Технологические процессы по характеру организационной структуры делятся на два вида

– периодические; – непрерывные.

Существенными признаками периодической схемы явл:

– цикличность процесса – в аппарат загружают нужную порцию сырья, выдерживают при определённых технологических условиях до достижения заданной степени превращения, затем продукты реакции выгружают из аппарата и снова повторяют операции;

– все стадии данного процесса протекают во всём объёме реакционной массы, находящейся в аппарате;

– технологические параметры (соотношение и концентрация реагентов и полученных продуктов, температура реакционной массы, давление и другие условия) изменяются во времени.

Периодическая схема используется для процессов, протекающих с невыгодной скоростью, для малотоннажных, но много ассортиментных производств, когда в процессе конверсии возрастает скорость побочных реакций или когда процесс мало изучен, но необходим срочный выпуск нового вида продукции.

Достоинствами периодических процессов (схем) являются:

– высокая экономическая гибкость;

– низкая стоимость;

– одинаковое время пребывания реагентов в зоне реакции;

– простота конструкции реактора;

– незначительное количество контрольно-измерительных приборов.

Недостатками являются:

– низкая производительность;

– невозможность повторного использования энергии;

– нестационарность режима;

– перерывы между операциями.

В непрерывном процессе загрузка сырья производится непрерывно или периодически определёнными порциями по мере освобождения некоторого объёма аппарата. Таким образом, в непрерывных схемах часть сырья только загружается в аппарат, часть находится в стадии переработки, а часть уже прореагировала и выводится из процесса.

В отличие от периодических процессов все стадии непрерывного процесса протекают одновременно в различных зонах реакционной массы. Причем в каждой зоне в любой момент времени сохраняются неизменные условия данной стадии процесса и для осуществления всего процесса в целом необходимо непрерывное перемешивание реакционной массы по зонам.

Непрерывная схема используется для организации крупнотоннажного производства при высокой скорости реакции. Все технологические операции протекают одновременно, но каждая в своём аппарате, через который движется поток сырья со скоростью, достаточной для достижения заданной степени конверсии.

В современной технике и технологии стремятся заменить периодические процессы непрерывными.

Непрерывные процессы имеют ряд преимуществ:

– высокая производительность;

– возможность рекуперации энергии;

– возможность полной механизации и автоматизации управления процессом;

– большая устойчивость и постоянство технологического режима;

– возможность создания оптимальных условий в каждом аппарате в результате их пространственной разобщённости;

– лучшее качество продукции, лучшие условия труда;

– сокращение капиталовложений.

К недостаткам можно отнести следующее:

– малая экономическая гибкость;

– высокая стоимость;

– разное время пребывания реагентов в зоне реакции.

Б. По направлению движения сырья в аппараты технологической схемы, или по технологическому маршруту сырья, технологические процессы разделяют следующим образом:

– процессы с открытой цепью (или прямая схема);

– циклические процессы (или круговая схема).

В процессах с открытой цепью (или в прямых схемах) превращение исходного сырья в конечный продукт совершается за один проход через систему аппаратов:

Прямую схему применяют в производстве с высокой степенью превращения за один проход через реактор. Примером открытой цепи (или прямой схемы) может быть производство серной кислоты из SO2 – газа. В аппарате 1 идет окисление SO2 по реакции:

SO2 + ½O2 = SO3.

 В аппарате 2 идет абсорбция SO3 с образованием серной кислоты:

SO3 + H2O = H2SO4.

Процессы, в которых не прореагировавший материал вместе с новой порцией свежего возвращается в начальную стадию процесса, называются круговыми процессами (или циклическими).

При круговом процессе часть сходного сырья непрерывно циркулирует в замкнутом цикле.

Смесь исходных реагентов (А и В) поступает в реактор 1, в котором происходит химическое взаимодействие между реагентами. На выходе из реактора в газовой смеси содержится целевой продукт (R) и не прореагировавшие исходные реагенты (А и В). Газовая смесь поступает в конденсатор 2, где она охлаждается. Продукт (R) конденсируется и выводится из системы. Не прореагировавшие вещества (А и В) возвращаются в процесс. Примером кругового процесса является производство синтетического аммиака.

Круговую (или циклическую) схему используют для процессов с низкой степенью конверсии сырья за один проход через реактор, при этом не превращённое сырьё возвращается в реактор на повторную переработку вплоть до его полного использования. Возвращаемый поток сырья называют рециклом или рециркулятором.

Преимущества циркуляционных схем заключаются в следующем:

– возможность более полного использования сырья в условиях ограниченной степени превращения;

– высокая и постоянная скорость реакции;

– технологическое оформление реакций с неблагоприятным положением равновесия;

– управление процессом в реакторе путём изменения состава и температуры процесса.

К недостаткам можно отнести:

– высокий расход энергии;

– накопление вредных примесей в рециклах;

– потери сырья в процессе продувки.

В. По числу стадий технологические процессы (схемы) делят на одностадийные, двухстадийные и т. д.

В одностадийной схеме получение целевого продукта осуществляется по одной реакции, в двухстадийной – по двум реакциям, в трехстадийной – по трём и т.д.

Химические стадии многостадийных схем протекают в разных реакторах. В этом случае технологическая схема состоит из нескольких химических стадий превращения, в каждой из которых может быть своя подсистема разделения реакц смеси.

Г. По числу продуктов вырабатываемых на оборудовании данной схемы различают:

– однопродуктовые; – многопродуктовые.

Непрерывные схемы обычно являются однопродуктовыми, например, схемы синтеза аммиака, производства серной и азотной кислот. Многопродуктовые схемы, как правило, решаются в периодических процессах (схемах).

Перечень наименований выпускаемой продукции называют номенклатурой.

Схема, предназначенная для выпуска на данном оборудовании только одного наименования, называется индивидуальной.

Схема, предназначенная для  выпуска на одном и том же оборудовании строго фиксированной номенклатуры, называется совмещённой. Она характеризуется неизменностью (жёсткостью) своей структуры. Эту схему выбирают в том случае, если технологические маршруты получения продуктов различных наименований совпадают полностью или частично.

Существуют, кроме того, гибкие системы. Они ориентированы на выпуск продуктов нефиксированной номенклатуры. Гибкость означает способность системы к переориентации отдельных элементов (модулей), подсистем или системы в целом на выпуск продукции или к использованию другого вида сырья.

Д. В зависимости от способа использования энергии тепловых потоков технологические схемы разделяют:

– технологические (или энергопотребляющие);

– энерготехнологические (или энергопроизводящие).

Технологические (или энергопотребляющие) схемы характеризуются тем, что избыток энергии в них незначительный и может быть использован только в технологических целях, например, для подогрева сырья, для получения технологического пара в котлах-утилизаторах.

Энерготехнологические (или энергопроизводящие) характеризуются тем, что благодаря количеству и качеству энергии становится возможным комбинирование технологических и энергетических процессов с целью производства не только химических продуктов, но и товарной энергии.