Аппаратурно-технологическая схема снабжается спецификацией оборудования, содержащей следующие данные: номер аппарата на схеме и его наименование, основная характеристика аппарата (объем, масса, поверхность, габаритные размеры, основной материал для изготовления аппарата) и количество аппаратов.
Аппаратурно-технологическая схема должна быть нарисована на отдельном листе; все аппараты, представленные в ней, должны быть пронумерованы сквозной нумерацией, слева - направо, по часовой стрелке, вкруговую.
Аппаратурно-технологическая схема обладает большой маневренностью и позволяет вести работу по различным вариантам в зависимости от качества перерабатываемого сырья.
Аппаратурно-технологическая схема (рис. XII.1) состоит из плавителя 1 шнекового типа, плавление в котором происходит за счет циркуляции растворов через кожухотрубный подогреватель 3, питаемый паром низкого давления. Расплавленная суспензия поступает в сгуститель 2, из которого сгущенную часть направляют на разделение в центрифугу 4, слив частично используют как теплоноситель в процессе плавления, а частично его направляют на вторую стадию высаливания.
Аппаратурно-технологическая схема отличается от изложенной выше наличием специальных теплообменников для обеспечения плавления мирабилита. Обогрев выполняет вода, охлаждающая пары спирта в конденсаторе и нагревающая далее плавильную суспензию.
Аппаратурно-технологическая схема этого процесса включает: емкость с мешалкой для выделения в осадок сульфата натрия; сгуститель, барабанный вакуум-фильтр для отделения твердой фазы и ее промывки; дистилляционной колонны для отгонки органического растворителя.
Аппаратурно-технологическая схема состоит из двух виброэкстракторов высотой 6 м с 16 тарелками и трех экстракторов-сепараторов. Исходный раствор полисульфона поступает в виброэкстрактор. Экстрагентом является промывная вода, поступающая со второго виброэкстрактора противотоком к раствору. В каждой ступени экстрактора-сепаратора происходит экстракция раствора и разделение на рафинат и экстрагент. Очищенный раствор полисульфона в хлорбензоле поступает на высажде-ние.
Типовая аппаратурно-технологическая схема состоит из трех схем-контуров: схемы-контура движения жиров; схемы-контура движения водорода и схемы-контура движения катализатора. На практике все эти схемы объединены в единую взаимосвязанную технологическую схему гидрогенизации. Ниже приводится описание каждой схемы-контура.
Данная аппаратурно-технологическая схема может быть частично изменена в зависимости от конкретных условий. Если, на-лример, кислотное число жировой смеси не превышает 0 5 мг КОН, - смесь не подвергают щелочной рафинации.
Аппаратурно-технологическая схема получения комплексных NP - и NPK-удобрений, предусматривающая раздельную аммо-низацию азотной и фосфорной кислот и включающая стадию сушки готового продукта, практически аналогична технологической схеме получения фосфатов аммония с использованием аммонизатора-гранулятора (рис. VII-3), но отличается от нее включением оборудования, предназначенного для получения плава нитрата аммония, и узлом подачи хлорида калия в процесс.
Аппаратурно-технологическая схема процессов окисления, алкилирования, конденсации, изомеризации мало отличается от приведенных схем реакционных аппаратов. Аппараты могут лишь отличаться материалом, конструкцией мешалки, типом теплоносителя.
Аппаратурно-технологическая схема установки ТОР построена аналогично схеме других плазмохимических установок, показанных на рисунках 4.20, 4.24, 4.29. Процесс денитрации на установке ТОР осуществляли следующим образом.
Аппаратурно-технологическая схема производства нитроэмалей и нитрогрун-товок приведена на рис. 4.6. Нитрооснову получают по схеме (см. рис. 4.1) получения нитролаков, описанной выше (с. Пигментные пасты получают диспергированием полуфабрикатных пигментных паст на бисерной мельнице, в шаровой мельнице или на краскотерочной трехвалковой машине.
Аппаратурно-технологическая схема производства нитроэмалей и нитрогрун-товок приведена на рис. 4.6. Нитрооснову получают по схеме (см. рис. 4.1) получения нитролаков, описанной выше (с. Пигментные пасты получают диспергированием полуфабрикатных пигментных паст на бисерной мельнице, в шаровой мельнице или на краскотерочной трехвалковой машине. Кроме того, применяют суховальцованные пасты пигментов (СВП), изготовляемые обычно на предприятиях, производящих коллоксилин - Пол учение СВП. Сухие пигменты замешивают с обводненным коллоксилином, дибутилфталатом и стабилизатором. Затем густую высоковязкую массу вальцуют на двухвалковых фрикционных вальцах, обогреваемых водяным паром.
Аппаратурно-технологические схемы производства микро-фильтров на основе волокон и волокнистых (волокнисто-пленочных) материалов весьма разнообразны и зависят от вида используемого сырья и состава композиции. Это могут быть целлюлозные материалы, материалы из химических волокон или ВПС, в которых используются анизометричные частицы только одного типа. Композиционные материалы могут представлять собой объемные смеси волокнистых (волокнисто-пленочных) частиц различной природы и смеси волокнистых частиц или слоистые структуры.
Аппаратурно-технологическая схема биологической очистки включает биокоагулятор, первичный отстойник, аэротенки-смесители, вторичные отстойники, гравийно-песчаные фильтры, ершовый смеситель и контактный резервуар для дезинфекции гипохлоритом натрия, илоуплотнитель, дегельминтизатор для обеззараживания осадков.
Современные аппаратурно-технологические схемы производства удобрений позволяют совмещать несколько стадий процесса в одном аппарате. Так, стадию смешения компонентов часто аппаратурно объединяют со стадией гранулирования.
Аппаратурно-технологическая схема получения гексафторида урана. Аппаратурно-технологическая схема восстановления гексафторида урана включает узлы подачи реагентов, измерения и регулирования их расхода; реактор восстановления; аппаратуру для обеспыливания газов и извлечения из них фтористого водорода, горелку для сжигания водорода и систему охлаждения и затаривания тетрафторида урана. Для подачи гексафторида урана в реактор контейнеры, в которых он транспортируется, нагревают до определенной температуры. Для этой цели необходимо использовать по меньшей мере два контейнера, чтобы после опорожнения одного из них немедленно начать подачу гексафторида в реактор из второго контейнера.
Аппаратурно-технологическая схема переработки полигалита Жилянского месторождения на бесхлорное калийно-азотно-магниевое удобрение (нитрокалимаг) представлена на рис. III. Полигалитовая руда после молотковой дробилки / с крупностью 5 - 10 мм поступает в стержневую мельницу 2, куда одновременно подают в заданном соотношении оборотный раствор.
Аппаратурно-технологическую схему работающего или проектируемого предприятия, цеха или участка необходимо представлять в таком виде, чтобы с ее помощью можно было оценивать, анализировать и рассчитывать основные показатели технологического процесса, потоки основных и вспомогательных материалов, основное и вспомогательное технологическое оборудование, обнаруживать узкие места в производстве продукции, энергетические затраты.
В аппаратурно-технологическую схему входят узлы отгонки метиленхлорида с примесями других летучих веществ; отстаивания; ректификации для выделения из органической фазы метиленхлорида; нейтрализации; фильтрования; выпаривания; прокаливания и сжигания; сорбционной очистки дистиллята выпаривания.
К аппаратурно-технологическим схемам после материального расчета и подбора оборудования составляется спецификация оборудования.
