Использование автоматизированных систем в обеспечении ресурсосбережения химических нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств

где U – скорость ХТП; к – константа скорости; ε – движущая сила; R – сопротивление процесса.

Скорость ХТП определяет производительность аппаратов и их число в технологической схеме ХТС. Интенсивность работы аппарата ХТС равна удельной производительности аппарата на единицу объема или площади сечения аппарата. В технологические схемы РХП и аппараты химической технологии. Интенсификация работы аппаратов достигается за счет повышения эффективности ХТП и за счет улучшения их инженерно-аппаратурного оформления, т.е. улучшения конструкций аппаратов [3].

Способ наилучшего использования ДС химико-технологических процессов является основополагающим способом ресурсосбережения, ибо только этот способ принципиально позволяет значительно повышать степень переработки материальных ресурсов, резко снижать потери сырья, топлива и энергии, а также существенно сокращать затраты конструкционных материалов при производстве химической продукции, в частности, способы наиболее полной переработки сырья и рационального использования ТЭР, направлены на всестороннее обеспечение и реализацию основополагающего способа – способа наилучшего использования движущей силы ХТП.

Для практической реализации различных способов ресурсосбережения в химической индустрии применяются разнообразные режимно-параметрические, технологические, аппаратурно-конструкционные и организационно технические приемы и операции.

Технологические приемы и операции обеспечивают ресурсосбережение для каждого ХТП и для ХТС в целом за счет рационального совмещения различных ХТП в одном аппарате; дискретно-периодической подачи вещества в аппарат; использования внешних энергетических воздействий на перерабатываемые вещества; создания рациональной структуры технологических потоков между аппаратами ХТС; исключения нерациональных промежуточных технологических стадий производства.

Аппаратурно-конструкционные приемы и операции обеспечивают ресурсосбережение для отдельных ХТП и для ХТС в целом за счет микро- и макрокинетических воздействий на физико-химические явления, протекающие в аппаратах; за счет изменения инженерно-аппаратурного оформления ХТП, влияющего на механизм протекания ХТП, на гидро- и аэродинамические характеристики отдельных узлов и аппаратов в целом; использования энергии контактирующих фаз и создания многократного взаимодействия перерабатываемых веществ в аппаратах.

Организационно-технические приемы и операции обеспечивают ресурсосбережение для отдельных ХТС и территориально-промышленных комплексов путем рационального использования природных ресурсов, наиболее полной регенерации рекуперации вторичных материальных ресурсов и сокращения отходов производства.

Основными технологическими приемами и операциями ресурсосбережения являются:

- совмещение различных процессов химической технологии в одном аппарате (различных химических процессов, химических и массообменных процессов; химических и теплообменных процессов);

- дискретно-периодическая подача потоков перерабатываемых веществ в аппарат (периодическая подача потоков веществ, наложение внешней пульсации на фазы и потоки веществ, использование турбулентных пульсаций);

- создание внешних энергетических воздействий на ХТП (электрических и магнитных полей, радиационного и лазерного излучения);

- применение внешних перемешивающих устройств;

- регенерация и рекуперация вторичных материальных ресурсов;

- создание рациональных технологических связей между аппаратами ХТС (байпасные, параллельные и обратные технологические потоки вещества и энергии);

- исключение промежуточных технологических стадий и операций;

- согласование режимов функционирования ХТП.

К важнейшим аппаратурно-конструкционным приемам и операциям ресурсосбережения относятся:

- создание рациональных конструкций аппаратов (выбор геометрической формы узлов и деталей аппарата, в частности, единиц массопереноса, выбор материала конструкций);

- определение оптимальных размеров аппарата;

- изменение схем движения перерабатываемых веществ; создание многократного воздействия на фазы перерабатываемых веществ (продольное и поперечное секционирование, распределение фаз по высоте аппарата, многократная инверсия фаз и др.);

- использование энергии контактирующих фаз (турбулизация и соударение потоков, закручивание фаз, транспортирование одной фазы другой фазой, взаимное эжектирование и др.);

- совмещение отдельных узлов и аппаратов (комбинирование однотипных аппаратов и узлов, агрегирование функций аппаратов и узлов);

- модульное конструирование многофункциональных аппаратов.[3].

