Непрерывные, периодические системы
3.6. Непрерывные, периодические системы
Периодические системы характеризуются прерываемыми во
времени потоками. Продолжительность цикла функционирования
ХТС складывается из времени: загрузки, работы, выгрузки и подготовки к следующему циклу. Oтсюда ясно, что для периодических процессов характерна существенная нестационарность ХТП и циклический характер работы оборудования. Получение целевого продукта состоит из отдельных, обособленных во времени и пространстве стадий.
Преимуществами периодических систем являются:
- простота сиcтемы
- возможность универсального использования оборудования;
- большая гибкость в плане подбора оптимальных условий и корректировки технологических параметров;
- высокая мобильность систем, благодаря, отсутствию жестких связей, что позволяет организовывать гибкие сиcтeмы
Рекомендуемые материалы
Недостатками периодических систем являются:
- фактические простои во время загрузки, выгрузки и подготовки к следующему циклу;
- низкий коэффициент использования оборудования, т. е. малая производительность;
- в связи с нестационарностью интенсивные параметры процессов меняются по сложным законам, что затрудняет их автоматиизацию и приводит к большому количеству ручногo труда;
Используют в малотоннажном производстве, малоосвоенном, где необходим переменный ассортимент продуктов, высокое качество
(биохимические, фармацевтические производства; коксохимические батареи)
Периодический процесс целесообразен в том случае, если
скорость основного превращения мала и, следовательно, время
для его проведения велико. Тогда продолжительность процессов
загрузки, выгрузки и подготовки к следующему циклу не очень
заметно отражается на производительности системы. Подобная
ситуация наблюдается в некоторых биотехнологических процессах.
Непрерывные ХТС характеризуются непрерывной подачей
реагентов, непрерывным транспортом промежуточных реагентов
внутри системы и непрерывной выдачей продукта. Наиболее характерным вариантом непрерывных процессов является стационарный режим, когда величины потоков постоянны и не зависят от времени. Возможность длительного поддержания стационарного состояния во всех элементах является основным преимуществом непрерывных хтс. Это обеспечивает максимальную производительность системы при минимальных затратах на автоматизацию.
Основными преимуществами непрерывного производства являются:
- большие количества продукта с единицы объема аппарата;
- исключение потерь теплоты на периодические процессы нагревания;
- большая однородность, продукта;
- простота контроля и автоматизации.
Непрерывно-циклическими называют ХТС, в которых постоянны во времени входы и выходы потоков в системе, а также ее структура в целом. Циклически изменяются во времени лишь переменные в некоторых ее подсистемах и структура этих подсистем.
Примером могут служить абсорбционные установки, в которых устанавливаются два последовательных абсорбера. В первом цикле абсорбция протекает в первом абсорбере, в то время, как второй абсорбер регенерируется; во втором цикле первый абсорбер ставится на регенерацию, а абсорбция проводится в отрегенерированном втором абсорбере. Таким образом, каждый абсорбер работает периодически, а система в целом - непрерывно. В непрерывно-циклическом режиме могут быть организованы и производства химических продуктов. Примером может служить процесс получения бутадиена одностадийным дегидрированием бутана
Гибкие хтс. Потребность в организации гибких ХТС появилась в связи с непрерывным ростом количества новых функциональных химических продуктов (про изводимых, как правило, в небольших масштабах) при одновременном увеличении «времени жизни» оборудования на базе современного уровня технического
прогресса. Снижать ресурсы оборудования не имело смысла, необходимо было
его универсально использовать. Наибольшее распространение гибкие системы получили в малотоннажной химии, которая в настоящее время объединяет производства громадного числа продуктов и материалов (несколько десятков тысяч). Это - химические реактивы, лакокрасочные материалы, химика-фармацевтические препараты, пестициды, сорбенты, катализаторы, ингибиторы. Особенностыо «малой» химии является быстрое удовлетворение потребности в высококачественных продуктах сложного состава в сравнительно небольших количествах.
Гибкой называется технологическая система, способная быстро перестраиваться необходимым образом в условиях внутренних и внешних возмущений. В данном случае речь идет не об устойчивости систем в связи со случайными изменениями параметров, а о целенаправленном изменении входных (сырье, энергия) и выходных
(продукт) потоков при соответствующем изменении внутрисистемных параметров. Чем шире допустимый диапазон изменений, тем более гибкой считается система. Гибкие ХТС могут функционировать как в периодическом, так и в непрерывном режимах. При этом ХТС, наряду с минимальной конструктивной избыточностью (по
"Пересмотр понятия функция и локализация" - тут тоже много полезного для Вас.
аппаратуре, коммуникациям, арматуре) должна обеспечивать функциональную избыточность.
При разработке структуры гибких систем осуществляется
блочно-модульный подход: каждый модуль предназначается для
осуществления соответствующего процесса. В состав модуля входят не только основные, но и вспомогательные элементы, а из модулей, представляющих собой соответствующую подсистему, формируется гибкая, периодическая ХТС.
Между модулями не существует жестких связей. Они легко трансформируются, что способствует организации гибкой система. Она может иметь жесткую структуру, когда с помощью одних и тех же модулей получают родственные по свойствам и способам получения продукты (например, соли в технологии реактивов), или элементы модулей остаются теми же самыми, а связи между ними меняются путем переключения через коммуникации. Поскольку гибкие ХТС упрощают процесс расширения ассортимента продуктов,
их разработка особенно актуальна в условиях рыночных отношений. Например, в настоящее время разработана гибкая технология производства некоторых видов удобрений, разрабатываются системы производства метанола и аммиака в единой хтс.