На аппаратурно-технологической схеме вычерчивается все без исключения технологическое оборудование. Аппараты изображаются упрощенно и наносятся на схему в масштабе. Каждый аппарат на аппаратурно-технологической схеме изображается в виде не слишком подробного эскиза, который все же должен отражать принципиальные особенности работы аппарата.
При оформлении аппаратурно-технологических схем следует руководствоваться рядом условных обозначений, принятых в практике проектирования промышленных предприятий.
После составления аппаратурно-технологической схемы и материального расчета производят расчет и подбор технологического оборудования. Целью расчета является выявление основных конструктивных размеров оборудования, типа и количества установленных аппаратов.
Разработаны три варианта аппаратурно-технологической схемы производства димонофосфата кальция с максимальным использованием оборудования действующих цехов производства фосфорсодержащих удобрений.
Нитрооснову получают по аппаратурно-технологической схеме получения нитролаков (см с. После смешения полуфабрикатов и типизации лак подвергают очистке на центрифугах типа СГО-100. После высыхания лак образует эластичную пленку с высоким глянцем. Его применяют для окраски кож в черный цвет.
Нитрооснову получают по аппаратурно-технологической схеме получения нитролаков (см. с. После смешения полуфабрикатов и типизации лак подвергают очистке на центрифугах типа СГО-100. После высыхания лак образует эластичную пленку с высоким глянцем. Его применяют для окраски кож в черный цвет.
Схема обезвоживания мирабилита способом плавления - выпаривания. В работе приводится аппаратурно-технологическая схема, по которой мирабилит, полученный охладительной вакуум-кристаллизацией, поступает в реактор для плавления. Теплоносителем служит расплав, нагреваемый за счет теплообмена на стадии конденсации паров органического растворителя.
На рис. 3.2 приведена аппаратурно-технологическая схема получения эмалей и грунтовок с применением краскотерочных машин.
Аппаратурно-технологическая схема производства хлористого магния в шахтной электропечи. На рис. 32 приводится аппаратурно-технологическая схема производства хлористого магния в шахтных электропечах.
На рис. 31 дана аппаратурно-технологическая схема фильтрации шламовой пульпы.
Схема фазовых полей системы Na2O - Al2O3 - Na2O - Fe203 - 2CaO - SiO2.| Схема спекания боксито-содоизвестковой шихты. На рис. 53 показана примерная аппаратурно-технологическая схема спекания боксито-содоизвестняковой шихты. Исходная шихта из мешалки по напорному распределительному трубопроводу через форсунку подается в трубчатую вращающуюся печь, где спекается. Полученный спек из печи пересыпается в барабанный холодильник, охлаждается в нем и транспортером подается на дробление. Дробилка спека работает в замкнутом цикле с грохотом.
Схема водоочистной установки УВ-05. На рис. 7.4 представлена упрощенная аппаратурно-технологическая схема водоочистной установки УВ-05. Расход электроэнергии составляет 1 - 1 2 кВт - ч на 1 м3 очищенной воды.
В 1958 - 1959 гг. аппаратурно-технологическая схема была проверена в лабораторных условиях.
В зависимости от конъюнктуры спроса аппаратурно-технологическая схема действующего катализаторного производства первой очереди завода позволяет выпускать цеолиты ЛаХ, Лес.
Аппаратурно-технологическая схема стадий окислительного обжига шихты и выщелачивания спека. На рис. 7 представлена одна из аппаратурно-технологических схем стадий окислительного обжига шихты и выщелачивания спека.
Схема последовательного варианта комбинированного способа Байер - спекание. Другим недостатком последовательного варианта Байер - спекание является громоздкость аппаратурно-технологической схемы из-за двустадийной переработки сырья.
В производстве полупроводниковых материалов, как это видно из аппаратурно-технологических схем получения элементарных полупроводников (см. рис. 3.1 и 3.3), применяется большое количество различных аппаратов. Многие из них, особенно на переделе получения поликристаллических полупроводников, относятся к аппаратам общей химической технологии. Это ректификационные колонны, скрубберы, конденсаторы, абсорберы и др. Принципиальные конструктивные схемы этих аппаратов относительно просты и не требуют особого пояснения. Наиболее ответственными в общей цепи аппаратов являются установки для получения конечной продукции - монокристаллов полупроводников.
Таким образом, в течение 7 месяцев с.г. в комплексе отработана аппаратурно-технологическая схема переработки галито-ланг-бейнитового остатка на поваренную соль для диафрагменного электролиза и сульфатные соли и магния, что позволит значительно сократить сроки освоения мощности производства и обеспечить достижение проектных технико-экономических показателей.
Структурно-технологическая схема переработки ТПБО. На рис. 8.36 представлена структурно-технологическая, а на рис. 8.37 - принципиальная аппаратурно-технологическая схема переработки ТПБО.
С целью удешевления процесса очистки воды необходимо стремиться к максимальному упрощению аппаратурно-технологической схемы и ее автоматизации, а также использованию аппаратов большой единичной мощности и дешевых реагентов при минимальном расходе последних.
Схема процесса получения тетрафторида урана. Из описания схемы, в которой указаны лишь наиболее важные узлы аппаратурно-технологической схемы, можно сделать вывод о сложности производства, описываемого лишь двумя химическими уравнениями.
Технологическая схема - это фиксированные тем или иным способом последовательность и перечень технологических операций, которые надо выполнить, чтобы превратить исходное сырье в готовый продукт. Цель составления схемы заключается в наглядном представлении последовательности технологического процесса производства.
Простейшей схемой является векторная . В ней изображают каждую операцию простыми геометрическими фигурками с соответствующими разъяснительными надписями и стрелками, однако не отражают аппараты, в которых осуществляется процесс, транспортные средства, не указывают использование воды, пара, хладагентов, отходов производства.
Наиболее целесообразным является изображение аппаратурно-техноло-гической схемы , в которой рисунками воспроизводятся в основных чертах контуры той машины, на которой будет выполняться та или иная операция.
Вычерчивают аппаратурно-технологическую схему, начиная с приемки сырья и заканчивая хранением готовой продукции, строго соблюдая поточность процесса.
Схема чертится слева направо либо сверху вниз, что определяется направлением технологического производственного потока. В производственном здании завода расположение оборудования не всегда отвечает данному требованию. Ввиду этого при составлении технологической схемы необходимо отвлечься от взаиморасположения аппаратуры в здании предприятия и на листе располагать оборудование по ходу производственного потока.
Оборудование вычерчивается на технологической схеме в виде контура, напоминающего изображаемый объект, в произвольно выбранном масштабе, однако с соблюдением относительных размеров (пропорциональности), с указанием основных конструктивных особенностей (рубашками, змеевиками, мешалками и т.п.).
Вычерчивается только то количество единиц одноименной аппаратуры (например, бродильных аппаратов), которое необходимо для полного представления последовательности технологических процессов (чаще всего изображают одну единицу оборудования независимо от того, сколько фактически получилось при расчете).
Изображение машин и аппаратов следует размещать с интервалами, необходимыми для подвода и отвода различных коммуникаций.
Основной продуктовый поток, начиная с сырья, показывается на протяжении всей схемы сплошной утолщенной линией. Он подводится и отводится в те точки, которые предусмотрены конструкцией оборудования. На входе и выходе стрелками в виде равносторонних треугольников обозначается направление движения продукта. Коммуникации не должны пересекать изображение оборудования.
При большой протяженности продуктовой коммуникации ее можно прервать и на одном конце прерванной линии написать, что и к какой позиции по схеме должно быть отведено, а на другом конце разрыва - что и от какой позиции подведено. Например: «сусло от поз. 25, дрожжи к поз. 70».
