ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные направления в развитии химической техники из "Общая химическая технология Т.1 Изд.4" Увеличение масштабов производства, т. е. укрупнение цехов и заводов за счет увеличения количества химико-технологических систем, хотя и не повышает производительность каждого аппарата, но позволяет снизить удельные расходы на вспомогательные цеха и операции, общезаводские расходы и цеховые расходы, включая ремонтные работы. Таким образом, снижается себестоимость производимого продукта. Однако управление производством, включающим большое количество параллельных систем, усложняется. Более эффективным оказалось увеличение мощностей химико-технологических систем путем соответствующего укрупнения аппаратов, входящих в систему. При этом достигаются все преимущества, которые достигались увеличением количества параллельно работающих систем. Основное преимущество укрупнения аппаратов, т. е. увеличения их объемов без существенного изменения конструкции,— это увеличение производительности, которая пропорциональна возрастанию рабочего объема аппарата. [c.17] Исходя из экономической эффективности, непрерывно увеличивают мощность вновь устанавливаемых машин и аппаратов. Например, мощность основных реакторов сернокислотного и аммиачного производства за последние двадцать лет возросла в 30 раз, а производительность адсорбционных установок в органической технологии увеличилась от десятков тысяч до миллиона кубометров в час обрабатываемого газа. Однако увеличение объема аппарата без значительного усложнения его конструкции возможно лишь до некоторого предела, уже достигнутого в ряде крупномасштабных систем, в том числе аммиачных и сернокислотных. Одновременно с усложнением конструкций затрудняется обслуживание крупных аппаратов. Поэтому много эффективнее повышение производительности аппаратов за счет интенсификации их работы. [c.18] Интенсификация достигается двумя путями 1) улучшением конструкций машин или аппаратов 2) совершенствованием технологических процессов в аппаратах данного вида. Интенсивность работы аппарата пропорциональна скорости процесса, поэтому, изучая кинетику технологических процессов, стремятся создать такую конструкцию аппарата и технологический режим в нем, которые обеспечили бы максимальную скорость процесса. [c.18] При разработке улучшенных или принципиально новых конструкций машин и аппаратов интенсивность химического процесса повышается (по сравнению с аппаратами старых конструкций) главным образом усилением перемешивания реагирующих компонентов и увеличением поверхности соприкосновения между взаимодействующими веществами, находящимися в разных агрегатных состояних (твердом, жидком, газообразном). Улучшение конструкций аппаратов часто бывает связано с механизацией и автоматизацией их обслуживания. [c.18] Для повышения степени использования теплоты реакций стремятся увеличивать концентрации реагентов, а также размещать теплообменные элементы и трубы паровых котлов непосредственно в реакционной зоне. [c.19] Уменьшение количества стадий производства и переход к циклическим (замкнутым) системам можно считать двуединым направлением в развитии химических производств, приводящим к снижению затрат на капитальное строительство и уменьшению себестоимости продукции. Так, например, в настоящее время формальдегид производится окислением метанола, а метанол синтезируют из смеси СО и На, получаемой конверсией метана (природного газа) с водяным паром. Ведутся исследования по прямому окислению метана до формальдегида, т. е. по замене трехстадийного способа одностадийным. Соответственно снизятся капитальные затраты и повысится производительность труда обслуживающего персонала. Эффективность циклической системы можно рассмотреть на примере производства серной кислоты контактным способом (см. ч. 2, гл. IV). Ныне серная кислота производится по схеме с открытой цепью аппаратов, через которые последовательно проходит газовая смесь. Окисление диоксида серы происходит в пять стадий, абсорбция триоксида серы — в две стадии. Переход к циклической системе с применением кислорода и повышенного давления позволит снизить количество аппаратов в системе в 3 раза, в частности применять одностадийное окисление диоксида серы. При этом резко снизится количество диоксида серы в отходящих газах, т. е. одновременно решается экологическая проблема. Разумеется, далеко не все производства целесообразно переводить к одностадийным или к циклическим, но искать такие пути надо. [c.19] Замена периодических процессов непрерывны м и — характерное для химической промышленности направление технического прогресса. [c.20] Периодическим называют процесс, в котором порция сырья загружается в аппарат, проходит в нем ряд стадий обработки и затем выгружаются все образовавшиеся вещества. Таким образом, от загрузки сырья до выгрузки продукта проходит определенный период времени. Аппарат не работает (простаивает) во время загрузки и выгрузки. Эти