Способы изображения схем ХТС.

ХТС, представленная в виде схем, позволяет получить представление о её работе.

Функциональная схема ХТС показывает технологические связи между основными подсистемами, каждая из которых выполняет какую-либо технологическую операцию. Схема производства соды показана на рис.4. Подобная схема дает обобщенное представление о функционировании системы в целом.

Структурная схема ХТС включает элементы ХТС в виде блоков, имеющих входы и выходы (рис.5) Она наглядно показывает технологические связи между блоками, указывающие направление движения материальных и энергетических потоков системы и может применятся как исходная при составлении математической модели ХТС.

Подготовка известняка

Подготовка поваренной соли

Обжиг

Сода

Раствор NH₄Cl

Раствор CaCl₂

Расфасовка и складирование

Кальцинация (разложение NaHCO₃)

Фильтрация (отделение NaHCO₃)

Абсорбция CO₂

Абсорбция NH₃

Дистилляция (разложение NH₄Cl)

Гашение

Рис.4. Функциональная схема

Технологическую схему используют как при проектировании ХТС, так и при эксплуатации производства.

Технологическая схема ХТС показывает тип и способы соединения элементов, последовательность технологических операций. Для этого в технологической схеме каждый элемент (аппарат) имеет общепринятое изображение, связи между ними (технологические связи) изображаются в виде

Оперативная схема ХТС построена таким образом, что каждый элемент ХТС представляет собой совокупность нескольких типов технологических операторов

или отдельных типовых технологических операторов. Такая схема используется при моделировании ХТС.

Рис.5. Структурная схема синтеза амиака: 1 - колонна синтеза аммиака;

2 - водяной конденсатор; 3 - сепаратор; 4 - циркуляционный компрессор; 5 - фильтр; 6 - конденсационная колонна; 7 - испаритель.

Технологический оператор ХТС - это элемент ХТС, в котором происходит

А - основные: а - химического превращения; б - массообмена; в - смещения; г-разделения. Б - вспомогательные: а - нагрева или охлаждения; б - сжатия или расширения; в - изменения агрегатного состояния вещества.

/качественное или количественное преобразование физических параметров

входных материальных и энергетических технологических потоков в физические

параметры выходных материальных и энергетических потоков. Это может быть,

например, изменение температуры, плотности, вязкости и др.

Рис. 6. Технологическая схема ХТС циклическая - синтез амиака: 1 -колонна синтеза; 2 -водяной холодильник; 3 - сепаратор; 4 - циркуляционный комп -. рессор; 5 - фильтр; 6 - конденсационная колонна; 7 - испаритель.

Типовым технологическим оператором можно считать каждый типовой химико-технологический процесс. Типовые технологические операторы подразделяются на основные и вспомогательные. К основным относятся: операторы химического превращения, массообмена, разделения, смешения; к вспомогательным: операторы нагрева или охлаждения, сжатия или расширения, изменение агрегатного состояния (конденсация, испарение, растворение и д.р.).

Рис. 7. Технологические операторы ХТС

Операторная схема ХТС не только показывает взаимосвязь между отдельными элементами ХТС, но она дает сведения о физико-химической сущности процессов, протекающих в системе.

Технологические связи

Между отдельными элементами (технологическими операторами) ХТС существует определенное взаимодействие, которое обеспечивается наличием технологических связей между ними.

Различают следующие технологические связи: последовательные, последовательно-обводные (байпас), параллельные, обратные (рециклы) и перекрестные.

Последовательная технологическая связь характерна тем, что входящий из данного элемента поток является входящим для последующего элемента. При этом все технологические потоки пребывают один раз, т.е. не возвращаются в него. Если степень превращения в одном аппарате невелика, то для увеличения ее

на стадии химических превращений устанавливают последовательно реакторы. В каждом из реакторов происходит увеличение степени превращения и соответственно растет суммарная степень превращения.

Параллельные технологические связи и тогда, когда на базе одного исходного сырья при его переработке в ХТС производится несколько целевых продуктов.

Обратная технологическая связь (циклическая схема, рецикл) заключается в том, что имеется обратный технологический поток, который связывает выходной поток какого-либо последующего элемента ХТС со входом одного из предыдущих элементов(рис11)

V_Е

V_d

V_c

_Va

V_b

Рис.8 Последовательное соединение реакторов

Рис.9 Последовательно-обводная технологическая связь (байпас) Последовательно-обводная технологическая связь (байпас) изображена на рис 9, из которого следует, что операторы химического превращения соединены последовательно. Сырье, поступившее на переработку, разделяется на 2 потока, один из которых проходит все степени реактора; второй смешивается с продуктами, выходящими из первой ступени, полученная смесь направляется в следующую ступень.

Рис. 11. Обратная технологическая связь. На изображенной операторной схеме (рис. 11) обратным потоком является

поток V_E , который выходит из оператора разделяется и направляется в оператор

смешения.

Перекрестная технологическая связь осуществляется главным образом с

целью эффективного использования энергии в ХТС (рис 12)

Рис10 Параллельная технологическая связь

Параллельные технологические связи (рис 10) применяются в тех случаях, когда ставится задача увеличения производительности и мощности ХТС без увеличения степени превращения и мощности отдельных реакторов.

• Рис. 12. Перекрестная технологическая связь

Такого типа связи широко применяются для утилизации отходящих газов или продуктов реакции для нагрева поступающего сырья

Энерготехнологические схемы

Энерготехнологические схемы строятся по принципу соблюдения строгой балансировки производства и потребления энергетического пара, основанного на утилизации вторичных энергетических ресурсов, в частности, теплоты экзотермических реакций. Например, при производстве серной кислоты суммарное количество энергии, выделяющееся в виде тепловой, составляет в зависимости от вида используемого сырья от 5 000 до 8 000 МДж на 1 т кислоты. Для современного комплекса производительностью 5 000 т кислоты в сутки

мощность его теплового потока достигает 480 тыс. кВт (мощность средней ГЭС). Использование только пяти процентов мощности выходящего теплового потока позволяет полностью компенсировать затраты энергии на производство кислоты. Остальная энергия должна использоваться для получения высокопотенциального пара или трансформироваться в электроэнергию непосредственно в системе.

Энерготехнологическая схема производства серной кислоты представлена на рис. 13.

Рис. 13.Схема энерготехнологической системы производства серной кислоты: 1, 10 - экономайзеры; 2 - газовая турбина; 3 - компрессор; 4 - серосжигающая установка; 5 - котел-утилизатор; 6 - газовый фильтр; 7, 9 - контактные аппараты; 8 - теплообменник; 11, 12 - абсорберы; 13 - сушильная башня; 14 - воздушный фильтр.

Воздух после фильтрации и осушки в аппаратах 13 и 14 сжимается до давления 0,5 мПа в компрессоре 3 и поступает в серосжигающую установку 4. Сернистый газ содержащий до 12% SC^ с температурой 1470 °К подается в котел-утилизатор 5, вырабатываемый пар с давлением 4Мпа и температурой 710 °К , выход пара составляет 750 -1000 кг на 1т кислоты пар используется для выработки электроэнергии в ТЭЦ и может обеспечить работу паровых турбин для привода компрессора и насосов. Очищенный в фильтре 6 газ последовательно три контактных аппарата 7 с теплообменниками 8, составляющими первую ступень контактирования. После промежуточной абсорбции в аппарате 11 газовая смесь нагревается в теплообменниках и подается на вторую ступень в реактор 9 и далее через экономайзер 10 поступает в абсорбер 12.

Такая химико-технологическая энергосистема полностью независима от внешнего источника электроэнергии.

Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 205; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!