6) Совмещение процессов
Совмещение процессов - осуществление разного типа химико-технологических процессов в одном аппарате.
Характерен следующий пример. Аммиачно-воздушная смесь (АВС) при поступлении в реактор, проходя и контактируя с нагретой конусной частью реактора, нагревается за счет теплового излучения, исходящего от слоя катализатора. 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 реакции и образование энергоносителя – водяного пара (рис.3).
Рис.3. Схема реактора окисления аммиака
7) Перестраиваемые (гибкие) химико-технологические системы
На заре развития химических отраслей промышленности создавались и затем интенсивно развивались жизненно важные производства - удобрений, продуктов переработки нефти и угля, моторного топлива, синтетического каучука, пластических масс. Все они стали крупнотоннажными, и номенклатура их продуктов меняется не значительно. Но "широко простирает химия руки свои в дела человеческие" (М.В. Ломоносов) - и за последние десятилетия наименования потребных продуктов химической промышленности многократно, в сотни и тысячи раз увеличились. Материалы, обладающие особыми свойствами, выпускаются в небольших количествах. Их производство, как правило, малотоннажное, а номенклатура меняется примерно за 5 лет. Срок службы современной химической аппаратуры больше и составляет 10-15 лет. Создание для каждого продукта отдельного производства становится не выгодным - после наработки необходимого количества материала, технологическое оборудование омертвляется. Поэтому и возникли перестраиваемые производственные системы.
Перестраиваемая 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.
Такие системы сначала возникли в металлообработке - меняя путь прохождения заготовок через различные станки и режимы их работы получали в одном станочном парке различные детали. Технологию обработки настраивали автоматически. За такими системами закрепилось название "гибкие автоматизированные производственные системы" - ГАПС. Естественным было идею "гибких производственных систем" применить в химической технологии.
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 выпуска одного продукта всю 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.