Модуль 1. Химическое производство и химико-технологическая система Лекция 5. Тема: «Химическое производство химико-технологическая система (ХТС). Структура и описание ХТС»

Вопросы 1. Химическое производство как ХТС. Состав ХТС. Виды моделей ХТС, назначение и применение. 2. Элементы ХТС, их классификация. Многофункциональные элементы. 3. Технологические связи элементов ХТС, их назначение и характеристика. Примеры применения различных видов связей в синтезе ХТС

Производственные процессы в химической промышленности могут существенно различаться видами сырья и продукции, условиям их проведения, мощностью аппаратуры и т. д. под химико-технологической системой (ХТС) понимается совокупность всех процессов и средств для их проведения с целью получения продукта заданного качества и в требуемом количестве. При этом под химико-технологической системой (ХТС) понимается совокупность всех процессов и средств для их проведения с целью получения продукта заданного качества и в требуемом количестве. ХТС присущи некоторые общие признаки. К ним относятся: -общая цель функционирования (выпуск химической продукции), -многочисленность элементов и связей между ними, -большое число параметров, характеризующих работу системы, -высокая степень автоматизации процессов управления производством.

Химическое производство как ХТС представляет достаточно сложную иерархическую структуру, включающую 3 – 4 уровня.

Цель такой систематизации - выделить подсис­темы ХТС для их исследования. Подсистемы можно выделять по двум признакам - функциональному и масштабному. Функциональные подсистемы обеспечивают выполнение функций производства и его функционирование в целом. Технологическая подсистема часть производства, где осуществля­ется собственно переработка сырья в продукты химико- технологи­ческий процесс. Энергетическая подсистема часть производства, служащая для обеспечения энергией химико-технологического процесса. В зависи­ мости от вида энергии: тепловая, силовая, электрическая, может быть представлена соответствующая подсистема. Подсистема управления - часть производства, с помощью которой осуществляется получение информации о его функционировании и управлении. Обычно это автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП).

Состав ХТС В состав ХТС входят 1)простейшие элементы – операторы 2)более сложные элементы - подсистемы 3) связи между ними. Оператор - типовой процесс химической технологии и соответствующая ему техника. Оператор преобразует физические параметры входящих в него потоков в соответствующие параметры выходящих потоков.

Основные классы операторов (типовых технологических процессов): 1) химические процессы, скорость которых определяется законами химической кинетики; 2) массообменные (диффузионные) процессы, скорость которых определяется скоростью переноса вещества из одной фазы в другую (растворение, кристаллизация, адсорбция, десорбция, экстракция и др.); 3) гидродинамические процессы, скорость которых определяется законами механики и гидромеханики (отстаивание, перемешивание, пенообразование и др.); 4) тепловые процессы, скорость которых определяется законами теплопередачи (нагревание, охлаждение); 5) энергетические процессы, заключающиеся во взаимном преобразовании различных видов энергии: тепловой, механической, электрической в турбинах, генераторах и моторах; 6) механические процессы (дробление, прессование, гранулирование, дозирование и др.); 7) процессы управления – получение и передача информации о состоянии потоков и продуктов и изменении их свойств.

Технологи часто используют функциональный признак выделения подсистем ХТС: - подсистема подготовки сырья; - подсистема химического превращения; - подсистема выделения целевого продукта; - подсистема обработки технического продукта; - энергетическая подсистема; - экологическая подсистема. Подсистема химического превращения является главной подсистемой ХТС, здесь происходит получение целевого продукта.

Формы представления ХТС (классификация моделей) Состав и структуру ХТС можно описать с помощью качественных и математических (количественных) моделей.