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.

Основной аппарат технологической схемы – окислительная колонна. Она представляет собой цилиндр с расширенной верхней частью, играющей роль брызгоуловителя, высотой 12 метров и диаметром 1 метр. Колонна изготовлена из алюминия или хромоникелевой стали, мало подверженных коррозии в уксуснокислой среде. Внутри колонна имеет полки, между которыми расположены змеевековые холодильники для отвода реакционного тепла и несколько труб для подачи кислорода.

Глава 9. Производство этилбензола.

Области применения этилбензола: используется в производстве стирола, важного сырья для получения ряда полимеров, полистерола, применяемого в автомобилестроении, электро-радиотехнической промышленности, при изготовлении бытовых товаров и упаковок, при производстве ионообменных смол- катализаторов процесса получения кислородсодержащих добавок при производстве реформулированных бензинов и т.д.

В промышленности этилбензол получают взаимодействием бензола с этиленом:

C 6 H 6 + C 2 H 4 = C 6 H 5 C 2 H 5 (9.1.)

Одновременно с основной протекает ряд побочных реакций. Наибольшее значение имеют реакции последовательного алкилирования:

C 6 H 5 C 2 H 5 + C 2 H 4 = C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 (9.2.)

C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 + C 2 H 4 = C 6 H 3 (C 2 H 5) 3 (9.3.)

C 6 H 3 (C 2 H 5) 3 + C 2 H 4 = C 6 H 2 (C 2 H 5) 4 (9.4.)

Для подавления побочных реакций (2-4) процесс проводят в избытке бензола (мольное отношение этилен:бензол = 0,4:1), при температуре около 100 0 С и давлении – 0,15 МПа.

Для ускорения основной реакции (1) процесс проводят в присутствии селективного катализатора. В качестве катализатора используют комплексное соединение AlCl 3 и HCl с ароматическими углеводородами, который находится в жидкой фазе.

Процесс гетерогенно-каталитический, лимитирующая стадия:

диффузия этилена через пограничную пленку каталитического комплекса хлорида алюминия. Реакция алкилирования идет очень быстро.

При выбранных условиях конверсия этилена составляет 98-100%, основная реакция (1) –необратима, экзотермична.

Для увеличения степени использования сырья организован рецикл по бензолу.

Катализатор на основе хлорида алюминия способствует протеканию реакции переалкилирования диэтилбензола:

C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 + C 6 H 6 = 2C 6 H 5 C 2 H 5 (9.5.)

Поэтому небольшие количества диэтилбензола возвращают в реактор-алкилатор на переалкилирование.

Реакция переалкилирования способствует практически полному превращению этилена и бензола в этилбензол.

На процессы алкилирования и переалкилирования оказывают влияния следующие главные факторы: концентрация катализатора (хлористый алюминий), промотора (соляная кислота), температура, время контактирования, мольное соотношение этилена и бензола, давление.

Технологическая схема производства этилбензола.

Рис 9.1. Технологическая схема производства этилбензола с использованием катализатора на основе AlCl 3 .

1,3,15-17 - ректификационные колонны, 2- флорентийский сосуд, 4-реактор приготовления катализатора, 6- конденсатор, 7- сепаратор жидкость-жидкость, 8,9,11,13- скрубберы, 10,12- насосы, 14- подогреватель, 18- вакуум-приемник, 19- холодильник полиалкилбензолов, I – этилен, II – бензол, III- диэтилбензолы, IV- раствор щелочи, V- этилбензол, VI- полиалкилбензолы, VII- к вакуумной линии, VIII- вода, IX- газы на факел, X- этилхлорид и хлорид алюминия, XI- сточные воды.

В двухколонном агрегате гетероазеотропной ректификации, состоящем из ректификационной колонны 1, отгонной колонны 3 и флорентийского сосуда 2, происходит осушка исходного бензола. Из куба колонны 1 выводится обезвоженный бензол, часть которого поступает в аппарат 4 для приготовления катализаторного раствора, а остальная часть в качестве реагента,- в реактор 5. В колонну 1 поступает как свежий, так и рециркулирующий бензол. Верхние паровые потоки колонн 1 и 3 представляют гетероазеотропные смеси бензола и воды. После конденсации в конденсаторе и расслаивания во флорентийском сосуде 2 верхний слой – обводненный бензол, поступает в колонну 1, а нижний слой-вода, содержащяя бензол, направляется в колонну 3.

