21. Типы технологических связей

Химическое производство может работать либо в непрерывном режиме, либо в периодическом (иногда полунепрерывном). Последовательное и параллельное типы соединений элементов процесса в схему для непрерывного способа производства показаны на рис. 6.

а б

Рис. 6. Типы соединений элементов процесса в схему (технологических связей): а – последовательное; б – параллельное

При последовательном соединении (рис. 6, а) весь технологический поток, выходящий из предыдущего аппарата, поступает полностью в последующий элемент; при этом через каждый элемент схемы поток проходит лишь один раз.

При параллельном соединении (рис. 6, б) технологический поток сырья разделяется на несколько более мелких потоков, поступающих в различные элементы системы. Выходящие из этих элементов потоки могут объединяться в один поток, а могут выходить из системы раздельно. Через каждый аппарат поток проходит один раз.

Последовательное соединение удобно, если нужно провести химическое превращение в несколько стадий, причем на каждой стадии необходимо оптимальным образом выбрать температуру (например, многоступенчатый химический реактор).

Обводное, или байпасное, соединение – это ряд последовательно соединенных аппаратов, через которые проходит лишь одна часть общего технологического потока, поступающего в систему. Другая часть потока обходит один или несколько аппаратов и затем соединяется с основной частью потока (рис. 7).

m₁ m₂ m₂ m₂ m₁ m₁

т₃

Рис. 7. Обводное (байпасное) соединение аппаратов

При обводном соединении из-за уменьшения главного потока (идущего через реактор) увеличивается время пребывания реагентов в реакторе и повышается степень их превращения.

Обвод широко применяется для создания оптимального температурного режима при проведении обратимых экзотермических реакций. Обводное включение оказывает еще одно благоприятное технологическое воздействие на систему. Побочный поток не подвергается химическому превращению и имеет высокую концентрацию исходного вещества. Смещение побочного потока с главным позволяет иметь высокую концентрацию исходного реагента именно при той температуре, которая является оптимальной на входе в последующий реактор.

Рециркуляционное включение (рецикл) характеризуется наличием хотя бы одного обратного технологического потока в системе последовательно соединенных элементов процесса (рис. 8). Обратный поток связывает выход одного из последующих с входом одного из предыдущих элементов. Обратный поток может огибать как один элемент, так и несколько.

m₁ m₂ m₂ m₂ m₂ m₁

m₃

Рис. 8. Рециркуляционное включение

Последовательное, параллельное и байпасное соединения аппаратов относились к схемам с открытой цепью (разомкнутые системы). Рециркуляционное включение принадлежит к замкнутым системам, так как элемент (или ряд последовательно соединенных элементов), охваченный обратной связью, образует замкнутую подсистему (контур) химико-технологической системы.

Применение рецикла позволяет решить ряд важных технологических задач, повышающих эффективность функционирования системы. Прежде всего это максимальное использование сырья для реакторов с неполным превращением. Добиться более высокой степени превращения исходных компонентов позволяет применение рециркуляции. Из главного потока реагентов, выходящего после реактора и содержащего небольшое количество целевого продукта, выделяется этот продукт, а непрореагировавшее сырье в виде побочного потока вновь возвращается в реактор на повторное превращение. Этим и достигается высокая суммарная степень превращения сырья.