Кроме основной продуктовой коммуникации, на схеме изображают подводы воды, пара, диоксида углерода, хладагента и пр., расходуемые на технологические нужды.
На коммуникациях, показывающих ввод сырья в производство, отвод готовой продукции, отходов, делаются надписи, указывающие, откуда поступает сырье и куда удаляется тот или иной продукт или отход. Например: «хмель из склада», «дробина на реализацию».
Выбор технологических схем производства является одной из основных задач при проектировании промышленных предприятий, так как именно технологическая схема позволяет определить последовательность операций, их длительность и режим, а так же определяют место подачи вспомогательных компонентов, специй и тары, позволяет при достаточно полной загрузке оборудования обеспечивать сокращение длительности технологического цикла, увеличить выход изделий и снизить потери на отдельных стадиях обработке, исключить ухудшение качества сырья в процессе обработке. При этом следует учитывать современные направления в технологии изготовления отдельных групп изделий и внедрение нового прогрессивного оборудования.
Технологическая схема производства - это последовательный перечень всех операций и процессов обработки сырья, начиная с момента его приема и заканчивая выпуском готовой продукции, с указанием принятых решений обработки (длительность операций или процесса, температура, степени измельчения и т.д.)
На проектируемом предприятии, в соответствии с заданием, выпускаются цельномышечные и реструктурированные изделия, колбаса жареная и полуфабрикат мясокостный.
Сырье может поступать на производство в охлажденном и замороженном состоянии. Предпочтительнее использовать охлажденное мясо, так как оно обладает более высокими функционально-технологическими свойствами. При использовании замороженного мяса, его необходимо предварительно разморозить. С этой целью на предприятии предусмотрены камеры размораживания. Размораживание сырья проводят ускоренным способом, паровоздушной смесью, что позволяет снизить потери массы, а это, в свою очередь, позволяет уменьшить потери мясного сока и, как следствие, водорастворимых белков, витаминов, азотистых экстрактивных веществ, минеральных компонентов, а также сократить продолжительность процесса.
Для перемещения туш из камер размораживания и накопления в сырьевое отделение используются подвесные пути, что позволяет облегчить транспортировку сырья. Подвесной путь также используется на операциях зачистки и разделки, что также позволят облегчить труд рабочих, а также снизить обсемененность сырья, и, следовательно, улучшить качество готовых изделий.
Вместо площадки для разделки туш в сырьевом отделении предусмотрено размещение подвесного пути параллельно столам для выделения анатомических частей. Это позволит сократить время и усилия на транспортирование сырья рабочим, выполняющим разделку.
Посол деликатесной продукции производят инъецированием рассола внутрь продукта на многоигольчатом шприце PSM 12-4.5 I. Шприцевание рассола позволяет сократить время посола, улучшить микробиологическое состояние, получить сочный продукт. А использование данного инъектора обусловлено высокой скоростью шприцевания, а также равномерностью распределения рассола внутри продукта за счет большого количества игл, кроме того на инъекторе PSM 12-4.5 I, возможно шприцевание рассолов с повышенной вязкостью.
Затем нашприцованное сырье подвергают массированию. Процесс массирования является разновидностью интенсивного перемешивания и основан на трении кусков мяса друг о друга и о внутренние стенки аппарата.
Операция массирования позволяет сократить время посола, способствует более полному распределению посолочных ингредиентов внутри продукта, и, следовательно, улучшаются функционально-технологические свойства сырья, а значит и качество готового продукта.
Для реализации процесса массирования, на проектируемом предприятии предусмотрено оборудование: VM–750, MK–600, УВМ–400, которое позволяет вести процесс массирования в среде вакуума, с глубиной до 80%, а это увеличивает положительный эффект процесса, применение пульсирующего вакуума, вызывает дополнительное сокращение/расслабление мышечных волокон.
Ветчины представляют собой реструктурированный продукт. Сырье предварительно измельчают в виде шрота (16-25 мм) на волчке ЩФМЗ–ФВ–120, при механическом измельчении происходит частичное разрушение клеточных структур мышечных волокон, что способствует дальнейшему увеличению межмолекулярного взаимодействия мышечных белков и посолочных ингредиентов.
Затем сырье обрабатывают в массажере Eller Vacomat–750 с добавлением рассола и дальнейшим массированием. Изготавливаемые ветчины – продукт с повышенным выходом. Это возможно благодаря входящим в составрассольного препарата соевого белка, позволяющих повысить водосвязывающие, гелеобразующие и адгезионные способности. Соевый белок также позволяет улучшить нежность, сочность, текстуру, консистенцию, цвет и стабильность свойств изделий при хранении.
Массирование мелких кусочков позволяет сократить процесс массирования и созревания, а также дает возможность использование обрезков и остатков от крупных кусков сырья. Для того чтобы во время массирования не образовывалась пена, используется вакуумный массажер, который также оказывает положительное влияние на цвет, консистенцию.
Фарш полукопченых (жареных) колбас с посолом готовят в фаршемешалке SAP IMP 301 , с малой мощностью и энергопотреблением, что способствует снижению энергозатрат.
Для формовки батонов колбасы жареной, ветчин «Онежской», «В оболочке» и Ореха «Особенного», используют Универсальный вакуумный шприц (полуавтомат) V–159 Ideal. Применение вакуума в процессе формовки позволяет предотвратить дополнительную аэрацию сырья, обеспечить необходимую плотность набивки, что обусловливает высокие органолептические показатели готового продукта, исчезает вероятность окисления жира и повышается стойкость продукта при хранении.
Формовку ветчин осуществляют в искусственную оболочку «Амифлекс», что позволяет избежать появление недоваренных или переваренных батонов. Благодаря равномерности калибра, высокая эластичность дает возможность получить батон с гладкой поверхностью, отсутствием потерь при термообработке и хранении; прекрасный товарный вид (отсутствует морщинистости) готовой продукции на протяжении всего – срока годности; возможность нанесения типографическим способом маркировки, клипсования, широкий выбор по цветовой гамме.
Применение клипсаторов КОРУНД-КЛИП 1-2,5 и ICH "TECHNOCLIPPER" дает возможность увеличить производительность труда снизить долю ручного труда, возможность дозирования по длине, обеспечение требуемой плотности набивки батонов.
Термическая обработка ветчин и деликатесной продукции производится в универсальных термокамерах ЭлСи ЭТОМ, снабженных дымогенераторами. Преимущество данного оборудования в том, что камера может работать в широком диапазоне температур (до 180 0 С), позволяя производить термообработку практически для любых изделий. Также камеры оснащены программным управлением, набором стандартных программ обработки и возможностью их корректировки.
Для нарезки кости и полуфабрикатов, получаемых от разделки, применяется ленточная пила ПМ–ФПЛ–460, она имеет небольшую установленную мощность, что позволяет снизить затраты электроэнергии.
Все оборудование в технологических схемах современное, позволяет во много раз сократить время технологического процесса, за счет функциональности, повысить качество продукции и улучшить производительность.
Аппаратурное и технологическое оформление процессов
первичной переработки нефти
Ректификация простых и сложных смесей осуществляется в колоннах периодического или непрерывного действия.