Каталитический комплекс готовится в аппарате с мешалкой 4, в который подают бензол, а также хлорид алюминия, этиленхлорид и полиалкилбензолы. Реактор заполняют катализаторным раствором, а затем в ходе процесса для подпитки подают катализаторный раствор, так как он частично выводится из реактора для регенерации, а также с реакционной водой.

Реактором алкилирования служит колонный аппарат 5, отвод тепла реакции в котором осуществляется за счет подачи охлажденного сырья и испарения бензола. Катализаторный раствор, осушенный бензол и этилен подают в нижнюю часть реактора 5. После барботажа из реактора выводят непрореагировавшую парогазовую смесь и направляют ее в конденсатор 6, где прежде всего конденсируется бензол, испарившейся в реакторе. Конденсат возвращают в реактор, а несконденсированные газы, содержащие значительные количества бензола и HCl поступают в нижнюю часть скруббера 8, орошаемого полиалкилбензолами для улавливания бензола. Раствор бензола в полиалкилбензолах направляют в реактор, а несконденсированные газы поступают в скруббер 9, орошаемый водой для улавливания соляной кислоты. Разбавленную соляную кислоту направляют на нейтрализацию, а газы – на утилизацию тепла.

Катализаторный раствор вместе с продуктами алкилирования поступает в отстойник 7, нижний слой которого (катализаторный раствор) возвращается в реактор, верхний слой (продукты алкилирования) с помощью насоса 10 направляется в нижнюю часть скруббера 11. Скрубберы 11 и 13 предназначены для отмывки хлороводорода и хлорида алюминия, растворенных в алкилате. Скруббер 11 орошается раствором щелочи, который перекачивается насосом 12. Для подпитки в рециркуляционный поток щелочи подают свежую щелочь в количестве, необходимом для нейтрализации HCl. Далее алкилат поступает в нижнюю часть скруббера 13, орошаемого водой, которая вымывает щелочь из алкилата. Водный раствор щелочи направляют на нейтрализацию, а алкилат через подогреватель 14 – на ректификацию в колонну 15. В ректификационной колонне 15 в дистиллят выделяется гетероазеотроп бензола с водой. Бензол направляется в колонну 1 для обезвоживания, а кубовый остаток – на дальнейшее разделение в ректификационную колонну 16 для выделения в качестве дистиллята этилбензола. Кубовый продукт колонны 16 направляют в ректификационную колонну 11 полиалкилбензолов на две фракции. Верхний продукт направляют в аппарат 4 и реактор 5, а нижний продукт выводят из системы в качестве целевого продукта.

Аппаратурное оформление процесса.

Процесс алкилирования бензола этиленом в присутствии катализатора на основе AlCl 3 является жидкофазным и протекает с выделением теплоты. Для проведения процесса можно предложить три типа реактора.Наиболее простым является трубчатый аппарат (рис.9.2.), в нижней части которого размещена мощная мешалка, предназначенная для эмульгирования катализаторного раствора и реагентов. Такой тип аппарата часто используется для организации периодического процесса.

Рис.9.2. Трубчатый реактор.

Реагенты: бензол и этилен, а также катализаторный раствор подают в нижнюю часть реактора. Эмульсия поднимается вверх по трубам, охлаждаясь за счет воды, подаваемой в межтрубное пространство. Продукты синтеза (алкилаты), непрореагировавший бензол и этилен, а также катализаторный раствор выводятся из верхней части реактора и поступают в сепаратор. В сепараторе происходит отделение катализаторного раствора от остальных продуктов (алкилата). Катализаторный раствор возвращается в реактор, а алкилаты направляются на разделение.

Для обеспечения непрерывности процесса применяют каскад из 2-4 трубчатых реакторов.

Рис. 9.3. Каскад из двух реакторов.

