1. 3. 1. Хтс с последовательной технологической связью
Последовательная связь характеризуется тем, что выходящий из предшествующего элемента поток является входящим для последующего элемента, и все технологические потоки проходят через каждый элемент не более одного раза. Этот тип связи наиболее распространенный, и в самом общем случае его применяют, когда степень превращения вещества в каждом предшествующем аппарате (или операции) достаточно велика для эффективной переработки полученных продуктов в каждом последующем аппарате (операции).
Р
а – последовательная; б – параллельная; в - последовательно-обводная (байпас); г – обратная (рециркуляционная); д – перекрёстная.
Последовательную связь применяют также, когда необходимо повысить степень превращения, избирательность, скорость процесса за счет секционирования реакционных зон, создать оптимальный температурный режим, обеспечит промежуточный отвод продуктов реакции.
Аналогичный способ соединения аппаратов используют в производстве серной и соляной кислот, минеральных солей и удобрений, при синтезе ряда органических продуктов.
При проведении обратимых экзотермических процессов для приближения к оптимальному температурному режиму между реакторами устанавливают промежуточные теплообменники. Последовательное соединение технологических операторов химического превращения и теплообмена обеспечивает увеличение степени превращения, интенсивности протекания процесса. Последовательная связь операторов химического превращения, теплообмена и разделения используется в производстве серной кислоты.
Еще больший эффект достигается при промежуточном отводе продуктов реакции. Введение дополнительного оператора разделения продуктов реакции в сочетании с оптимальным температурным режимом позволяет не только резко увеличить интенсивность работы ХТС, но и достичь очень высоких степеней превращения.
1. 3. 2. Параллельная технологическая связь
Параллельную технологическую связь применяют для повышения производительности, увеличения ассортимента продуктов, получаемых на основе одного сырья или полупродукта, обеспечения повышенной надежности работы ХТС. Например, если ХТС состоит из последовательно установленных аппаратов, имеющих разную предельную мощность, то мощность всей системы будет определяться элементом с наименьшей мощностью. Для увеличения мощности ХТС устанавливают параллельно два или более аппарата, суммарная мощность которых равна мощности наиболее производительного элемента. Если какой-то из аппаратов требует частой профилактики и ремонта, то ставят параллельно два аппарата – один работает, а другой в это время на профилактике или ремонте.
1. 3. 3. Последовательно-обводная технологическая связь (байпас)
Этот вид связи, часто называемый байпасом, характеризуется тем, что часть технологического потока минует один или несколько аппаратов по ходу технологической схемы. Байпас позволяет эффективно управлять температурным и концентрационным режимами работы аппаратов. Его используют, например, при адиабатическом проведении экзотермических химических реакций совместно с последовательным соединением операторов химического превращения. Благодаря байпасированию холодного потока сырья, высокая температура потока реагентов на выходе из адиабатического реактора уменьшается, концентрация реагирующего сырья на выходе из адиабатического реактора увеличивается. Байпас также можно использовать для регулирования температуры на выходе из теплообменного узла.