Колонны периодического действия применяют на установках малой производительности при необходимости отбора большого числа фракций и высокой четкости разделения. Составными частями одной из таких установок являются (рис. 1) перегонный куб 1, ректификационная колонна 2 , конденсатор 3, холодильник 5 и емкости. Исходное сырье заливают в куб на высоту , равную 2 /з его диаметра. Подогрев ведут глухим паром. В первый период работы ректификационной установки отбирают наиболее летучий компонент смеси, например бензольную головку, затем компоненты с более высокой температурой кипения (бензол, толуол и т. д.). Наиболее высококипящие компоненты смеси остаются в кубе, образуя кубовый остаток. По окончании процесса ректификации этот остаток охлаждают и откачивают. Куб вновь заполняют сырьем и ректификацию возобновляют. Периодичностью процесса обусловлены больший расход тепла, меньшая производительность труда и менее эффективное использование оборудования.
Установки с колоннами непрерывного действия лишены этих недостатков. Принципиальная схема такой установки для разделения смеси пентанов представлена на рис. 2. Установка состоит из подогревателя сырья 1, ректификационной колонны 2, теплообменников 3 , конденсатора-холодильника 4 и кипятильника 5. Нагретое сырье вводится в ректификационную колонну, где разделяется на жидкую и паровую фазы. В результате ректификации сверху колонны отбирается изопентан как головной продукт и снизу колонны - н -пентан как остаток.
В зависимости от числа получаемых продуктов при разделении многокомпонентных смесей различают простые и сложные ректификационные колонны. В первых при ректификации получают два продукта, например бензин и полумазут. Вторые предназначены для получения трех и более продуктов. Они представляют собой последовательно соединенные простые колонны, каждая из которых разделяет поступающую в нее смесь на два компонента.
В каждой простой колонне имеются отгонная и концентрационная секции. Отгонная, или отпарная, секция расположена ниже ввода сырья. Тарелка, на которую подается сырье для разделения, называется тарелкой питания. Целевым продуктом отгонной секции является жидкий остаток. Концентрационная, или укрепляющая, секция расположена над тарелкой питания. Целевым продуктом этой секции являются пары ректификата. Для нормальной работы ректификационной колонны обязательны подача орошения наверх концентрационной секции колонны и ввод тепла (через кипятильник) или острого водяного пара в отгонную секцию.
В зависимости от внутреннего устройства, обеспечивающего контакт между восходящими парами и нисходящей жидкостью (флегмой), ректификационные колонны делятся на насадочные, тарельчатые, роторные и др. В зависимости от давления они делятся на ректификационные колонны высокого давления, атмосферные и вакуумные. Первые применяют в процессах стабилизации нефтей и бензинов, газофракционирования на установках крекинга и гидрогенизации. Атмосферные и вакуумные ректификационные колонны в основном применяют при перегонке нефтей, остаточных нефтепродуктов и дистиллятов.
Выбор тарелок для ректификационных колонн
На вопрос о том, какая из тарелок является наилучшей, не может быть однозначного ответа. В каждом конкретном случае выбор типа тарелки требует тщательного обоснования. Ректификационная колонна должна удовлетворительно работать с учетом возможного колебания нагрузки по сырью и обеспечить заданную четкость погоноразделения при минимуме эксплуатационных затрат и удельных капиталовложений.
В нефтеперерабатывающей промышленности колпачковые тарелки получили наибольшее распространение, об их работе накоплены значительные данные, поэтому они обычно служат эталоном для сравнения с тарелками других конструкций. Сравнительная характеристика различных тарелок приведена ниже
Эти данные показывают, что колпачковые тарелки по ряду показателей хуже других тарелок. Поэтому на многих строящихся и действующих установках тарелки новых типов вытесняют колпачковые. Преимуществом решетчатых, ситчатых и клапанных тарелок являются не только меньшая стоимость, но и большая производительность, низкие гидравлические сопротивления, меньший унос капелек жидкости восходящим потоком паров и другие важные факторы.
Опубликованные в литературе данные показывают, что относительная стоимость изготовления (без монтажа) 1 м 2 поверхности тарелок составляет: колпачковых 100%; тарелок с круглыми клапанами 70%; ситчатых, решетчатых и с S-образными элементами 50%.
Виды орошения
Отвод тепла сверху колонны для образования орошения осуществляется одним из следующих методов: горячим орошением (при помощи парциального конденсатора); испаряющимся циркуляционным (холодным) орошением; неиспаряющимся циркуляционным орошением.
Горячее орошение подается при помощи парциального конденсатора - трубчатого или змеевикового, его устанавливают над ректификационной колонной или внутри нее (рис. 3, а). Охлаждающим агентом служит вода или иной хладагент , реже - сырье. Поступающие в межтрубное пространство пары частично конденсируются и возвращаются на верхнюю тарелку в виде горячего орошения.
Из-за трудности монтажа и ремонта парциального конденсатора этот метод создания орошения получил ограниченное применение, главным образом на установках небольшой производительности при ректификации неагрессивного сырья.
Холодное орошение организуют по схеме (рис. 3, б). Пары выходят сверху колонны 1 и проходят через конденсатор-холодильник 2. Конденсат собирается в емкость 3, откуда частично насосом подается обратно в ректификационную колонну в качестве холодного орошения, а балансовое количество ректификата отводится как готовый продукт.
Циркуляционное неиспаряющееся орошение (рис. 3, в) с первой или со второй тарелки прокачивается через теплообменник 4 и холодильник 5 на верхнюю тарелку. Тепловоспринимающей средой в теплообменнике обычно является исходное сырье, которое таким образом подогревается.
Циркуляционное орошение иногда комбинируют с холодным испаряющимся. Количество последнего в таких случаях ограничивают и используют его главным образом для более точной регулировки температуры наверху колонны. На установках прямой перегонки нефти с использованием сложных колонн циркуляционное орошение организуют в двух-трех промежуточных сечениях. Промежуточное циркуляционное орошение позволяет разгрузить ректификационную колонну в вышерасположенпых сечениях, а также усилить предварительный подогрев сырья и снизить тепловую нагрузку печей.
Внедрение циркуляционного орошения позволило значительно увеличить производительность установок по перегонке нефти. Для его осуществления необходимы более мощные насосы для перекачки большего количества жидкостей. Перекачка сопровождается несколько повышенным расходом энергии, что, однако, с избытком компенсируется экономией топлива и воды.
Подвод тепла вниз колонны
В промышленной практике его осуществляют при помощи пучка труб, вмонтированного непосредственно в колонну (рис. 4, а), теплообменника - обычного или с паровым пространством (рис. 4, б, в) или циркулирующей через трубчатую печь горячей струи (рис. 4, г). Подводимое вниз колонны тепло испаряет часть жидкости, образуя необходимый для ректификации поток паров, и нагревает остаток до температуры более высокой, чем на нижней тарелке отгонной секции.
Рис. 4. Способы подвода тепла вниз колонны: а - пучок теплообменных труб, вмонтированных в колонну; б - выносной вертикальный кипятильник; в - кипятильник с паровым пространством; г - горячая струя.
Применение пучка труб внутри колонны возможно только при наличии относительно небольшой поверхности теплообмена, коррозионнонеагрессивной среды и чистого теплоносителя.
Наиболее распространенным способом подвода тепла является применение стандартных горизонтальных или вертикальных теплообменников и кипятильников. В случае применения первых (см. рис. 4, б) необходимо, чтобы жидкость двигалась в них снизу вверх, предупреждая образование паровых пробок. При подводе тепла из кипятильника с паровым пространством (см. рис. 4, в) жидкость снизу колонны поступает в кипятильник, пройдя который через перегородку перетекает в левую секцию аппарата и оттуда выводится как конечный продукт. При прохождении между трубками теплообменника жидкость частично испаряется, нагреваясь от температуры на нижней тарелке отгонной секции до температуры на выходе из кипятильника. Образующиеся в нем пары возвращаются в ректификационную колонну, под нижнюю тарелку. Постоянный уровень жидкости за перегородкой кипятильника поддерживается регулятором уровня.
