лекции / ЛЕКЦИЯ-12

•Несмотря на снижение удельных капитальных затрат с ростом производительности, бесконечно наращивать мощности невозможно. Появляются ограничения машиностроительных предприятий, транспортировки крупногабаритного оборудования. Временная остановка крупнотоннажного производства приводит к большим потерям продукции и затратам на восстановление режима. Крупное производство вносит значительное возмущение в экологическое равновесие региона. Но, тем не менее, увеличение мощности до разумных пределов выгодно для сокращения затрат на оборудование.

6)Совмещение процессов

•Совмещение процессов - осуществление разного типа операций или процессов в одном аппарате.

•Характерен следующий пример из производства HNO3. Аммиачновоздушная смесь (АВС) при поступлении в реактор, проходя и

контактируя с нагретой конусной частью реактора, нагревается за счет теплового излучения, исходящего от слоя катализатора (Т 9000С). 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.

Реактор для окисления аммиака

7) Перестраиваемые (гибкие) химикотехнологические системы

•В химической промышленности доминируют крупнотоннажные производства - удобрений, продуктов переработки нефти и угля, моторного топлива, синтетического каучука, пластических масс. Это крупные предприятия, определяющие экономическую мощь страны, номенклатура выпускаемой продукции меняется не значительно. За последние десятилетия многократно возросла потребность в разнообразных продуктах химической промышленности. Например, фармацевтические препараты, косметические средства, катализаторы, композиционные материалы, краски и лаки, средства защиты, биологически активные добавки, моющие средства и т.д. Эта продукция обладает особыми свойствами и выпускается в небольших количествах. Их производство, как правило, малотоннажное, а номенклатура меняется примерно за 5 лет. А срок службы современной химической аппаратуры больше и составляет 10-15 лет. Создание для каждого продукта отдельного производства становится невыгодным - после наработки необходимого количества материала, технологическое оборудование омертвляется. Поэтому и возникли перестраиваемые производственные системы, их называют

"гибкие автоматизированные производственные системы" - ГАПС.

•Гибкие 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.

•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 производства одного продукта 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.

ОПТИМАЛЬНЫЕ СХЕМЫ РЕАКТОРОВ ИВ и ИС

•Рассмотрим параллельное и последовательное соединение реакторов и сопоставим их по интенсивности (общему объему, необходимому для достижения одинаковой степени

превращения хк или конечной концентрации Ск) и селективности процесса в них (при протекании сложной реакции).

Системы реакторов идеального вытеснения

Разные значения степени превращения

•Если в каком-то реакторе уменьшить степень превращения, то в

другом ее надо увеличить, чтобы сохранить производительность схемы. Выигрыш во времени в первом из них будет меньше, чем его проигрыш во втором: зависимость х( ) - нелинейная

затухающая растущая функция (см. рис.). Поэтому равные i дают максимальную интенсивность.