Понятие химико-технологической системы

Основные понятия и общая характеристика химико-технологических систем

Любое хим. производство представляет собой совокупность большого числа взаимосвязанные технологических аппаратов, предназначенных для выполнения требуемого физико-химического преобразования исходного сырья. Исследование и оптимизация не отдельных аппаратов, а всей совокупности аппаратов химического производства или технологического цеха позволяют получить наибольший экономический эффект, т.к. оптимальные значения критерия функционирования всего производства не являются аддитивными функциями оптимальных значений критериев функционирования каждого аппарата. Отдельные технологические цехи и химические производства представляют собой сложные химико-технологические системы.

Химико-технологическая система – совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций (подготовка сырья, собственно химическое превращение и выделение целевых продуктов).

Как и любая сложная система химическое предприятие состоит из большого числа взаимосвязанных элементов или частей целого.

Под элементом ХТС чаще всего понимают аппарат, в котором протекает какой-либо типовой химико-технологический процесс. При исследовании ХТС внутренние свойства и структура элемента не являются предметом изучения, а анализируются только такие существенные свойства элемента, которые определяют его взаимодействие с другими элементами ХТС или влияют на свойства системы в целом.

Процесс функционирования ХТС рассматривают как последовательную смену состояний системы в некотором интервале времени. Состояние ХТС определяется набором выходных переменных системы.

Входными переменными ХТС являются физические параметры входных потоков сырья или исходных продуктов, а также параметры различных физико-химических воздействий окружающей среды на процесс функционирования ХТС (температура, давление, влажность и т.п.).

Выходными переменными ХТС являются физические параметры материальных и энергетических потоков химических продуктов на выходе ХТС (массовый расход, концентрации, давление, температура, теплоемкость, вязкость, плотность и т.п.).

Состояние системы зависит от параметров ХТС, параметров технологического режима элементов и от воздействия на ХТС водных материальных и энергетических потоков сырья или исходных продуктов. Параметры ХТС и параметры технологического режима элементов обусловливают характер процесса функционирования системы, т.е. некоторый закон изменения состояний системы.

Параметры ХТС подразделяют на конструкционные и технологические.

Конструкционными параметрами ХТС являются геометрические характеристики аппаратурного оформления элементов системы (объем химического реактора, основной размер сечения аппарата, диаметр и высота слоя насадки в массообменных аппаратах и.т.д.).

К технологическим параметрам ХТС относят коэффициенты степеней превращения и степеней разделения химических компонентов, коэффициенты тепло- и массопередачи, константы скоростей химических реакций и т.д.

Параметрами технологического режима элементов ХТС называют совокупность основных факторов (параметров) внутри элемента (температура, давление, применение и активность катализатора, условия гидродинамического перемещения потоков компонентов), которые влияют на скорость технологического процесса, выход и качество химических продуктов.

Качество функционирования ХТС определяют при помощи показателей эффективности, под которыми понимают числовые характеристики системы, оценивающие степень приспособления системы к выполнению поставленных перед нею задач. Выбор показателя эффективности является заключительной стадией формулировки целей функционирования ХТС. Для того чтобы показатель эффективности достаточно полно характеризовал качество функционирования ХТС, он должен учитывать все основные особенности и свойства системы, а также условия нё функционирования и взаимодействия с внешней средой.

В сложных ХТС важную роль играют вопросы автоматического управления процессом функционирования системы. Управлением называют процесс сбора, передачи и переработки информации, реализуемый специальными средствами – системами автоматического управления (САУ) или управляющими устройствами.

В общем случае управление процессом функционирования сложных ХТС осуществляют на двух уровнях – технологическом и организационном. Каждое химическое производство или технологический цех, а также химическое предприятие в целом представляют совокупность двух подсистем – ХТС и САУ, которые действуют совместно как одна сложная кибернетическая система, обеспечивающая в результате своего функционирования получение требуемых продуктов и полупродуктов.

Дата добавления: 2014-01-07