При подводе тепла при помощи горячей струи (см. рис. 4, г) жидкость с нижней тарелки прокачивается через трубчатую печь, где ей сообщается необходимое количество тепла Q . Из печи смесь образовавшихся паров и нагретой жидкости возвращается в колонну.
Температурный режим ректификационной колонны
Температурный режим является одним из основных параметров процесса, изменением которого регулируется качество продуктов ректификации. Важнейшими точками контроля являются температуры поступающего сырья и продуктов ректификации, покидающих ректификационную колонну.
При расчете ректификационных колонн для разделения нефтей и нефтяных фракций температурный режим определяют при помощи кривых однократного испарения (ОИ). Чем легче перегоняемая нефть, чем более полога кривая ОИ и чем меньше давление в испарителе и заданная доля отгона, тем ниже температура нефти на входе в колонну. Как показала практика работы трубчатых установок, перегонка нефти при атмосферном давлении ведется при температурах на входе сырья в ректификационную колонну 320-360° С. Перегонка мазутов ведется в вакууме и при температуре на выходе из печи не выше 440° С. Температура нагрева мазута в печи лимитируется его возможным разложением и ухудшением качества получаемых масляных дистиллятов (вязкости) температуры вспышки, цвета и др.).
Методы построения кривых ОИ .
Кривая ОИ для нефти или нефтепродукта может быть построена либо аналитическим методом, разработанным профессором А. М. Трегубовым для многокомпонентной смеси, либо при помощи эмпирических графиков, предложенных рядом авторов. Аналитический метод дает более точные результаты, но требует сравнительно сложных и длительных расчетов. Эмпирические методы построения кривой ОИ просты и удобны в расчетной практике, но менее точны, особенно для нефтей и нефтяных остатков. Основой эмпирических методов являются графики зависимости наклона кривых ИТК или Энглера (ASTM) от наклона кривой ОИ. Сюда относятся методы Пирумова, Нельсона, Обрядчикова и Смидовпч и др. Заслуженное распространение получил метод Обрядчикова и Смидович, базирующийся на применении графика, изображенного на рис. 5. Порядок построения кривой ОИ следующий. Вычисляют наклон кривой ИТК по уравнению:
|
и находят температуру 50% отгона. По графику из точки, отвечающей наклону кривой ИТК, опускают и восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривыми соответствующими температурам 50% отгона исследуемого нефтепродукта по ИТК. Из точек пересечения с названными кривыми проводят горизонтали, которые отсекают на оси ординат величины отгона (в %) по
кривой ИТК, соответствующие температурам начала и конца однократного испарения.
Рис.5
Определение основных размеров колонны. Число тарелок.
Методы определения числа теоретических тарелок в колонне делятся на аналитические и графические. Аналитические методы дают более точные результаты, но трудоемки, в современных условиях использование этих методов облегчается применением ЭВМ. Графические методы менее точны, но удобны и наглядны, из них широкое применение получил метод Мак-Кабе и Тили.
Требуемое число теоретических тарелок зависит от ряда параметров, главным образом от: разности температур кипения разделяемых компонентов смеси (величины коэффициента относительной летучести); четкости погоноразделения, т. е. от состава получаемых ректификата и остатка; флегмового числа, т. е. от кратности орошения к ректификату. Чем меньше разность температур кипения разделяемых компонентов смеси, тем более полога кривая равновесия и тем больше требуется тарелок.
Связь между температурами кипения разделяемых компонентов смеси и числом теоретических тарелок характеризуется графиком Брега и Люиса (рис. 6), в основе которого лежит уравнение:
Для увеличения четкости погоноразделения необходимо увеличить число теоретических тарелок, и наоборот. Труднее всего получать продукты высокой чистоты. Необходимое число теоретических тарелок зависит также от кратности орошения: чем больше кратность орошения к ректификату, тем меньше требуется тарелок, и наоборот. При увеличении числа тарелок увеличивается высота ректификационной колонны, а следовательно, ее стоимость, тогда как увеличение количества орошения повышает эксплуатационные затраты , связанные с расходом тепла в кипятильнике и воды в конденсаторе. Оптимальным является такое количество орошения, при котором общие затраты минимальны.
Теплообменные аппараты в нефтехимии
Теплообменные аппараты являются составной частью практически всех технологических установок на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах. Их стоимость составляет в среднем 15% от общей стоимости оборудования технологических установок. Теплообменные аппараты используют для нагрева, испарения, конденсации, охлаждения, кристаллизации, плавления и затвердевания участвующих в процессе продуктов, а также как парогенераторы или котлы утилизаторы.
Среды, используемые для подвода или отвода тепла, называются соответственно теплоносителями и хладагентами. В качестве теплоносителей могут быть применены нагретые газообразные, жидкие или твердые вещества. Дымовые газы как греющий теплоноситель обычно применяют непосредственно на установках, где сжигается топливо, так как их транспортирование на дальние расстояния затруднительно. Горячий воздух как теплоноситель также применяется для многих нефтехимических процессов. Существенным недостатком обогрева дымовыми газами и горячим воздухом является громоздкость теплообменной аппаратуры из-за свойственного им сравнительно низкого коэффициента теплопередачи.
Водяной пар как теплоноситель используется главным образом в насыщенном состоянии, как высокого давления, так и отработанный от паровых машин и насосов. Преимуществом насыщенного водяного пара является его высокая теплота конденсации, поэтому для передачи даже большого количества тепла требуется сравнительно немного теплоносителя. Высокие коэффициенты теплопередачи при конденсации водяного пара позволяют иметь относительно малые поверхности теплообмена. Кроме того, постоянство температуры конденсации облегчает эксплуатацию теплообменников. Недостатком водяного пара является значительный рост давления, связанный с повышением температуры насыщения, что ограничивает его применение конечной температурой нагрева вещества 200-215° С. При более высоких температурах требуется высокое давление пара, и теплообменные аппараты становятся металлоемкими и дорогими.
В нефтеперерабатывающей промышленности в качестве теплоносителей широко применяют высоконагретые дистилляты и остатки перегонки, а также нефтяные пары. В ряде случаев используют высоконагретые сыпучие твердые тела, в том числе твердые катализаторы и кокс, а также специальные жидкие теплоносители: дифенил, дифенилоксид, силиконы и высокоперегретую (под давлением 220 am ) воду. Все эти теплоносители позволяют вести нагрев лишь до 250° С. Выше этой температуры передачу тепла осуществляют - при помощи огневых нагревателей - трубчатых печей. Для нагрева до высоких температур применяют иногда жидкие сплавы с высокой температурой кипения: сплав NaN 0 2 (40%) + KN 0 3 (53%) + NaN 0 3 (7%) с температурой кипения 680°С, сплав NaCl + AlCl 3 + FeCl 3 в молекулярном соотношении 1:1:1с температурой кипения 800° С.
Классификация теплообменных аппаратов в технологии нефти
По способу действия теплообменные аппараты подразделяют на поверхностные и аппараты смешения. К первой группе относятся теплообменные аппараты, в которых тепло обменивающиеся среды разделены твердой стенкой. В теплообменниках смешения теплопередача происходит без разделяющей перегородки путем непосредственного контакта между тепло обменивающимися средами. Примером может служить конденсатор смешения (скруббер), заполненный насадкой. Жидкость стекает сверху вниз, пары или газ двигаются противотоком к ней. На нефтеперерабатывающих заводах преимущественное применение получили поверхностные теплообменники. По конструктивному оформлению они делятся на змеевиковые, типа «труба в трубе» и кожухотрубчатые - с неподвижными
трубными решетками, с U-образными трубками и с плавающей
головкой.
