1) Основные операторы:
а)
- Оператор химического превращения;
б)
- Оператор разделения;
в)
- Оператор смешения;
г)
- Оператор межфазного массообмена.
Вспомогательные операторы:
а)
- оператор нагревания / охлаждения;
б)
- оператор сжатия / разжижения;
в)
- оператор фазового перехода (изменение
агрегатного состояния вещества);
Опираясь на основные и вспомогательные операторы можно представить следующую операторную схему:
4) Технологическая схема дает наиболее полное количественное представление о ХТП. Каждый аппарат ХТП изображается на ней в виде условного стандартного общепринятого изображения (ГОСТ).
Технологические потоки изображаются ломанными линиями со стрелками, по схеме можно судить о типах и способе соединения аппаратов и машин, о последовательности отдельных технологических процессов, а также на схеме показаны все контролирующие и регулирующие приборы.
В некоторых случаях аппараты изображаются с соблюдением масштаба, чтобы получить представление об их габаритах и конструкциях. Технологическую схему используют для изображения ХТП, как на стадии эксплуатации, так и на стадии проектирования. Технологическая схема включена в технологический регламент.
В иконографические модели синтеза аммиака можно описать следующей минимальной операционноописательной моделью:
Азотоводородная смесь abc поступает в компрессор (позиция 1), где сжимается до давления З0 МПа, затем в инжекторе (позиция 2) она смешивается с непрореагируемой азотоводородной смесью abc, возвращается после реакции и охлаждения в начале в теплообменнике (позиция 3), а затем в аммиачном холодильнике (позиция 4). При охлаждении из азотоводородной смеси конденсируется некоторое количество аммиака, которое обычно там имеется, в сепараторе (позиция 5), аммиак отделяется от азотоводородной смеси, затем азотоводородная смесь поступает в колонну синтеза (позиция 60, где осуществляется реакция. Полученный продукт аммиак охлаждается в водяном холодильнике (позиция 7), а затем отделяется от непрореагирующей азотоводородной смеси в сепараторе (позиция 8). Не вступившая в реакцию азотоводородная смесь имеющая давление 27 МПа сжимается до 30 МПа в цмркуляционном компрессоре (позиция 9) м вновь возвращается в систему на повторное химическое превращение.
§ 2. Типы технологических связей хтп.
Для ХТП можно выделить некоторые типовые схемы соединения простых аппаратов. Наиболее распространены следующие типы технологических связей6
1) Последовательная; 2) Параллельная; 3) Обводная (байпас); 4) Рециркуляционная;
1) Последовательная технологическая связь характеризуется тем, что выходящий из аппарата поток является всегда входящим для следующего аппарата, то есть все потоки проходят через каждый аппарат не более одного раза.
Такой тип связи используют для повышения эффективности работы данной группы технологических аппаратов (реакторов). Например для обеспечения более высокой степени превращения используют каскад реакторов идеального смешения непрерывного действия.
Для увеличения четкости разделения реакционной массы на целевые и побочные продукты проводят ректификацию на последовательно соединенных ректификационных колоннах (жидкие вещества).
2) Параллельная технологическая связь применяется для повышения производительности ХТП, а также параллельного получения на базе одного исходного реагента двух или нескольких целевых продуктов.
а)
;
б)
3) Обводная технологическая связь. Это ряд последовательно соединенных элементов, через которые проходят лишь часть общего потока, поступающего в систему. Другая часть потока обходит один или несколько аппаратов, а затем соединяется с основной частью потока.
Y1 – прямой поток; Y2 – главный поток; Y3 – побочный поток;
Обвод применяют для увеличения времени пребывания реакционной массы в первых реакторах, для создания оптимального температурного режима при проведении экзотермических реакций. (байпас дает возможность на выходе из первого реактора снизить температуру). Для увеличения концентрации исходного реагента в последнем реакторе. При той же температуре, которая является оптимальной на входе в этот реактор.
4) Рециркуляционная технологическая связь, она имеет хотя бы один обратный технологический поток системы последовательного соединения аппаратов ХТП. Обратный поток может огибать, как один аппарат, так и несколько. Применения рецикла решает ряд важных технологических задач, повышающих эффективность работы ХТП. Рецикл используют для более полной переработки сырья. Рециркуляция энергии системы (использование тепла реакции для подогрева исходных реагентов). Использование катализаторов и инертных растворителей в присутствии которых протекает реакция.