ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эффективность функционирования технологических систем из "Основные процессы технологии минеральных удобрений" Анализ процессов, составляющих системы получения минеральных удобрений, показа. , чю, несмьчря на разнообразие элементов и связей между ними, видов продукции н исходного сырья, можно выделить несколько стадий, обладающих достаточной автономностью и имеющихся в каждой системе. Не существует единственного способа декомпозиции системы на подсистемы, не существует и единственного системного описания изучаемого объекта. Его выбор определяется целями и возможностями исследователя, особенностями объекта. Подсистемы выделяют из логических предпосылок и практической целесообразности таким образом, чтобы они обладали внутренней структурой и представляли образования, характеризующиеся большей устойчивостью, чем система в целом. [c.23] В производстве удобрений наиболее устойчивой подсистемой является совокупность процессов, обеспечивающих получение полупродукта заданного качества, т. е. формирующая один из показателей качества конечного продукта. Таких подсистем четыре. Они служат для достижения следующих целей 1) образовать из сырья полупродукт (обычно раствор или пульпу) заданного химического состава с частичным удалением влаги 2) образовать гранулы и упрочить их структуру путем удаления жидкой фазы 3) выделить из гранулированной массы товарную фракцию продукта и обеспечить его требуемые физические свойства 4) очистить выбрасываемые в окружающую среду продукты от вредных примесей. [c.23] Первые три подсистемы обеспечивают получение продукта заданного качества, последняя — выбросов допустимого состава. Поскольку нас интересует продукция, систему следует рассматривать от выхода к входу, при этом выявляется основная ветвь системы, включающая подсистемы химического взаимодействия исходного сырья, гранулирования и классификации. Подсистема очистки выбросов, хотя и необходимый элемент современной технологической линии, но непосредственно не участвует в получении продукта и является вспомогательной. Более того, чем эффективнее работает основная ветвь, тем менее важна вспомогательная. Совершенствование процессов получения минеральных удобрений должно быть направлено на дальнейшее ослабление е роли, т. е. следует стремиться к созданию безотходных процессов. [c.23] Выделение подсистем является важным этапом при построении формального описания технологической системы. Ряд задач, связанных со свойствами отдельных подсистем рассматриваемой системы, может быть решен при частном изучении отдельных подсистем, что во многих случаях существенно упрощает теоретическое и экспериментальное исследование. Исходя из того, что определяющим в системе является цель ее деятельности, н, рассматривая систему с конца, мы тем самым дог ускас .г, что та же самая цель может быть достигнута различными альтернативными путями, т. е. использованием различным образом организованных систем. Выделяя в технологических системах производства минеральных удобрений подсистемы по признаку цели, мы тем самым закладываем этапы рассмотрения системы в целом. [c.24] Для представления объекта в виде системы надо уложить его в некоторую схему, т. е. в определенном смысле упростить. При этом вычленяются какие-то стороны объекта, а какне-то остаются в тени. Процессы, обеспечивающие переработку сырья в минеральные удобрения, весьма разнообразны. Так, в технологии фосфорсодержащих и комплексных удобрений осуществляют химические превращения в системах газ — жидкость, газ — твердое тело, твердое тело — жидкость, концентрирование по твердой фазе в жидких средах, сушку, охлаждение, кондиционирование, классификацию по размерам и дробление. [c.24] Соединение в пространстве и времени разнообразных процессов возможно только при знании их общих закономерностей. [c.24] Общим элементом рассматриваемых технологических процессов является операция смешения или противоположная ей — разделения. Действительно, для успешного ведения любого процесса необходимы определенного качества гомогенизация пли разделение смеси. При отсутствии с.мешения различных сред, например при теплообмене через стенку, происходит перемешивание в однородной среде, т. е. усреднение по объему не химического состава, а температуры. [c.24] Однако формально — это в любом случае смешивание взаимодействующих фаз. Так, процесс сушки можно представить как смешение влажного материала с теплоносителем с последующим отделением сухого материала от влаги и теплоносителя, причем стадия разделения будет лимитирующей. Процесс сушки и гранулирования из жидкости состоит из смешения жидкости, теплоносителя и твердых частиц ретура с последующим отделением сухого материала от теплоносителя и влаги при одновременном укрупнении частиц. Выпаривание — это разделение жидкой и парообразной фаз путем введения тепловой и механической (принудительная циркуляция) энергии. Теплообмен с прямым контактом теплоносителя и материала — это смешение сред, теплообмен через стенку — смешение внутри сред. Фазовые превращения — это смешение внутри сред с укрупнением или дроблением частиц, абсорбция — смешение фаз с разделением компонентов газовой фазы. Механические процессы по большей части состоят из какого-либо одного элемента. [c.25] Осуществление других элементов любого процесса определяется тем, как организовано смешение, разделение и изменение размеров частиц, поэтому технологические линии производства минеральных удобрений упрощенно можно представить в виде операторных моделей, состоящих только из этих процессов. Обозначим процесс смешения — С, процесс разделения (по размерам, фазам, химическому составу и т. п.)