По способу монтажа различают вертикальные, горизонтальные и наклонные теплообменные аппараты. Вертикальные теплообменники занимают меньше места, но они менее удобны при очистке. На нефтеперерабатывающих заводах наибольшее распространение получили горизонтальные теплообменники.
Конденсаторы и холодильники в технологии нефти
П
ервые предназначены для конденсации паров , а вторые – для охлаждения продуктов до заданной температуры. Эти аппараты выполняют в виде змеевиков из гладких или ребристых труб либо в виде одно- и многоходовых кожухотрубчатых аппаратов. Широкое распространение на нефтеперерабатывающих заводах получили погружные конденсаторы и холодильники секционного типа, реже - оросительные холодильники, в последние годы все чаще применяют аппараты воздушного охлаждения. Используют также конденсаторы смешения (скрубберы).
Трубчатые печи в технологии нефти.
Трубчатые печи являются ведущей группой огневых нагревателей на большинстве технологических установок нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Первые трубчатые печи были кострового типа с восходящим потоком дымовых газов. В этих печах верхние ряды труб змеевика были недогружены в тепловом отношении, тогда как нижние ряды перегружены и часто прогорали; к. п. д. этих печей также был низок.
На смену печам кострового типа пришли печи конвекционные,
в которых змеевик труб отделен от камеры сгорания перевальной
стеной. Экранированием топочной камеры и увеличением ее объема были созданы нормальные условия для работы змеевика.
На нефтеперерабатывающих и особенно на газоперерабатывающих
заводах нашли применение вертикальные цилиндрические печи
с трубами, расположенными по поверхности цилиндра (рис. 8). Этим достигается равномерная тепловая нагрузка труб. Такие печи компактны и транспортабельны, напряженность их топочного пространства достигает 75000 ккал/(м 3 *ч). Вверху огневого нагревателя подвешен конус из жароупорной стали, способствующей
равномерному нагреву сырья по длине труб в результате повышения
скорости потока дымовых газов в верхней части печи.
Промышленные установки по первичной переработке нефтей и мазутов
Первичной переработкой (прямой перегонкой) называют процесс
получения нефтяных фракций, различающихся по температуре кипения, без термического распада компонентов, составляющих дистиллят. Этот процесс можно осуществлять на кубовых или трубчатых установках при атмосферном и повышенном давлениях или в вакууме.
На современном этапе нефтепереработки трубчатые установки
входят в состав всех нефтеперерабатывающих заводов и служат
поставщиками, как товарных нефтепродуктов, так и сырья для вторичных процессов (каталитического крекинга, риформинга, гидрокрекинга, коксования, изомеризации и др.).
Получившие широкое распространение вторичные методы переработки нефти повысили требования к четкости погоноразделения, к более глубокому отбору средних и тяжелых фракций нефтей. В связи с этими требованиями на нефтезаводах стали совершенствовать конструкции ректификационных колонн, увеличивая в них
число тарелок и повышая их эффективность, применять вторичную
перегонку, глубокий вакуум, брызгоотбойные средства, противопенные присадки и т. д. Наряду с повышением мощности установок по первичной переработке нефтей стали комбинировать этот процесс с другими технологическими процессами, прежде всего с обезвоживанием и обессоливанием, стабилизацией и вторичной перегонкой
бензина (с целью получения узких фракций), с каталитическим
крекингом, коксованием и др. Производительность некоторых установок по первичной переработке нефтей достигает 200 тысяч тонн в год.
В зависимости от давления в ректификационных колоннах трубчатые установки подразделяются на атмосферные (АТ), вакуумные (ВТ) и атмосферно-вакуумные (АВТ). По числу ступеней испарения различают трубчатые установки
одно-, двух-, трех- и четырехкратного испарения. На установках однократного испарения из нефти в одной ректификационной колонне при атмосферном давлении получают все дистилляты - от бензина. Остатком перегонки является гудрон. На установках двухкратного испарения перегонка до гудрона осуществляется в две ступени: сначала при атмосферном давлении нефть перегоняется до мазута, который затем перегоняется в вакууме до получения в остатке гудрона. Эти процессы осуществляются в двух ректификационных колоннах; в первой из них поддерживается атмосферное давление, во второй - вакуум. Двухкратное испарение нефтей до мазута может также осуществляться при атмосферном давлении в двух ректификационных колоннах; в первой отбирают только бензин и остатком перегонки является отбензиненная нефть; во второй отбеизиненная нефть, нагретая до более высокой температуры, перегоняется до мазута. Подобные двухколонные
установки относятся к группе атмосферных (АТ).
На установках трехкратного испарения перегонка нефти осуществляется в трех колоннах: двух атмосферных и одной вакуумной. Разновидностью установки трехкратного испарения нефти является установка АВТ с одной атмосферной и двумя вакуумными колоннами. Вторая вакуумная колонна предназначена для доиспарения
гудрона, в ней поддерживается более глубокий вакуум, чем в основной вакуумной колонне.
Установка четырехкратного испарения представляет собой установку АВТ с отбензнивающей атмосферной колонной в головной части и доиспарительной вакуумной колонной для гудрона к концевой части.
Рассмотрим более подробно схемы трубчатых установок.
Атмосферные, вакуумные и атмосферно-вакуумные трубчатые установки
Установки однократного испарения нефти
На этих установках стабилизированная и обессоленная нефть (рис. 9) прокачивается через теплообменники 4 и змеевик трубчатой печи 1 в ректификационную колонну 2; вниз колонны подается перегретый водяной пар. Из колонны отбирают различающиеся по температуре кипения фракции: бензиновую, лигроиновую, керосиновую, газойлевую, соляровую и другие.
Низкокипящие компоненты из лигроиновой фракции отгоняются в отпарной колонне 5, снабженной кипятильником. Установка перерабатывает до 1000 т/сутки легкой нефти. Выход фракций составляет: бензиновой 26-30%, лигроиновой
7-14%, керосиновой 5-8%, газойлевой и соляровой 19-20%,
легкого и тяжелого парафинистого дистиллятов 15-18%, остальное - гудрон.
Положительными особенностями одноступенчатой трубчатой установки являются меньшее число аппаратов и, как следствие, меньшая
длина коммуникационных линий; компактность; меньшая площадь,
занимаемая установкой; более низкая температура нагрева сырья в печи; отсутствие вакуумных устройств; меньший расход топлива и водяного пара. К недостаткам таких установок относятся высокие гидравлические сопротивления потоку сырья в теплообменниках и трубах печи и, как следствие, повышенный расход энергии для привода сырьевого насоса; повышенное противодавление в трубах и кожухе теплообменной аппаратуры и, в связи с этим, вероятность попадания нефти в дистилляты при нарушении герметичности теплообменников.
Установки двухкратного испарения нефти до мазута
Для этих установок характерно предварительное частичное испарение нефти
перед поступлением в трубчатую печь. Испарение может происходить в испарителе (пустотелой колонне), либо в ректификационной колонне с тарелками. Испаритель применяют в тех случаях, когда в качестве сырья служит стабилизированная (дегазированная), слегка обводненная и не содержащая сероводорода нефть. Нефти же, содержащие растворенные газы (включая сероводород), воду и соли,
направляют в отбензинивающую ректификационную колонну.