Катализаторный раствор подают в оба реактора, реагенты – в верхнюю часть первого реактора. Оба реактора представляют пустотелые аппараты с мешалками. Тепло отводится с помощью воды, подаваемой в “рубашки”. Реакционная масса из верхней части первого реактора поступает в сепаратор, из которого нижний (катализаторный) слой возвращается в реактор, а верхний – поступает в следующий реактор. Из верхней части второго реактора реакционная масса также поступает в сепаратор. Нижний (катализаторный) слой из сепаратора поступает в реактор, а верхний слой (алкилаты) направляются на разделение.

Непрерывное алкилирование бензола этиленом можно проводить в барботажных колоннах.

Рис.9.4. Реактор колонного типа.

Внутренняя поверхность колонн защищена кислотоупорными плитками. Верхняя часть колонн заполнена кольцами Рашига, остальная часть- катализаторным раствором. Бензол и этилен подают в нижнюю часть колонны. Газообразный этилен, барботируя через колонну, интенсивно перемешивает реакционную массу. Конверсия реагентов зависит от высоты катализаторного слоя. Частично тепло отводится через “рубашку”, разделенную на секции, а остальная часть тепла – за счет нагрева реагентов и испарения избыточного количества бензола. Пары бензола вместе с другими газами поступают в конденсатор, в котором конденсируется главным образом бензол. Конденсат возвращают в реактор, а несконденсированные вещества выводят из системы для утилизации. В этом случае можно установить автотермический режим, варьируя давление и количество отходящих газов.

Процесс целесообразно проводит при давлении 0,15-0,20 МПа и незначительном количестве отходящих газов. В этом случае температура не превышает 100 0 С и уменьшается смолообразование.

Катализаторный раствор вместе с продуктами алкилирования и непрореагировавшим бензолом выводят из верхней части колонны (перед насадкой) и направляют в сепаратор. Нижний (катализаторный) слой возвращают в колонну, а верхний (алкилатный) слой направляют на разделение.

После разработки операционной схемы приступают к составле­нию принципиальной технологической схемы, которая, по сути, являет­ся аппаратурным оформлением операционной. Ее можно рассматривать как состоящую из ряда технологических узлов. Технологическим узлом называют аппарат (машину) или группу аппаратов с обвязочными тру­бопроводами и арматурой, в которых начинается и полностью заканчи­вается один из физико-химических или химических процессов.

В технологические узлы входят такие объекты, как сборники, мер­ники, насосы, компрессоры, газодувки, сепараторы, теплообменники, ректификационные колонны, реакторы, котлы-утилизаторы, фильтры, центрифуги, отстойники, дробилки, классификаторы, сушилки, выпар­ные аппараты, трубопроводы, арматура трубопроводов, предохрани­тельные устройства, датчики и приборы контроля и автоматизации, ис­полнительные и регулирующие механизмы и устройства.

Абсолютное большинство указанных аппаратов и машин выпус­кается промышленностью и стандартизовано. Сведения о типах выпус­каемых машин и аппаратов, их конструкциях и характеристиках можно получить из различных справочников, каталогов изделий заводов, изда - ний отраслевых и информационных институтов, рекламных материалов и отраслевых научно-технических журналов.

Но прежде чем составить технологическую схему, необходимо уточнить ряд задач, которые решаются на данном этапе работы. Это, прежде всего, обеспечение охраны труда и техники безопасности. По­этому в технологической схеме должны предусматриваться средства предотвращения превышения давления (предохранительные клапаны, взрывные мембраны, гидрозатворы, аварийные емкости), системы соз­дания защитной атмосферы, системы аварийного охлаждения и т. д.

На этапе синтеза технологической схемы решается вопрос об уменьшении затрат на перекачку продуктов. Необходимо максимально использовать самотек для транспортировки жидкостей из аппарата в ап­парат. Поэтому уже здесь предусматривается необходимое превышение одного аппарата над другим.

