею­щих несколько входов и выходов, соединенных между собой сплошными ли­ниями, изображающими материальные связи. В отличие от операторной схе­­мы, на структурной схеме изображают также энергетические связи, кото­рые чаще располагают перпендикулярно блоку и показывают пунктиром. При раз­­работке структурной схемы изображения операторов заменяют пря-моу­гольниками, которые затем объединяют в систему материальными (го­ри­зон­тальные линии) и энергетическими (вертикальные линии).

На основе структурной схемы составляют энергетические и тепловые балансы, необходимые для расчета энергоемкости системы и определения тре­буемых поверхностей теплообмена аппаратов.

Технологическую схему составляют на основе операторной, при этом вза­мен технологического оператора ставят аппарат, наиболее соответст­ву­ю­щий требованиям технологической операции, осуществляемoй дан­ным опе-ра­тором (реактор, колонна, смеситель, теплообменник, печь и т. д.). Тех­но­ло-гическая схема состоит из графического изображения соответ­ствующих ап-па­ратов и технологических линий, сопровождаемoe его описанием.

Описание технологической схемы дается по каждой подсистеме, начи-ная с поступления и подготовки сырья и кончая отгрузкой готовой продук­ции, с указанием основных технологических параметров процесса, характе­ристикой используемого основного оборудования, систем регулирования и бло­кировок, со ссылкой на чертеж технологической схемы. На чертеже ука­зывают оборудование, направление движения материальных потоков сырья, продуктов, теплоносителей, вспомогательных материалов, места контроля и регулирования технологических параметров процесса, а также сигнализации и блокировок. Технологическая схема снабжается спецификацией оборудо­ва-ния, технологических линий и привязкой контрольно-измерительных (КИП) и регулирующих приборов (РП).

Принципиальная технологическая схема – упрощенный вариантизобра­жения производственного процесса – представлена технологическими аппа-ратами, необходимыми для промышленной реализации разработанной техно-ло­гии, последовательно соединенными материальными линиями.