Большое распространение имеют установки двухкратного испарения, в которых вместо испарителя установлена отдельная ректификационная колонна. На таких установках (рис. 10) нефть I несколькими параллельными потоками прокачивается через группу теплообменников 7 в среднюю часть колонны предварительного испарения 2. Пары бензина и воды вместе с растворенными в нефти углеводородными газами и сероводородом проходят через конденсатор-холодильник 6 в газосепаратор 5. Газ III из газосепаратора направляется на газофракционирующую установку, а бензин частично подается в колонну в качестве орошения, остальное его количество подается в стабилизационную колонну 4. Головным продуктом этой колонны, работающей под давлением , является сжиженный газ IV, также направляемый на газофракционирующую установку.
Отбензиненная нефть II из колонны 2 прокачивается по змеевику печи 1 в основную колонну 3 под 7-ую тарелку, считая снизу. Всего в колонне 40 тарелок. Ее головным продуктом является тяжелый бензин V, пары которого, пройдя конденсатор-холодильник 6, поступают в газосепаратор 5, а оттуда частично на орошение в колонну 3, а остальное количество после выщелачивания и промывки водой на компаундирование со стабильным бензином VI из
колонны 4. На установке отбираются также фракции VII авиационного керосина, дизельного топлива и снизу колонны 3 мазут.
Вакуумные установки для перегонки мазута
При перегонке в вакууме из мазута получают масляные дистилляты, различающиеся по температурам кипения, вязкости и другим свойствам,
в качестве остатка - полугудрон или гудрон. Вакуумные установки
(ВТ) делятся на топливные и масляные. На топливных установках
из мазута отбирают широкую фракцию до 550° С - вакуумный газойль, который используют в качестве сырья для каталитического крекинга или гидрокрекинга.
Требования к четкости погоноразделения при отборе широкой фракции менее строгие, чем при отборе масляных дистиллятов: необходимо главным образом предотвратить попадание мельчайших капелек гудрона в вакуумный газойль, чтобы в нем не повысилось содержание металлоорганических соединений, отравляющих катализатор, и чтобы при крекинге не увеличилось коксообразование.
Для этого применяют противопенные присадки типа силиконов и устанавливают над местом ввода сырья отбойные устройства из прессованной или гофрированной металлической сетки.
Для более четкого разделения масляных фракций мазут перегоняют на двухколонных установках. По одному из вариантов в первой вакуумной колонне отбирают широкую масляную фракцию, а во второй вакуумной колонне с большим числом тарелок эту фракцию разделяют на более узкие фракции. По другому варианту двухколонной перегонки мазут перегоняют в двух последовательно соединенных вакуумных колоннах. В первой колонне отбирают более легкие дистилляты и полугудрон, который поступает во вторую колонну для получения вязких дистиллятов и гудрона.
Примером первого варианта является схема вакуумной установки (рис. 11). На этой установке в первой вакуумной колонне 2 как головной продукт отбирается дистиллят II (
Атмосферно-вакуумные установки
Вакуумные трубчатые установки обычно сооружают в едином комплексе с атмосферной ступенью перегонки нефтей. Комбинирование процессов атмосферной
и вакуумной перегонки на одной установке имеет следующие преимущества: сокращение коммуникационных линий; меньшее число промежуточных емкостей; компактность; удобство обслуживания; возможность более полного использования тепла дистиллятов и остатков; сокращение расхода металла и эксплуатационных затрат; большая производительность труда.
На рис. 12 представлена технологическая схема атмосферно-вакуумной установки топливного профиля, предназначенной для переработки сернистой нефти. Газойль, отбираемый сверху вакуумной колонны, представляет собой широкую фракцию и используется как исходное сырье для каталитического крекинга.
Комбинированные установки
Все возрастающая мощность строящихся и проектируемых нефтеперерабатывающих заводов требует комплектования их минимальным
числом технологических установок , что снижает капиталовложения,
сокращает сроки строительства заводов. Решение этой задачи достигается как повышением производительности технологических установок, так и комбинированием процессов на одной установке.
Возможны различные комбинации процессов на одной установке:
ЭЛОУ - АВТ; АВТ - вторичная перегонка широкой бензиновой
фракции; первичная перегонка нефти - каталитический крекинг
вакуумного газойля - деструктивная перегонка гудрона; первичная перегонка нефти - коксование мазута в кипящем слое кокса.
Установки ЭЛОУ - АВТ
Технологическая схема комбинированной установки ЭЛОУ - АВТ приведена на рис.13. Подогретая в теплообменниках 5 нефть I с температурой 120-140° С в дегидраторах 1 подвергается термохимическому и электрообезвоживанию
и обессоливанию в присутствии воды, деэмульгатора и щелочи.
Подготовленная таким образом нефть дополнительно подогревается
в других теплообменниках и с температурой 220° С поступает в колонну 2. Сверху этой колонны отбирается фракция легкого бензина XV. Остаток III снизу колонны 2 подается в печь 7, где нагревается до 330° С, и поступает в колонну 3. Часть нефти из печи 7 возвращается в колонну 2 в качестве горячей струи. Сверху колонны 3
отбирается тяжелый бензин XVII, а сбоку через отпарные колонны
11 фракции VI (140-240, 240-300 и 300-350° С). Мазут IV снизу
колонны 3 подается в печь 15, где нагревается до 420° С, и поступает
в вакуумную колонну 4, работающую при остаточном давлении
60 мм рт. ст. Водяные пары, газообразные продукты разложения и легкие пары XIV сверху колонны 4 поступают в барометрический конденсатор 12, несконденсировавшиеся газы отсасываются эжектором 1.3. Боковыми погонами колонны 4 являются фракции VII, остатком - гудрон VIII. Бензины IV и XVII, получаемые из колонн 2 и 5, смешивают и отводят в стабилизатор 5. Газ из газосепараторов 10 после компримироваиия подается в абсорбер 6, орошаемый стабильным бензином V. Сухой газ XII сбрасывается к форсункам печей. Головной
продукт стабилизации колонны 5 направляется на ГФУ. Стабильный бензин подвергается защелачиванию.
Процесс получения каучука включает следующие основные стадии:
Стадию подготовки шихты;
Стадию подготовки каталитического комплекса (к/к);
Непрерывную полимеризацию.
Полимеризацию проводят в стадии из двух последовательно соединенных полимеризаторов, охлаждаемых рассолом. Полимеризатор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат емкостью 20 м3, снабженный рубашкой, через которую циркулирует хладагент (энтальпия полимеризации 1050 кДж/кг), и спиралевидной мешалкой м лопастями и скребками, обеспечивающими непрерывное перемешивание и очистку от полимера всей внутренней поверхности аппарата . Предварительно охлажденный растворитель смешивается в заданном соотношении с мономером (изопреном) в специальном смесителе и дозировочным насосом подается в первый аппарат полимеризационной батареи. Технологическая схема процесса изображена на рисунке 2. Концентрация изопрена в растворе 16-18% по массе. В этот же аппарат непрерывно поступает заранее приготовленный каталитический комплекс. В качестве катализатора используется катализатор Циглера-Натта на основе титана. Образование каталитического комплекса протекает с высокой скоростью и выделением 251,4 кДж/моль тепла. Все компоненты каталитического комплекса, а именно, четыреххлористый титан (ТiCl4), триизобутилалюминий (ТИБА), а также модификаторы дифинилоксид (дипроксид) смешиваются в определенном соотношении в специальном смесителе. Далее смесь в теплообменном аппарате доводится до температуры 70 єС и дозировочным насосом подается в трубопровод для шихты непосредственно перед введением ее в полимеризационную батарею. В этот же трубопровод поступает водород дозировкой 0,1 м3 /т. Продолжительность процесса полимеризации составляют 2-6 часов, конверсия изопрена может достигать 95 %. Принципиальная схема стадии полимеризации процесса получения изопренового каучука представлена на рисунке 3.