На данном этапе определяется набор тепло - и хладоносителей, ко­торые будут использованы при осуществлении процесса. Стоимость единицы тепла или холода зависит от наличия на предприятии энерго­носителя и его параметров. Самыми дешевыми хладоагентами являются воздух и оборотная промышленная вода. Экономически выгодно основ­ное количество тепла передать этим дешевым хладоносителям и только остаточное тепло снимать дорогими хладоагентами (захоложенная вода, рассол, жидкий аммиак и т. и.). Самыми дешевыми теплоносителями являются топочные газы, но они не транспортабельны.

Для составления принципиальной технологической схемы на лис­те миллиметровки сначала проводят линии коллекторов подачи и выво­да материальных потоков, теплоносителей и хладоагентов, оставив в нижней части листа свободной полосу высотой 150 мм, где позднее бу­дут размещены средства КИПиА. Рекомендуется линии газовых коллек­торов проводить в верхней части листа, а жидкостных - в нижней. После этого на плоскости листа между коллекторами располагают ус­ловные изображения аппаратов и машин, необходимых для выполнения операций, в соответствии с разработанной операционной схемой. Ус­ловные изображения машин и аппаратов не имеют масштаба. Расстоя­ние между ними по горизонтали не регламентируется, оно должно быть достаточным для размещения линий материальных потоков и средств контроля и автоматизации. Расположение условных изображений по вертикали должно отражать реальное превышение аппарата над другим без соблюдения масштаба. Размещенные на плоскости листа условные изображения машин и аппаратов соединяют линиями материальных по­токов и подводят линии хладагентов и теплоносителей. Нумерация по­зиций аппаратов и машин производится слева направо.

Особое внимание при проектировании технологической схемы следует уделять обвязке ее отдельных узлов. Пример такой обвязки приведен на рис. 5.3. Здесь показан узел абсорбции компонента газовой смеси жидкостью. Нормальная работа узла абсорбции зависит от посто­янства температуры, давления и от соотношения количества газа и аб­сорбента. Соблюдение этих условий достигается установкой следую­щих приборов и арматуры.

На линии подачи газа (I): диафрагма расходомера, пробоотборник, бобышка для замера давления и бобышка для замера температуры.

На линии выхода газа (II): диафрагма расходомера, пробоотбор­ник, бобышка для замера температуры, бобышка для замера давления, регулирующий клапан, поддерживающий постоянное давление «до се­бя», т. е. в абсорбере.

На линии подачи свежего абсорбента (III): диафрагма расходоме­ра, или ротаметр, пробоотборник, бобышка для замера температуры, ре­гулирующий клапан, связанный с регулятором соотношения газа и аб­сорбента.

На линии вывода насыщенного абсорбента (IV): диафрагма расхо­домера или ротаметр, бобышка для замера температуры, регулирующий клапан, связанный с регулятором уровня жидкости в нижней части аб­сорбера.

При разработке технологической схемы следует иметь в виду, что регулирующие клапаны не могут служить запорными устройствами. Поэтому на трубопроводе должна быть предусмотрена запорная арма­тура с ручным или механическим приводом (вентили, задвижки), а для отключения регулирующих клапанов - обводные (байпасные) линии.

Вычерченная схема является предварительной. После проведения предварительных материальных и тепловых расчетов в разработанной технологической схеме должны быть проанализированы возможности рекуперации тепла и холода технологических материальных потоков.

В процессе проектирования в технологическую схему могут вно­ситься и другие изменения и добавления. Окончательное оформление технологической схемы производится после принятия основных про­ектных решений по расчету и подбору реакторов и аппаратов, по выяс­нении всех вопросов, связанных с размещением и расположением аппа­ратов проектируемого производства.

Так, иногда при подборе оборудования приходится сталкиваться с тем, что некоторые его виды либо не выпускаются в России, либо нахо­дятся на стадии освоения. Отсутствие какой-либо машины или аппара­тов нужной характеристики, изготовленных из конструкционного мате­риала, устойчивого в данной среде, зачастую вызывает необходимость в изменении отдельных узлов технологической схемы и может послужить причиной перехода на другой, экономически менее выгодный метод по­лучения целевого продукта.

Технологическая схема не может являться окончательной, пока не проведена компоновка оборудования. Например, по первоначальному варианту предполагалась передача жидкости из аппарата в аппарат са­мотеком, который не удалось осуществить при разработке проекта раз­мещения оборудования. В этом случае необходимо предусмотреть уста­новку дополнительной передаточной емкости и насоса, наносимых на технологическую схему.