операции связаны с затратой большого количества труда. Механизация загрузки и выгрузки затруднена, так как требуются периодически действующие механизмы большей мощности, чем для непрерывных процессов. Еще труднее автоматизировать периодические процессы, так как показатели режима, по которым производится автоматизация, т. е. температура, давление и концентрация вещества, меняются в течение всего периода реакции. Сначала обычно повышаются температура и давление, потом в конце процесса они понижаются концентрации реагирующих веществ все время понижаются, но с разной скоростью. Аппарат работает с неполной интенсивностью при выводе на режим. Периодические процессы сложны в обслуживании качество продукции нередко сильно меняется в зависимости от режима обслуживания. Время цикла, т. е. продолжительность периодического производственного процесса, всегда больше, чем непрерывного энергетические затраты выше. Все эти причины и побуждают в настоящее время заменять периодические процессы непрерывными. [c.20] Непрерывными называют процессы, в которых поступление сырья в аппарат и выпуск продукции происходят непрерывно (или систематическими порциями) в течение длительного времени. При этом технологические процессы протекают одновременно со вспомогательными и транспортными операциями. Простоев оборудования нет, производительность аппаратов выше. В каждой точке аппарата соблюдаются постоянная температура, концентрация веществ, давление и т. п., поэтому легко вести наблюдение за работой аппаратов, механизировать загрузку сырья и выгрузку продукта, автоматизировать процесс. При непрерывном процессе обычно улучшается и качество продукции, облегчается использование теплоты реакции и отходов производства, например газов, так как они выделяются равномерно. [c.20] Большинство химических производств уже работает непрерывно оставшиеся периодические процессы постепенно заменяются непрерывными. Однако в настоящее время еще нельзя сразу все производства перевести на непрерывные в одних случаях это приводит к ухудшению качества продукта (например, при коксовании), в других еще не изобретены средства рациональной механизации и автоматизации процесса, в особенности на маломощных и малогабаритных установках. [c.20] Механизация трудоемких операций и автоматизация производства — это наиболее общие пути технического прогресса для всех отраслей народного хозяйства. [c.21] Механизация — замена физического труда человека машинным. Механизация закономерно повышает производительность труда за счет интенсификации работы аппаратуры или сокращения штата обслуживающего персонала. Таким образом, механизация трудоемких процессов — важнейшая задача развития не только химической промышленности, но и всего народного хозяйства. В большинстве химических производств основные операции уже механизированы. Не всегда механизирована загрузка сырья, выгрузка продукта и транспортировка материалов именно механизация этих стадий производства и является главной задачей настоящего времени. [c.21] Автоматизация характеризуется освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций автоматическим устройством. Автоматизация — высшая степень механизации, позволяющая сильно увеличивать производительность труда и улучшать качество продукции при хороших экономических показателях производства. Автоматизация процесса осуществляется, как правило, сочетанием трех основных приборов измерителя (или датчика), регулятора и исполнительного механизма. Измеритель, замеряя какой-либо показатель технологического режима, посылает импульс регулятору, который сравнивает значение измеренного показателя с заданным и в случае отклонения посылает команду исполнителю. [c.21] В химических производствах прибор-измеритель обычно замеряет температуру, или концентрацию вещества, или скорость потока газа (жидкости) на входе (или на выходе) в аппарат. Прибор-исполнитель производит действие, выравнивающее именно тот показатель, который замеряется измерителем. Таким образом, при автоматизации процесс ведется строго в пределах установленных норм, без нарушений, которые нередко допускаются при ручной регулировке. Для комплексной автоматизации сложных химикотехнологических систем применяют управляющие электронно-вычислительные машины, которые получают информацию о ходе процесса от различных приборов-измерителей, вычисляют оптимальные условия и дают команды приборам-исполнителям. Таким образом, в химическую промышленность внедряется кибернетика. Широкое применение в промышленности автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) —это одна из насущных задач настоящего времени. [c.21] Указанные тенденции в развитии химической техники взаимосвязаны и взаимообусловлены, поэтому целесообразно именно комплексное использование различных средств, повышающих эффективность производства. Технические средства должны дополняться и обобщаться улучшением организации и управления производством. [c.22] Вернуться к основной статье