1. Категории и типы технологических схем

Технологические схемы принято делить на категории и типы. Категории технологических схем определяются объемом (масштабом) производства и степенью его освоения. Принята классификация, включающая четыре категории технологических схем:

1. Промышленные технологические схемы. Это основная категория постоянно действующих схем, в соответствии с которыми осуществляется производство крупнотоннажной продукции в течение длительного времени эксплуатации. Иногда одна промышленная схема служит для выпуска нескольких видов продукции, имеющих однотипную или близкую технологию. Такие схемы называют совмещенными. В данном случае выпуск различных видов продукции осуществляется циклически по определенному графику с учетом времени на переналадку оборудования и подготовку его к выпуску следующего вида продукции. Использование совмещенных технологических схем в ряде случаев является экономически оправданным для производства лекарственных препаратов, витаминов, пищевых добавок и другой малотоннажной продукции, поскольку такие схемы позволяют значительно снизить первоначальные капиталовложения и сократить эксплутационные расходы в целом по предприятию.

2. Опытно-промышленные схемы служат для выпуска опытных партий новых видов продукции, для освоения и отработки новых технологий. В процессе эксплуатации опытно-промышленных схем осуществляется сбор информации и исходных данных для проектирования и монтажа промышленных технологических схем.

3. Стендовые или модульные установки представляют собой малогабаритные, легко переоборудуемые виды аппаратуры, смонтированные, как правило, на монтажных фермах («этажерках»). Такие конструкции позволяют за короткое время переоснастить установку и организовать новое экспериментальное производство. Основное их назначение – освоение производства новых видов продукции, апробация новых методов синтеза и наработка препаратов для широких биологических или клинических испытаний. Модульные установки иногда служат и для серийного выпуска малотоннажной продукции, годовой объем производства которой составляет от нескольких десятков килограмм до 3–5 т.

4. Лабораторные установки. К данной категории схем относят укрупненные лабораторные установки с объемом реакционных сосудов до 10 л, изготовленных из термостойкого стекла с частичным применением металлических узлов и смонтированных при помощи обычного лабораторного оборудования. Эти установки выполняют практически те же функции, что и описанные выше модульные установки. Потребность в отработке методик на лабораторных установках возникает в тех случаях, когда эффект масштабного перехода от лабораторных опытов к промышленному освоению сопровождается значительным снижением выхода целевого продукта. Кроме того, лабораторные установки используются с целью наработки новых препаратов для биологических или клинических испытаний, а также для получения препаратов и реактивов, потребность в которых составляет лишь сотни граммов или несколько килограммов в год.

Типы технологических схем соответствуют способу организации производства:

1. Схемы периодического действия. На этих схемах все стадии и производство в целом осуществляются с применением аппаратуры, работающей в периодическом режиме. В большинстве производств малотоннажной химии, в том числе при получении биологически активных веществ и лекарственных препаратов, используются технологические схемы периодического действия. Следует отметить, что совмещенные схемы любой категории, как правило, работают в периодическом режиме.

2. Схемы непрерывного действия. Все стадии и в целом производство в этом случае работают в непрерывном режиме. Такие схемы широко используются в крупнотоннажных производствах, включающих минимальное количество стадий. Практически все основные виды продукции нефтехимической промышленности, «большой» химии и «тяжелого» органического синтеза производятся на технологических схемах непрерывного действия.

3. Схемы смешанного (комбинированного) типа. Эти схемы сочетают стадии или отдельные установки, работающие в непрерывном режиме, со стадиями, на которых используется аппаратура периодического действия. Такой тип схем достаточно широко распространен в производстве антибиотиков, витаминов и других биологически активных препаратов, при получении которых перерабатываются большие объемы сырья, а также в тех случаях, когда оптимальные условия какого-либо технологического процесса обусловлены использованием установок, работающих только в непрерывном режиме. Например, в производстве антибиотиков процессы ферментации чаще всего осуществляются в периодическом режиме, а процессы выделения и очистки целевых продуктов (фильтрование, экстракция, ионообменная сорбция и др.) обычно проводятся на непрерывно действующих установках (центробежные экстракторы-сепараторы, ионообменные колонны проточного типа, барабанные вакуум-фильтры и т.п.).

Выбор типа технологической схемы осуществляется на первоначальных стадиях проектирования исходя из теоретических и экспериментальных данных с учетом технологической необходимости использования конкретных видов оборудования и на основе тщательного технико-экономического обоснования проектируемого производства.