Окончательная технологическая схема составляется после разра­ботки всех разделов проекта и вычерчивается на стандартных листах бумаги в соответствии с требованием ЕСКД.

После этого составляется описание технологической схемы, кото­рая снабжается спецификацией. В спецификации указывается количест­во всех аппаратов и машин.

Резерв оборудования выбирается с учетом графика проведения планово-предупредительного ремонта и свойств технологического про­цесса.

Описание технологической схемы является частью расчетно­пояснительной записки. Целесообразно описывать схему по отдельным стадиям технологического процесса. В начале следует указать, какое сырье подается в цех, как оно поступает, где и как хранится в цехе, ка­кой первичной обработке подвергается, как дозируется и загружается в аппараты.

При описании собственно технологических операций кратко со­общается о конструкции аппарата, способе его загрузки и выгрузки, указываются характеристики протекающего процесса и способ прове­дения (периодический, непрерывный), перечисляются основные пара­метры процесса (температура, давление и др.), методы его контроля и регулирования, отходы и побочные продукты.

Описываются принятые способы внутрицеховой и межцеховой транспортировки продуктов. В описании должны быть перечислены все изображенные на чертеже схемы, аппараты и машины с указанием при­своенных им по схеме номеров.

Анализируется надежность разработанной технологической схемы и указываются способы, применяемые для повышения ее устойчивости.

Пример: Получение никотиновой кислоты из β-пиколина в производстве лекарственной субстанции никотиновой кислоты мощностью 100 т/год НИКОТИНОВАЯ КИСЛОТА - витамин РР, а также промежуточный продукт для производства многих лекарственных препаратов и амида никотиновой кислоты (витамина В). 2Лесина Ю.А. Химическая схема синтеза

Описание процесса: Стадия окисления β-пиколина протекает в 10.5%-ном водном растворе перманганата калия при перемешивании и нагревании до 60°С в течение 8 часов с выходом 90%. Соотношение реагентов следующее: на 1 моль β- пиколина берут 2 моль перманганата калия. По окончании реакционную массу фильтруют в течение часа в горячем виде, при этом отделяется шлам диоксида марганца (потери продукта при фильтрации составляют 15 %, влажность осадка 15%). Раствор калиевой соли никотиновой кислоты охлаждают в течение 4 часов до 18-20°С и нейтрализуют соляной кислотой, прибавляя ее в течение часа (2.02 моль НСl на 1 моль соли) в виде 10%-ного водного раствора, при этом достигается 100%-ная нейтрализация. Далее после часовой выдержки выпавшие кристаллы никотиновой кислоты фильтруют 20 мин., промывают водой из расчета 10 л на 50 кг продукта, потери при этом составляют 2%. Влажный продукт (содержание влаги 15%) сушат 2 часа до остаточного содержания влаги 2 %, выход 97 %. Состав сырья: Наименование сырья Содержание основного вещества, % β-пиколин 98.0 KMnO Соляная кислота 33.0 Мощность производства-100 т/год. 3Лесина Ю.А. Химическая схема синтеза Технологическая схема

Факторы, определяющие выбор схемы синтеза: число стадий синтеза и их длительность; число стадий синтеза и их длительность; выходы и селективность по стадиям; выходы и селективность по стадиям; патентная чистота метода синтеза; патентная чистота метода синтеза; технологичность процесса; технологичность процесса; сравнительное качество продуктов, получаемых по различным методам и их стабильность при хранении; экологические характеристики процесса (токсичность, взрыво- и пожароопасность используемых веществ, состав сточных вод и выбросов в атмосферу); сравнительное качество продуктов, получаемых по различным методам и их стабильность при хранении; экологические характеристики процесса (токсичность, взрыво- и пожароопасность используемых веществ, состав сточных вод и выбросов в атмосферу); доступность и стоимость всех видов сырья; доступность и стоимость всех видов сырья; вопросы механизации и автоматизации процесса; вопросы механизации и автоматизации процесса; ориентировочная оценка возможного аппаратурного оформления процесса, износа (коррозии) аппаратуры в предполагаемых условиях эксплуатации; ориентировочная оценка возможного аппаратурного оформления процесса, износа (коррозии) аппаратуры в предполагаемых условиях эксплуатации; учет возможностей предполагаемого места реализации в промышленном масштабе разрабатываемого синтеза. учет возможностей предполагаемого места реализации в промышленном масштабе разрабатываемого синтеза. 1 5Лесина Ю.А.

