6. Технологические связи

Между отдельными технолог. операторами технолог. систем существует определённое взаимодействие. Это взаимодействие обеспечивается наличием технологических связей между ними. Возникают следующие виды связей: последовательные, последовательно-обводные (бай-пасс), параллельные, обратные (рецикл), перекрёстные.

Последовательная технолог. связь имеет место в типичных схемах с открытой цепью. Характеризуется тем, что выходящий из элемента технолог. сис-мы поток полностью поступает в следующий элемент, т.е. является входящим для последующего аппарата.

При этом все технолог. потоки преобразуют в элементе 1 раз, т.е. не возвращаются в него. Если степень превращения в одном аппарате невелика, то для повышения её на степень хим. превращения, устанавливают последовательно несколько реакторов, суммарный объём которых равен:

.

или секционируют аппараты горизонтальными тарелками или решётками. В каждом из аппаратов происходит повышение степени превращения и растёт общая степень превращения:

В зависимости от стоимости сырья и себестоимости его переработки, с учетом минимизации отходов определяется необходимое число ступеней реактора или число последовательно установленных реакторов в батарее. Если объёмы каждого из установленных последовательно реакторов одинаковы, то число реакторов n:

где V – общий объём реактора; V_i – объём одного реактора; τ – время пребывания в реакторе; ξ – коэф-т запаса.

Б ай-пасс представляет собой технолог. сис-му, в которой операторы хим. превращения соединены последовательно. Сырьё разделяется на два потока. Один поток последовательно проходит через все ступени батареи или реактора. Второй смешивается с продуктами, выходящими из первой ступени и полученная смесь направляется в след. ступень. Подобная связь используется при проведении обратных экзотермических реакций в адиабатических реакторах.

Параллельные связи применяются в тех случаях, когда ставится задача повышения производительности и мощности технолог. сис-мы без повышения степени превращения и мощности отдельных реакторов. Использование многократных параллельных связей для этой цели м.б. определено по формуле:

Рецикл Заключаются в том, что имеется обратный технолог. поток, который связывает выходящий поток какого-либо последующего элемента технолог. сис-мы со входом одного из предыдущих элементов. В данной схеме обратным потоком (рециклом) является поток V_E, который выходит из оператора разделения и направляется в оператор смешения. Входящие в систему потоки V_А и выходящие V_D и внутренние технолог. потоки V_В и V_С, соединяющие между собой элем-ты сис-мы, образуют основные технолог. поток сис-мы.

Наличие рецикла обеспечивает многократное возвращение в один и тот же элемент сис-мы потоков реагентов, что создаёт условия более полного превращения сырья. При проведении сложных реакций различного порядка, наличие рецикла в некоторых случаях способствует повышению селективности. Рецикл позволяет использовать теплоту реакции для подогрев а исходных реагентов. Для характеристики обратных связей используют коэф-т отношения рециркуляции: и коэф-т циркуляции:

П ерекрёстная технолог. связь осуществляется в основном с целью эффективного использования энергии технолог. сис-мы. Такие связи используются для утилизации отходящих газов или продуктов реакции для нагрева поступающего сырья. Наличие обратных связей приводи к образованию в технолог. сис-мах замкнутых контуров.

По этому признаку технолог. сис-мы подразделяются на разомкнутые и замкнутые. Разомкнутые технолог. сис-мы представляют собой сис-мы с открытой цепью, могут включать комбинации последовательных, параллельных байпассных технолог. связей между элементами сис-мы. В такой связи основные технические потоки проходят только 1 раз через основные элементы сис-мы. замкнутые технолог. сис-мы представляют собой циклич. сис-мы, которые содержат хотя бы одну обратную технолог. связь по потокам массы и энергии, которая образует замкнутый контур, состоящий из отдельных элементов сис-мы. При этом в технолог.сис-му могут быть включён не один, а несколько подобных замкнутых контуров. воды по разомкнутому циклу с обязательным загрязнением гидросферы.