18 Вопрос
Синтез и анализ ХТС.
При проектировании новых производств, или при исследовании действующих производств, с целью повышения их эффективности, перед технологом возникают три класса задач - это анализ, оптимизация и синтез ХТС.
Анализ ХТС состоит в определении значений параметров выходных и промежуточных потоков. Критерии эффективности ХТС, при заданных технологических параметрах аппаратов.
Цель анализа ХТС заключается в изучении свойств и эффективности функционирования на основе её математической модели.
Задача оптимизации ХТС, заключается в оптимизации режимов функционирования элементов. Цель оптимизации — обеспечение наиболее высоких технико-экономических показателей.
Зачача синтеза ХТС заключается в выборе основных технологических операций, структурных технологических связей, и параметров технологического режима отдельных элементов, и параметров системы, которые должны обеспечить нормальное функционирования системы. Для решения задач синтеза, существуют технологические принципы или концепции создания ХТС.
Рассмотрим некоторые из этих концепций.
1. Глубина переработки сырья в продукты.
Глубина переработки сырья в продукты — это требование максимально возможного выхода полезного продукта. Некоторые решения этой концепции следующие:
а) выбор процесса на пример хлорвинил можно получитьв две стадии, как хлорирование этилена с последующим дегирдрохлорированием
C2H4 + Cl2 (кат)= CH2ClCH2Cl
CH2ClCH2Cl (400 — 500 гр. С) разложение = CH2CHCl + HCl
Общий выход хлорвинила примерно 90%,
Можно выбрать другой процесс — окислительное гидрохлорирование этилена
2СH2CH2 + 2HCl = 2 CH2CHCl + 2H2О, выход хлорвинила при этом примерно 95%;
б) избыток одного из реагентов, обычно в избытке берут более дешёвый и более доступный реагент, рассмотрим конверсию метана водяным паром
CH4 + H2O = CO + 3H2, если соотношение газов 1:1, то альфа СН4 = 48% P = 3МПа t = 900 гр. С.1:1
Если водяной пар в четырёхкратном избытке, то альфа СН4 = 94% при тех же условиях. 1:4;
в) противоточный контак фаз обеспечивает наибольшую полезную движущую силу процецсса;
г) фракционный рецикл — после выделения продукта, сырьё возвращается на повторную обработку.
2. Полнота переработки сырья.
Полнота переработки сырья — это требование максимаольного превращения сырья в конечные продукты.
Некотоыре решения этой концепции:
а) этилен получают пиролизом нефти, а при производстве хлорвинила получается хлороводород, если изменить условия пиролиза нефти, то на ряду с этиленом, получается ацетилен в равном количестве, образующийся при хлорировании этилена хлористый водород, можно направить на гидрохлорирование этилена:
С2Н2 + Hcl = СН2=СНCl
Н
ефть
г) Регенирация сырья к примеру аммиак в производстве соды, регенирируют и возвращают в процесс;
в) утилизация отходов позволяет получить полезные продукты из отходящего потока;
г) совмещение производств позволяет использовать один из побочных продуктов в дургом химическом приозводстве, на пример выделяемый при моноэтаноламиновой очистке диоксид углерода, можно направить на синтез карбамида, используя аммиак основного производства.
3. Принцип рациоального использования энергии
Некоторые решения:
а) регенерация тепла(использование перекрёстных связей);
б) регенерация энергии(использование турбин);
в) утилизация тепла;
г) энерготехнологическая ХТС.