Прежде, чем приступить к технологическим расчетам необходимо четко представлять систему и ее структуру 6Лесина Ю.А. Формы представления структуры Вербальное (словесное) описание В текстовых документах Графические схемы Функциональные (технологическая схема) операторныеструктурныеаппаратурные

Условные обозначения на технологических схемах технологический процесс (операция) отходы твердые получаемый на стадии промежуточныйпроду кт или готовая продукция отходы жидкие сырье, используемое в процессе промежуточный продукт, загружаемыйв технологический процесс отходы газообразные(выброс ы в атмосферу) технологический, химический и микробиологический контроль Кт, Кх, Км 8Лесина Ю.А. Технологическая схема

Условные обозначения стадий (индексы): «ВР» стадии вспомогательных работ; «ВР» стадии вспомогательных работ; «ТП» стадии основного технологического процесса; «ТП» стадии основного технологического процесса; «ПО» стадии переработки используемых отходов; «ПО» стадии переработки используемых отходов; «ОБО» - стадии обезвреживания отходов; «ОБО» - стадии обезвреживания отходов; «ОБВ» стадии обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов в атмосферу; «ОБВ» стадии обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов в атмосферу; «УМО» стадии упаковки, маркировки, отгрузки готового продукта. «УМО» стадии упаковки, маркировки, отгрузки готового продукта. 9Лесина Ю.А. Технологическая схема

Операторная схема: элементы – технологические операторы, объединенные в систему материальными связями. схема дает наглядное представление о физико- биохимической сущности технологических процессов, используемых системой для последовательного превращения сырья в готовый продукт. схема дает наглядное представление о физико- биохимической сущности технологических процессов, используемых системой для последовательного превращения сырья в готовый продукт. Технологические операторы: Основные: а - биохимического превращения; 6 - смешения; в - разделения; г межфазного массообмена; Вспомогательные: д нагрева или охлаждения; е сжатия или расширения; ж изменения агрегатного состояния вещества 10Лесина Ю.А.

Структурная схема Составляется на основе операторной, при этом операторы заменяются конкретными аппаратами, наиболее соответствующими требованиям той технологической операции, для которой предназначен аппарат (реактор, смеситель, теплообменник и т.п.) Составляется на основе операторной, при этом операторы заменяются конкретными аппаратами, наиболее соответствующими требованиям той технологической операции, для которой предназначен аппарат (реактор, смеситель, теплообменник и т.п.) Горизонтальные линии схемы изображают материальные связи, вертикальные – энергетические. Используют для составления аппаратурной схемы и составления тепловых балансов. Горизонтальные линии схемы изображают материальные связи, вертикальные – энергетические. Используют для составления аппаратурной схемы и составления тепловых балансов. 11Лесина Ю.А.

Аппаратурная схема является графическим отображением технологического процесса и представляет собой, расположенных в строгой последовательности по ходу технологического процесса, и соединенных между собой соответствующими (трубопроводами, транспортными средствами и т.п.). Аппаратурная схема является графическим отображением технологического процесса и представляет собой условное изображение машин и аппаратов, расположенных в строгой последовательности по ходу технологического процесса, и соединенных между собой соответствующими линиями связи (трубопроводами, транспортными средствами и т.п.). Аппаратурная схема производства Лесина Ю.А.