П1, П2 - полимеризаторы.
Рисунок 3 - Принципиальная технологическая схема стадии полимеризации
Заключительными стадиями технологического процесса являются дезактивация катализатора, а также выделение каучука из раствора методом водной дегазации и сушка каучука.
Архитектуры систем дистанционного доступа
Современные системы дистанционного исследования и моделирования строятся по принципу клиент-серверной архитектуры. Это обеспечивает им ряд преимуществ относительно файл-серверных приложений. Клиент-серверная система характеризуется наличием двух взаимодействующих самостоятельных процессов - клиента и сервера, которые, в общем случае, могут выполняться на разных компьютерах, обмениваясь данными по сети. По такой схеме могут быть построены системы обработки данных на основе СУБД, почтовые и другие системы. Мы будем говорить, конечно, о базах данных и системах на их основе. И здесь удобнее будет не просто рассматривать клиент-серверную архитектуру, а сравнить ее с другой - файл-серверной.
В файл-серверной системе данные хранятся на файловом сервере (например, Novell NetWare или Windows NT Server), а их обработка осуществляется на рабочих станциях, на которых, как правило, функционирует одна из, так называемых, "настольных СУБД" - Access, FoxPro, Paradox и т.п.
Приложение на рабочей станции "отвечает за все" - за формирование пользовательского интерфейса, логическую обработку данных и за непосредственное манипулирование данными. Файловый сервер предоставляет услуги только самого низкого уровня - открытие, закрытие и модификацию файлов, подчеркну - файлов, а не базы данных. База данных существует только в "мозгу" рабочей станции.
Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается несколько независимых и несогласованных между собой процессов. Кроме того, для осуществления любой обработки (поиск, модификация, суммирование и т.п.) все данные необходимо передать по сети с сервера на рабочую станцию (рисунок 4).
Рисунок 4 - Файл-серверная модель системы
автоматизированный обучающий система проектирование
В клиент-серверной системе функционируют (как минимум) два приложения - клиент и сервер, делящие между собой те функции, которые в файл-серверной архитектуре целиком выполняет приложение на рабочей станции. Хранением и непосредственным манипулированием данными занимается сервер баз данных, в качестве которого может выступать Microsoft SQL Server, Oracle, Sybase и т.п.
Формированием пользовательского интерфейса занимается клиент, для построения которого можно использовать целый ряд специальных инструментов, а также большинство настольных СУБД. Логика обработки данных может выполняться как на клиенте, так и на сервере. Клиент посылает на сервер запросы, сформулированные, как правило, на языке SQL. Сервер обрабатывает эти запросы и передает клиенту результат (разумеется, клиентов может быть много).
Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается один процесс. При этом обработка данных происходит там же, где данные хранятся - на сервере, что исключает необходимость передачи больших объемов данных по сети (рисунок 5)
Рисунок 5 - Клиент-серверная модель системы
Какие же качества привносит клиент-сервер в информационную систему:
Надежность. Сервер баз данных осуществляет модификацию данных на основе механизма транзакций, который придает любой совокупности операций, объявленных как транзакция, следующие свойства:
· атомарность - при любых обстоятельствах будут либо выполнены все операции транзакции, либо не выполнена ни одна; целостность данных при завершении транзакции;
· независимость - транзакции, инициированные разными пользователями, не вмешиваются в дела друг друга;
· устойчивость к сбоям - после завершения транзакции, ее результаты уже не пропадут.
Механизм транзакций, поддерживаемый сервером баз данных, намного более эффективен, чем аналогичный механизм в настольных СУБД, т.к. сервер централизованно контролирует работу транзакций. Кроме того, в файл-серверной системе сбой на любой из рабочих станций может привести к потере данных и их недоступности для других рабочих станций, в то время как в клиент-серверной системе сбой на клиенте, практически, никогда не сказывается на целостности данных и их доступности для других клиентов.
Масштабируемость - это способность системы адаптироваться к росту количества пользователей и объема базы данных при адекватном повышении производительности аппаратной платформы, без замены программного обеспечения.
Общеизвестно, что возможности настольных СУБД серьезно ограничены - это пять-семь пользователей и 30-50 Мб, соответственно. Цифры представляют собой некие средние значения, в конкретных случаях они могут отклоняться как в ту, так и в другую сторону. Что наиболее существенно, эти барьеры нельзя преодолеть за счет наращивания возможностей аппаратуры.
Системы же на основе серверов баз данных могут поддерживать тысячи пользователей и сотни ГБ информации - дайте им только соответствующую аппаратную платформу.
Безопасность. Сервер баз данных предоставляет мощные средства защиты данных от несанкционированного доступа, невозможные в настольных СУБД. При этом права доступа администрируются очень гибко - до уровня полей таблиц. Кроме того, можно вообще запретить прямое обращение к таблицам, осуществляя взаимодействие пользователя с данными через промежуточные объекты - представления и хранимые процедуры. Так что администратор может быть уверен - никакой слишком умный пользователь не прочитает то, что ему читать не положено.
Гибкость. В приложении, работающем с данными, можно выделить три логических слоя:
· пользовательского интерфейса;
· правил логической обработки (бизнес-правил);
· управления данными (не следует только путать логические слои с физическими уровнями, о которых речь пойдет ниже).
Как уже говорилось, в файл-серверной архитектуре все три слоя реализуются в одном монолитном приложении, функционирующем на рабочей станции. Поэтому изменения в любом из слоев приводят однозначно к модификации приложения и последующему обновлению его версий на рабочих станциях.
В двухуровневом клиент-серверном приложении, показанном на рисунке 1.4, как правило, все функции по формированию пользовательского интерфейса реализуются на клиенте, все функции по управлению данными - на сервере, а вот бизнес-правила можно реализовать как на сервере используя механизмы программирования сервера (хранимые процедуры, триггеры, представления и т.п.), так и на клиенте. В трехуровневом приложении появляется третий, промежуточный уровень, реализующий бизнес-правила, которые являются наиболее часто изменяемыми компонентами приложения (рисунок 6).
Рисунок 6 - Трехуровневая клиент-серверная модель
Наличие не одного, а нескольких уровней позволяет гибко и с минимальными затратами адаптировать приложение к изменяющимся требованиям. Если необходимо внести изменения в логику работы программы, то:
1) В файл-серверной системе мы "просто" вносим изменения в приложение и обновляем его версии на всех рабочих станциях. Но это "просто" влечет за собой максимальные трудозатраты.
2) В двухуровневой клиент-серверной системе, если алгоритмы обработки данных реализованы на сервере в виде правил, его выполняет сервер бизнес-правил, реализованный, например, в виде OLE-сервера, и мы обновим один из его объектов, ничего не меняя ни в клиентском приложении, ни на сервере баз данных.
Таким образом, клиент-серверная архитектура является более перспективной и менее затратной в эксплуатации, однако первоначальные затраты на её разработку больше, чем при использовании файл-серверной архитектуры системы. Кроме того, обработка данных на сервере и передача результатов на клиент является необходимым условием для построения дистанционных систем.