3.4.1. Модели технологических систем

Технологическая система является моделью промышленного производства. Имеется две разновидности представления ТС: описательная и графическая. Разберем это на примере химико-технологической системы (ХТС).

В описательной модели процесса приводятся химические реакции, последовательно протекающие при переработке сырья в целевой продукт.

Пример. Производство аммиака из природного газа требует проведения нескольких химических процессов:

(3.17) конверсия метана водяным паром;

(3.18) конверсия оксида углерода; синтез аммиака (см. реакцию (3.1)).

Расширенный вариант описательной модели, который называется операционной моделью, включает описание основных и вспомогательных стадий (операций), которые обеспечивают протекание технологического процесса.

Например, в операционной модели рассмотренный синтез аммиака должен быть представлен следующими стадиями: очистка природного газа от сероводорода методом адсорбции на оксиде цинка:

(3-19) конверсия метана с водяным паром — реакция (3.17); конверсия оксида углерода(П) водяным паром — реакция (3.18); получение азота N2 из воздуха. На современных заводах азот получают фракционным разделением воздуха или при взаимодействии воздуха с природным газом с выходом дополнительного количества СО:

очистка полученного газа от оксида углерода(1\0 в присутствии моноэтанола ми на:
(3.21) очистка полученного газа от остаточного количества оксида углерода(П) с превращением его в метан:

(3.22) после завершения очистки азото-водородной смеси проводят синтез аммиака по реакции (3.1).

Описательные схемы дают общее представление о производстве.

Рассмотрим графические модели, которые будут использованы в дальнейшем.

Функциональная модель (схема) наглядно отражает основные стадии технологического процесса и их взаимосвязь (см. рис. 3.1). Каждая стадия представлена прямоугольником. Отдельные прямоугольники соединены между собой прямыми линиями — связями.

Представление основных операций технологического процесса в виде функциональной схемы наглядно и удобно для изучения ТС. Схема дает общие представления о функционировании ТС и служит основой для аппаратурного оформления. Более подробно функциональные схемы будут рассмотрены в части III (см. рис. 5.22, 7.9, 9.10, 10.6, 11.6 и др.).

Технологическая модель (схема) показывает элементы системы, порядок их соединения и последовательность технологических

операций. В технологической схеме каждый аппарат имеет общепринятое изображение, соответствующее его внешнему виду. Связи обозначаются линиями со стрелками, иногда — в виде трубопроводов. На технологической схеме могут быть приведены краткие данные о параметрах процесса. Примеры такого изображения технологической схемы представлены на рис. 9.4, 11.11 и др.

Технологическая модель является более сложной по сравнению с функциональной моделью, поскольку получается в результате научной разработки выбранного способа производства, технологической и конструктивной проработки отдельных стадий, узлов и аппаратов.

Технологические схемы используют при проектировании и эксплуатации производства. Они являются составной частью проектной и технической документации.