Алгоритм разработки аппаратурной схемы Принципиальная (предварительный выбор основного и вспомогательного оборудования как объектов для последующего расчета, оснащение схемы материальными и энергоресурсами, средствами автоматизации и управления). Комплекс технохимических расчетов (количество сырья и отходов, тип и основные параметры аппаратов, их количество, расход всех видов энергии). (уточнение) аппаратурной схемы с учетом расчетных данных. Доработка (уточнение) аппаратурной схемы с учетом расчетных данных. Лесина Ю.А.13

Основные требования к составлению аппаратурной схемы Расположение единиц оборудования на схеме должно соответствовать последовательности технологического процесса независимо от размещения оборудования в производственных помещениях; На схеме отображается уровень размещения оборудования; Все позиции оборудования нумеруются по ходу технологического процесса. В спецификации оборудования и пояснительной записке эта нумерация должна строго соблюдаться. На схеме должна быть приведена работоспособная конструкция установки, обеспечивающая оптимальный ход технологического процесса и его безопасность; Лесина Ю.А.14

Основные требования к составлению аппаратурной схемы На схеме отображаются материальные линии, связывающие оборудование в единую систему; На линиях трубопроводов (материальных, энергетических в соответствии с требованиями ЕСТД отображается трубопроводная арматура, необходимая для ручной или автоматической регулировки потоков и безопасной транспортировки жидкостей и газов (вентили, краны, клапаны, смотровые фонари, огнепреградители и т.п.); Общезаводское и общецеховое оборудование (общецеховые хранилища сырья, сборники общецеховых отходов, установки по переработке и регенерации растворителей и утилизации отходов производства) на чертеже не приводятся, но условными обозначениями или словами указывается откуда поступают и куда напрвляются вещества, отходы и т.п. производства; Лесина Ю.А.15

Основные требования к составлению аппаратурной схемы На чертеже не приводятся схемы энергообеспечения установок и трубопроводы с общезаводскими энергоносителями (вода, пар, сжатый воздух, хладагенты и т.п.), но условными обозначениями указывается обеспеченность аппаратов энергоносителями, места их ввода и вывода; Если в производстве имеется несколько идентичных технологических линий (параллельных ниток) или несколько однотипных аппаратов (установок), выполняющих один и тот же вид работы, то на чертеже отображается лишь одна технологическая линия или аппарат, а их количество указывается в спецификации к чертежу; При выборе аппаратуры следует максимально использовать стандартные установки, реакторы, их оснастку и лишь в случае необходимости включать в схему уникальное нестандартное оборудование. Лесина Ю.А.16

Аппаратурная схема должна содержать: условные и буквенно-цифровые изображения основного и вспомогательного оборудования (хранилища-сборники, мерники, аварийные емкости, насосы и т.д.), основных и вспомогательных трубопроводов и трубопроводной арматуры, обеспечивающих технологический процесс; условные и буквенно-цифровые изображения основного и вспомогательного оборудования (хранилища-сборники, мерники, аварийные емкости, насосы и т.д.), основных и вспомогательных трубопроводов и трубопроводной арматуры, обеспечивающих технологический процесс; приборы, средства автоматизации и управления, изображаемые условными обозначениями, а также линии связи между ними; приборы, средства автоматизации и управления, изображаемые условными обозначениями, а также линии связи между ними; технические характеристики установки; технические характеристики установки; экспликацию оборудования и таблицу с условными обозначениями трубопроводов; экспликацию оборудования и таблицу с условными обозначениями трубопроводов; основную надпись. основную надпись. 18Лесина Ю.А.

Масштаб Чертеж аппаратурно-технологической схемы выполняется с. При очень малых габаритах аппаратуры (например, пилотная установка) допустим примерный масштаб 1:25. Чертеж аппаратурно-технологической схемы выполняется с примерным соблюдением масштаба 1:50. При очень малых габаритах аппаратуры (например, пилотная установка) допустим примерный масштаб 1:25. Допускается изображать элементы и устройства на схеме без масштаба, но с соблюдением соотношения габаритов. Допускается изображать элементы и устройства на схеме без масштаба, но с соблюдением соотношения габаритов. 19Лесина Ю.А.

Изображение и обозначения элементов и устройств В фармацевтической промышленности рекомендовано использование «флажкового» метода изображения технологического оборудования (в зависимости от основных условий работы) а) при атмосферном давлении; б) повышенном; в) пониженном; г) повышенном и пониженном Все элементы и устройства изображаются в виде условных графических обозначений, установленных ОСТ – для технологического оборудования химико- фармацевтической промышленности и стандартами ЕСКД Не допускается пересекать изображения аппаратов линиями трубопроводов Лесина Ю.А.

