Основы моделирования химико-технологических систем. Пахомов А.Н - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

− байпасное соединение применяется при конструировании реакторов для проведения обратимых экзотермических
реакций путём смешения «горячего» потока после реактора с «холодным» байпасным потоком, что позволяет достичь высо-
кой степени превращения и оптимальных температур, и, следовательно, высоких скоростей химических реакций (каталити-
ческие реакторы, например, окисления SO2 в SO3 или синтеза аммиака);
− рециркуляция применяется в случаях, когда необходимо увеличить эффективность использования сырья и оборудова-
ния за счёт увеличения времени пребывания в рециркулируемых аппаратах без изменения размеров оборудования и гидроди-
намической обстановки;
− рециркуляция позволяет достичь максимального использования сырья (особенно для обратимых реакций) и увели-
чить скорость процесса за счёт увеличения концентрации исходных реагентов, которая достигается при выделении целевого
продукта на линии рецикла и возвратом исходных реагентов в «голову» процесса (например цикл синтеза аммиака);
− рециркуляция позволяет уменьшить полноту протекания побочных химических реакций посредством разбавления
сырья продуктами реакции, поступающими в «голову» процесса по линии рецикла.
Данные эвристики относятся в основном к химическим реакторам, но их возможно применять и для других элементов
ХТС. Кроме того, список эвристик для реакторов может быть расширен за счёт эвристик, которые являются следствием ука-
занных выше.
4. Свойства химико-технологических систем
Как известно, ХТС представляет собой совокупность технологических операторов, взаимосвязанных технологическими
связями. Так как каждый ХТП имеет собственную рабочую характеристику, определяющуюся сложностью элемента, то объ-
единение элементов в ХТС будет сопровождаться взаимным наложением рабочих характеристик элементов. Ситуация будет
усугубляться при усложнении технологических связей между элементами. Таким образом, благодаря объединению элемен-
тов в систему, она приобретает новые качества, которыми не обладают элементы в отдельности. Простейший пример нало-
жения характеристик элементов при их объединении в ХТС представлен на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Иллюстрация рабочей характеристики ХТС
На рисунке видно, что рабочие характеристики аппаратов, образующих ХТС, имеют монотонный характер без экстре-
мумов, однако рабочая характеристика ХТС в значительной степени отличается от характеристик её элементов.
Как известно, реальные производства содержат многие десятки технологических аппаратов, соединённых различными
типами соединений и работающих как единое целое. Таким образом, даже при относительной простоте рабочих характери-
стик аппаратов, рабочая характеристика ХТС будет достаточно сложна, непредсказуема, и зависеть от топологии ХТС. Сле-
дует отметить, что рабочая характеристика ХТС в значительной мере может изменяться даже при неизменном наборе эле-
ментов, но при изменении её топологии (данное свойство ХТС называется эмерджентностью). Определение рабочей харак-
теристики ХТС возможно только в результате расчётов или промышленных испытаний.
Рассмотрим другие свойства ХТС, которые необходимо учитывать при проектировании нового или реконструкции су-
ществующего производства, а также при эксплуатации существующего:
1. Чувствительность ХТС к внешним и внутренним возмущениям (воздействиям) – это способность системы реагиро-
вать на них, т.е. изменять параметры состояния. Необходимо, чтобы система была малочувствительной к возмущениям.
2. Управляемость ХТС – это свойство достигать цели управления. Обычно целью управления является выпуск заданного
количества продукции требуемого качества. Для обеспечения требуемой управляемости проектирование ХТС производится
совместно с проектированием системы управления.
3. Надёжность системы – свойство сохранять работоспособность в течение заданного времени функционирования. Дан-
ная задача решается на этапе проектирования таким образом, чтобы даже при выходе из строя некоторой части вспомога-
тельного оборудования или части системы управления система сохраняла свою работоспособность. Надёжность химических
производств – свойство этих объектов выполнять требуемые функции, сохраняя во времени значения установленных экс-
плуатационных показателей (технологические параметры процессов, производительность, качество продукции, расходы ма-
териальных ресурсов и др.). Любое нарушение этих функций приводит к потенциальной возможности аварий и получению
некондиционной продукции, что особенно опасно для крупнотоннажных производств.
Надежность, как комплексное свойство объекта в зависимости от целей его функционирования и условий эксплуатации
характеризуется определённой совокупностью понятий и свойств, главными из которых являются работоспособность, отказ,
безотказность и ремонтопригодность.
Работоспособность – состояние объекта, при котором он может выполнять в данный момент времени заданные функ-
ции, сохраняя значения основных параметров в требуемых пределах. Например, в работоспособном состоянии колонны син-
теза в производстве карбамида достигается заданная степень превращения СО2 (не ниже 0,67), обеспечиваются безопасные
Характеристика ХТС (со-
держащей аппараты 1 и 2)
Характеристика аппарата 1
Характеристика аппарата 2

Страницы