Контрольные вопросы по дисциплине
Моделирование химико-технологических процессов
240100.62 Химическая технология,
профиль подготовки Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов
Химическое производство как химико-технологическая система (хтс).
Производственные процессы в химической промышленности и сходных ей областях характеризуются большим разнообразием выпускаемой продукции и большой сложностью. Условия протекания отдельных стадий могут быть весьма различными: от высоких температур (~1500 0С) в случае электрокрекинга углеводородов до очень низких температур при разделении воздуха, от высоких давлений при производстве аммиака и метанола до низких в процессах вакуумной перегонки. Одни процессы проводят в водной фазе, в других даже следовые количества воды могут полностью дезорганизовать процесс. Технологические схемы получения того или иного продукта могут быть более или менее компактными.
Несмотря на существенные качественные и количественные различия отдельных технологических процессов, разнообразие комбинаций аппаратов, используемых для их реализации, различные мощности и условия протекания, все они имеют общие свойства.
Каждое производство в соответствии с общей теорией систем является сложной системой, которая называется химико-технологической системой.
Химико-технологические системы (ХТС) представляют собой совокупность физико-химических процессов и средств их осуществления с целью получения продукта заданного количества и в требуемом количестве.
Иерархическая структура химического производства.
Рис. 1.4. Иерархическая структура химико-технологической системы
Элементом минимального масштаба в структуре ХТС является отдельный аппарат (реактор, абсорбер, ректификационная колонна, насос и прочее). Это – низший масштабный уровень I. Объединение нескольких аппаратов, выполняющих вместе какое-либо преобразование материального потока, образует один элемент подсистемы II-го масштабного уровня (реакционный узел, система разделения многокомпонентной смеси и так далее). Совокупность подсистем второго уровня образует подсистему III-го уровня в виде элементов, которые называются отделениями, участками, цехами. Например, в производстве серной кислоты это отделения обжига серосодержащего сырья, очистки и осушки сернистого газа и т.д. К подсистемам III-го уровня могут относиться водоподготовка, регенерация отработанных вспомогательных материалов, утилизация отходов
Основные элементы и подсистемы ХТС.
п
роизводство
система ХТС (цех, установка)
подсистемы
агрегаты
элементы ХТС
элементы ХТС делятся на системы
Постановка задачи создания химико-технологических процессов в терминах теории систем.
Чувствительность по внешним и внутренним факторам способность системы реагировать на факторы и продолжать работу. Надежность – свойство сохранять работоспособность на заданный промежуток времени. Управляемость - для достижения управляемости в ХТС встраиваются элементы управления и контроля производства. Устойчивость, это способность системы возвращаться в исходное положение.
Задача анализа ХТС.
Анализ заключается в анализе структуры ХТС и в анализе качества функционирования ХТС цель анализа структуры ХТС заключается в выявлении её структурных особенностей и определении оптимальной последовательности расчета элементов структуры
Задача синтеза ХТС.
Синтез заключается в разработке некоторых вариантов технологического процесса и отличается структурой и топологией
Задача оптимизации ХТС.
Задачи решаемые при проектировании ХТС, подбор входных и выходных параметров системы, которые обеспечивают оптимальные значения параметров оптимизации
Свойства ХТС.
Управляемость
Чувствительность
Надежность
Устойчивость
Виды моделей ХТП.
Физические и математические модели, для физических создают лабораторную модель системы, для получения зависимости выходных параметров от входных, и представляют в виде критериальных уравнений. Математическая модель для построения математической модели используют математические методы планирования.
Обобщённые (качественные) модели ХТП. Химическая модель.
Обобщённые (качественные) модели ХТП. Операционно-описательная модель.
Операционно-описательная – словесное описание системы с приведением химического уравнения, свойств сырья, количества сырья и так далее.
Обобщённые (качественные) модели ХТП. Функциональная и структурная схемы.
Дает общее представление о функционировании ХТС на схеме изображаются отдельные узлы выполняющие определенные операции и показывающие определенные связи межу узлами, по схеме судят о том, какие операции случаются на производстве.
Структурная схема содержит изображение всех элементов в виде отдельных блоков с технологическими связями между ними содержащие информацию о направлении перемещения энергетических и материальных потоков.