—Р, процесс укрупнения— У, процесс дробления — Д. Примеры моделей схем получения фосфорсодержащих и комплексных удобрений, описанных в разд. 1.1, приведены в табл. 1,1. [c.25] Символы процессов, осуществляемых в одном аппарате, записаны вместе, переходы из аппаратов соединены стрелкой, показывающей направление движения потока, подсистемы взяты в рамки, указаны агрегатные состояния потоков (т, ж, г, п). [c.25] Обозначения С — смешение Р — разделение У — укрупнение Д—дробление г—газ ж — жидкость т—твердое п — пар. [c.26] Общая тенденция в построении технологической системы получения минеральных удобрений сводится к уменьшению числа операций смешения — разделения внутри подсистемы, к нх совмещению, уси.лению роли центральной подсистемы и понижению ее чувствительности к воздействию внешних факторов. Эти положения могут быть реализованы как совершенствованием процессов, так и разработкой конструкций аппаратов, позволяющих совмещать несколько процессов, протекающих в близких условиях смешения, например аммонизацию и гранулирование, кондиционирование и охлаждение, гранулирование и сушку и т. п. Уменьшение чувствительности к изменению внешних воздействий также достигается совершенствованием конструкций аппаратов. [c.27] Независимо от особенностей осуществляемого процесса аппараты можно разбить на три основные группы по способу смешения 1) перемещением но поверхности под действием силы тяжести или центробежной силы 2) воздействием механического активатора 3) воздействием потока газообразного или жидкого агента. [c.27] Первая группа наиболее широко представлена в технологии удобрений вращающимися барабанами (как гладкостенными, так н с насадкой) и применяется для гранулирования, химического взаимодействия, сушки, охлаждения и ряда других процессов. Вторая группа — это главным образом емкостная аппаратура с перемешивающими устройствами, дробилки, грохоты. Наконец, группу со стационарными механическими элементами составляют аппараты колонного типа и с псевдоожиженным слоем, а также реакторы с интенсивным выделением парогазовой фазы. [c.27] Аппараты различных групп различаются характером движения и взаимодействия материала с реагентами и теплоносителем, Изучение особенностей перемешивания в этих аппаратах позволяет охватить все процессы, встречающиеся в технологии минеральных удобрений. Благодаря классификации всех процессов по принципу смешение — разделение, стало возможным применение однотипных аппаратов для осуществления различных технологических процессов. Это позволяет использовать опыт эксплуатации одной подсистемы для оптимизации работы другой, что в конечном итоге значительно упрощает построение такой сложной системы, каковой является линия производства минеральных удобрений. [c.27] Под целью функционирования системы подразумевается получение продукта заданного качества, определяемого рядом показателей. В частности, для минеральных удобрений — это размер и прочность гранул, их химический состав и влажность. Важны также производительность системы и затраты на изготовление продукта. Следовательно, перед системой стоит многоцелевая задача, эффективность выполнения которой определяется наиболее экономичным качественным и интенсивным превращением сырья в продукт. Показатель эффективности функционирования системы оценивает степень ее приспособленности к выполнению поставленной цели. Он должен объективно характеризовать систему и качество ее работы иметь прямую связь с ее целевым назначением быть чувствительным к изменению основных параметров и достаточно простым учитывать все основные особенности и свойства системы, условия ее функционирования и взаимодействия с внешней средой. [c.28] Этот критерий имеет конкретное функциональное выражение при определенных значениях массовых коэффициентов, которые устанавливают методом экспертных оценок. Обычно для конечной продуции все показатели качества обязательны к выполнению и имеют граничные допустимые значения. В связи с этим избыточность одного показателя качества не может компенсировать недостаток другого, и применение столь сложного критерия становится неправомерным. [c.28] Формула пригодна для расчета эффективности перемешивания, теплообмена, не осложненного массообменом (в том числе и через стенку), химического взаимодействия. [c.29] Это уравнение полностью характеризует эффективность процессов фильтрации, классификации, а частично сушки, выпаривания. [c.29] Вернуться к основной статье