Главными организационно-техническими приемами ресурсосбережения в химической индустрии являются:

- обогащение и выбор наилучших видов природного сырья;

- комплексная переработка минерального сырья;

- комбинирование ХТП;

- комбинирование ХТС.

Для успешного научно-обоснованного решения комплексной проблемы ресурсосбережения в химических отраслях промышленности необходимо широко использовать методологию системного подхода в химической технологии и разнообразные автоматизированные системы – АСНИ, САПР, АСУ ТП и АСУП, которые помогают исследователям, проектировщикам и эксплуатационникам осуществлять поиск оптимальных решений.

Принципиальные научно-обоснованные решения по обеспечению ресурсосбережения XП, в частности, по снижению расходов ТЭР, должны, прежде всего, создаваться ЛПР – исследователями и проектировщиками на стадии научно-исследовательских (НИР) и опытно-конструкторских разработок (ОКР), а также при проектировании ХП (таблица).

Таким образом, доля потерь ТЭР, объективно допускаемых неоправданно при эксплуатации производства, сравнительно не велика.

Энергетические показатели основных химико-технологических процессов и возможности снижения расходов топливно-энергетических ресурсов

Реконструкция и техническое перевооружение действующих, а также строительство новых ХП, начинается с проектирования ХТС. важнейшей научно-технической операцией проектирования, принципиально определяющеё качество проекта и технико-экономические показатели эффективности и материалоёмкости реконструированного или построенного производства, является синтез ХТС. Синтез – это комплексная операция, выбора требуемых типов ХТП и их инженерно-аппаратурного оформления, разработки структуры и определения покомпонентного состава технологических потоков ХТС, определения покомпонентного состава технологических потоков ХТС, определения параметров аппаратов и трубопроводов, а также определения уровня надежности технологических схем, которые должны обеспечить ресурсосбережение и высокую эффективность ХТС при выпуске заданной продукции.[2].

Методы кибернетики ХТП и теория автоматизированного (машинного) синтеза ресурсосберегающих ХТС, которая начала бурно развиваться с конца 70-х годов, являются научной основой технического перевооружения и реконструкции действующих производств с целью повышения их эффективности, создания ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных производств химической индустрии, разработки гибких производственных систем для выпуска многоассортиментной химической продукции. Применения методов кибернетики ХТП, теории оптимального управления ХТП и ХТС для создания методического и программного обеспечения АСНИ, САПР, АСУ ТП и АСУП позволяет получать оптимальные научно-исследовательские и проектные решения в краткие сроки, а так же интенсифицировать технологические режимы действующих производств химической индустрии.

Одним из важнейших путей ресурсосбережения в ХТС является стабилизация параметров оптимальных технологических режимов производства, которую обеспечивают иерархические распределенные АСУ ТП и АСУП химической промышленности. В указанных иерархических распределенных АСУ ТП в качестве специального математического обеспечения используются алгоритмы оптимизации статических режимов ХТС и алгоритмы оптимального управления, созданные на основе математических моделей ХТП и ХТС. Для технической реализации этих АСУ ТП применяются современные микро-ЭВМ и, мини-ЭВМ и мощные быстродействующие ЭВМ.

АСУП, выполняя функции оптимального оперативного управления ХТП производства, диспетчерского контроля основных объектов предприятия, оперативного технико-экономического анализа работы ХТС, осуществляя технико-экономическое планирование, автоматизацию учётно-статистических работ, во многом способствуют решению источников потерь материальных ресурсов на предприятии, позволяют вместе с этим создавать действенную систему материального стимулирования за разработку мероприятий по ресурсосбережению и т.п. [2].

Список литературы

1. Мешалкин В.П. В сб. Тез. докл. IV Всес. Конф. «Математическое моделирование сложных химико-технологических систем», - Одесса, 1985. - 9-11 с.

2. Мешалкин В.П., Кафаров В.В. Многостадийный эвристическо-эволюционный метод синтеза ХТС и его применение для проектирования оптимальных технологических схем производства органических веществ. Сер. «Современные проблемы химии и химической промышленности», - М.: НИИТЭХИМ, - 1982, Вып. 2 (124), 67 с.

3. Мешалкин В.П., Товаржнянский Л.Л., Капустенко П.А. Основы теории ресурсосберегающих интегрированных химико-технологических систем, - Харьков: «НТУ-ХПИ», 2006, - 412 с., ил.