Общий анализ химико-технологического процесса (ХТП) и химико-технологической системы (ХТС)

По существу заключается в построении химической, технологической (ХТП) и аппаратурной (ХТС) схем (по определениям ОСТ 64-02-003-2002), также циклограмм процесса.

Химическая схема процесса.

Как правило, в практике отраслей ТОС (в т.ч. ХФП) в Задании и ИД уже выбрана одна конкретная химическая схема производства (т.е., путь синтеза целевого продукта). В этом случае данная схема должна быть представлена подробно, с указанием для каждой стадии синтеза не только целевой, но также основных (желательно - всех) побочных и сопряжённых реакций. Необходимо оценить степени превращения исходных субстратов, химические выходы целевого и побочных продуктов, параметры химических и фазовых равновесий; кинетические параметры химических и массобменных процессов; особенности и точностные характеристики применяемых методик анализа. Однако иногда в ИД приводят конкурентные варианты методов синтеза. В этих случаях необходимо прежде всего обосновать и согласовать с Заказчиком выбор одного варианта химической схемы либо – что наиболее сложно – проектировать несколько вариантов.

Химическая схема производства изображается согласно ОСТ 64-03-002-2002 с использованием линейной или вертикальной формы записи. Для представления химических схем процессов стадий (где собственно и указывают побочные и сопряжённые реакции) необходимо использовать именно линейную форму, поскольку она удобнее для детальных записей.

Технологическая схема процесса.

Схему строят в соответствии с принципами и классификацией стадий и операций ОСТ 64-03-002-2002. Главный момент - тщательный анализ текста Изложения технологического процесса в ИД (регламенте).

Для выделения стадий производства фрагментируют текст по указаниям на выделяемые или определяемые аналитически в реакционных массах полупродукты и конечный продукт (либо на изложение процессов очистки продуктов).

Для разбиения стадий производства на технологические операции находят указание на использование основного технологического оборудования: реакторов, массообменных аппаратов, фильтров, центрифуг, сепараторов, смесителей, сушилок, механико-технологических машин и т.д. Вспомогательное и многоцелевое оборудование: мерники, сборники, весы, теплообменники общего назначения, насосы, газодувки, транспортёры - не учитывают.

Построение ТСП позволяет:

- сразу увидеть общую логическую и трудовую структуру процесса;

- наглядно представить схему движения сырья и полупродуктов;

- оценить виды и состояние отходов и выбросов.

Аппаратурная схема производства

Здесь также подразумевается именно построение АСП согласно ОСТ 64-03-002-2002, а не монтажно-технологической схемы по правилам ЕСКД. АСП является упрощённым документом; на ней представляют только технологическое оборудование и средства КИПСА, задействованные в данном конкретном процессе. Оборудование общего назначения и сети не отображают; типы трубопроводной арматуры не детализируют; правила и особые требования к монтажу не приводят.

Построение АСП позволяет выделить именно то оборудование, которое в первую очередь требуется для создаваемого процесса, а также предварительно выбрать типы этого оборудования; представить схему потребления энергоресурсов; отобразить общую схему технологических трубопроводов; показать общие

принципы контроля, автоматизации и управления процессом.

Циклограмма – схема, отражающая ход процесса во времени.

Построение циклограмм необходимо при проектировании периодических процессов (в непрерывных процессах все стадии и операции осуществляют одновременно).

Выделяют два вида (два уровня) циклограмм.

Для описания стадий производства и технологического процесса в целом применяют т.н. топологические циклограммы, показывающие общее состояние основных аппаратов во времени по принципу: «работает одновременно - работает независимо - не работает» (рис. 1)

___________________________________________________________

А-1 | |\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\|///|| ____________________________________||

А-2 ||___________________| |///|\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\|///////////||_______________||

А-3 ||___________________________________| |///////////||\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\||

Т_О τ₁ τ₂ τ₃ τ₄ τ₅ Время

| ------------------------------------------------------------------------------------→Т_Ц

__________

|\\\\\\\\\\\\\\\\\|| - индивидуальное включение аппарата независимо от работы других;

_________

| |//////////////|| - одновременное включение двух аппаратов (обычно – процедуры перегрузки продуктов);

_________

|| _______|| - простой (ожидание) аппарата.

Рисунок 1. Топологическая циклограмма процесса.

Из рис.1 видно, что выполняется условие

Т_Ц = τ₁ + τ₂ + τ₃ + τ₄ + τ₅ (1)

Т.е., суммарное время работы всех основных аппаратов составляет общую продолжительнось технологического цикла.

Эта циклограмма показывает критические, наиболее длительные операции, а также выявляет характер занятости персонала – возможности людей одновременно обслуживать несколько аппаратов и общий уровень нагрузки на человека. В итоге получают важную технико-экономическую характеристику производства.

Для описания динамики хода процессов в конкретных аппаратах (технологические операции и процедуры) применяют циклограммы физического состояния аппарата. Это графики, показывающие изменение количества вещества и температуры в аппарате (рис. 2 и 3).

M, кг (V, л)

|

|

М₄:= | --------------------------------------------* *

М_МАХ | * | *

| * | * * * * * * *

| * | | | | *

М₁ | -----------------------* * * * * | | | | *

| * | | | | | | *

|__________ * _____ | _______|_______ |_______ |________ | _______|____ * _______________

0 τ₁ τ₂ τ₃ τ₄ τ₅ τ₆ τ₇ τ₈ Время, ч

0------------1----------2----------3-----------4------------5-----------6----------7-------8 Фазы

Подготовка Загрузка Нагрев Загрузка Выдержка Охлаж- Выдер- Слив на Процедурым

аппарата сырья сырья с отгонкой дение жка фильтр

Рисунок 2. Циклограмма количества вещества в аппарате.

Т ^ОС

|

|

Т_МАХ |------------------------------------------------------------*

| * | *

Т₃ |--------------------------------* | * * * * | *

| * | | | *

| * | | | * |

Т₁ | * * * * * * * * * | | | * | * * * | * * *|

| | | | | | | | |

|________ |_______ | _______|_______ |_______ |________ | _______|______ |_____________

0 τ₁ τ₂ τ₃ τ₄ τ₅ τ₆ τ₇ τ₈ Время, ч

0------------1----------2----------3-----------4------------5-----------6----------7-------8 Фазы

Подготовка Загрузка Нагрев Загрузка Выдержка Охлаж- Выдер- Слив на Проце-

аппарата сырья сырья с отгонкой дение жка фильтр дуры

Рисунок 3. Циклограмма температурного режима в аппарате.

Выполнение этого этапа даёт целостную, хотя и самую приближённую картину проектируемого

процесса. Далее следует детализированный количественный анализ процесса.

Дата добавления: 2014-01-07