Изображение и обозначения элементов и устройств Элементам и устройствам, показанным на схеме, присваивают: буквенное обозначение (реактор – Р; компрессор – К; вентилятор – В; насос – Н; мерник – М) номер, соответствующий порядку упоминания в тексте описания технологического процесса (М1, Р3). Буквенное обозначение аппаратов, машин и механизмов проставляется непосредственно на их изображении, а при малом масштабе – в непосредственной близости от изображения (на полках линий-выносок, проводимых от изображения); для арматуры – рядом с её изображением. 22Лесина Ю.А.

Линии связи и их обозначения ГОСТ ЕСКД Линии связи и их обозначения ГОСТ ЕСКД Передачу материальных потоков из одного аппарата в другой изображают в виде линий связи Лесина Ю.А.

К технологическим трубопроводам относятся трубопроводы в пределах промышленных предприятий, по которым транспортируется сырье, полуфабрикаты и готовые продукты, пар, вода, топливо, реагенты и другие вещества, обеспечивающие ведение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, а также межзаводские трубопроводы, находящиеся на балансе предприятия. Они непосредственно предназначенны для транспортирования газообразных, парообразных и жидких сред в диапазоне от остаточного давления (вакуум) 0,001 МПа до условного давления 320 МПа и рабочих температур от -196 до 700 град.. 24Лесина Ю.А.

Линии связи Направление материального потока обозначают. Направление материального потока обозначают стрелками. Стрелки указываются на каждом трубопроводе - в начале и в конце любого трубопровода, проведённого на схеме, в том числе и магистрального - у места отвода трубопровода от магистрального - у места отвода от машины или аппарата. Стрелки указывают и: Стрелки указывают и вид среды: светлые (незаштрихованные) – газообразные среды, тёмные (заштрихованные) – жидкие среды Лесина Ю.А.

Основные требования к обозначению линий связи: Изображают в виде горизонтальных и вертикальных отрезков с наименьшим количеством изломов и пересечений; Изображают в виде горизонтальных и вертикальных отрезков с наименьшим количеством изломов и пересечений; Не допускается пересекать изображения аппаратов и др.оборудования линиями трубопроводов; Не допускается пересекать изображения аппаратов и др.оборудования линиями трубопроводов; Расстояние между смежными параллельными линиями должны быть не менее 5 мм; Расстояние между смежными параллельными линиями должны быть не менее 5 мм; Допускается обрывать линии связи. Обрывы заканчивают стрелками, у которых указывают место подключения. Например, Допускается обрывать линии связи. Обрывы заканчивают стрелками, у которых указывают место подключения. Например, На сушку Лесина Ю.А.

Основные требования к обозначению линий связи: Для отличия на схеме линий связи (трубопроводов) различного назначения применяют цифровые обозначения, проставляемые в их разрыве. Число проставленных цифровых обозначений на линиях трубопроводов должно быть минимальным, но обеспечивающим понимание чертежа и удобство пользования им. При значительной длине линий связи цифровые обозначения (номера) проставляют через каждые мм. В соответствии с ГОСТ для обозначения транспортируемой среды установлено 10 укрупнённых групп веществ Лесина Ю.А.

Основные требования к обозначению линий связи: На линиях материальных потоков указывают размещение основной арматуры, определяющей направление движения потоков (вентили, краны), а также контрольно-измерительные приборы, систему автоматизации. Арматуру и приборы изображают на схемах стандартными условными обозначениями. На линиях материальных потоков указывают размещение основной арматуры, определяющей направление движения потоков (вентили, краны), а также контрольно-измерительные приборы, систему автоматизации. Арматуру и приборы изображают на схемах стандартными условными обозначениями Лесина Ю.А.

Описание аппаратурной схемы Описание (по ОСТ «изложение процесса») должно в точности соответствовать чертежу аппаратурной схемы, включая обозначения оборудования и КИП Лесина Ю.А.

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.