Основы моделирования химико-технологических систем. Пахомов А.Н - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ВВЕДЕНИЕ
Любое химическое, пищевое, фармацевтическое, машиностроительное производство, реализующее определённую
сложную технологию производства, представляет собой специфическую химико-технологическую систему (ХТС), со-
стоящую из большого количества аппаратов и технологических связей между ними. Проектирование и эксплуатация
подобного производства требует глубоких знаний и умений в конкретной предметной области.
При разработке новой ХТС или модернизации существующей основная задача заключается в создании такого объекта хими-
ческого производства, который позволит получать продукцию заданного качества в требуемом объёме наиболее экономически
целесообразным путём. При эксплуатации существующей ХТС необходимо таким образом управлять производством, чтобы при
высокой производительности и низких затратах обеспечить получение продукта требуемого качества и реализовать максимально
возможную экологическую безопасность производства. При эксплуатации ХТС необходимо не только понимать принципы орга-
низации и функционирования производства, заложенные в технологическую схему при её проектировании, но и учитывать воз-
можные изменения параметров сырья, требований к конечной продукции, а также уметь реагировать на непрерывное изменение
параметров работы оборудования вследствие определённого расходования его ресурсов, возможных аварий, пусков, остановок и
т.д.
Целью курса «Основы моделирования химико-технологических систем» является изучение основных представлений о прин-
ципах построения ХТС, задачах и методах их расчёта, а также ознакомление студентов со способами построения моделей отдель-
ных наиболее распространённых элементов ХТС. Одной из основных целей ставилась необходимость изучения и дальнейшего
применения студентами, а в будущем инженерами, программного комплекса ChemCAD для моделирования химико-
технологических систем.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Как известно, любое химическое производство представляет собой совокупность большого количества аппаратов, внутри
которых протекают различные химико-технологические процессы (ХТП), взаимосвязанные между собой потоками сырья, про-
дуктов и энергоносителей. Так как химическое производство перерабатывает определённое сырьё и выпускает конкретную
продукцию, то можно заключить, что весь комплекс взаимосвязанных аппаратов и потоков работает в масштабах переработки
сырья и выпуска продукции как единое целое, т.е. как система.
Совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как единое целое аппаратов, в которых
осуществляется определённая последовательность технологических операций с целью выпуска конкретной продукции – на-
зывается химико-технологической системой (ХТС).
Следует отметить, что аппараты обычно представляют собой достаточно сложные технологические системы, следова-
тельно, их также можно рассматривать как ХТС.
Покажем это на примере ректификационной колонны со встроенным кипятильником и дефлегматором (рис. 1.1).
а) б)
Рис. 1.1. Схемы ректификационной колонны:
а – общая схема ректификационной колонны (аппарата);
б – операторная технологическая схема ректификационной колонны
В одном случае (рис. 1.1, а), колонна рассматривается как единый вертикальный цилиндрический аппарат, в который
входит исходная смесь, а выходит кубовая жидкость и дистиллят. Таким образом, если нет необходимости рассматривать
процессы, происходящие внутри колонны, то её можно изобразить как аппарат межфазного обмена с заданной степенью
превращения.
В случае, если требуется рассмотреть влияние процессов, происходящих внутри колонны, например: определить тре-
буемое количество флегмы на орошение, количество тарелок, требуемую поверхность теплообмена в кипятильнике и де-
флегматоре и т.п., то необходимо рассматривать колонну с учётом её элементов, функционально влияющих на работу ап-
Кубовая
жидкость
И
сходная
смесь
Дистиллят
Флегма
Дефлегматор
Кипятиль-
ник

Страницы