Алгоритмическое обеспечение систем поддержки принятия решения по выбору наилучших доступных технологий в химическом производстве (1090345), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

3 статей в изданиях, включенных вперечень ВАК.Объем и структура диссертации. Диссертация включает введение, 3главы, заключение, список литературы (1 наименований). Основной текстизложен настраницах и содержит 5 таблиц и 17 рисунков.7Глава 1. Системный анализ проблемы перехода химическогопроизводства на наилучшие доступные технологии1.1 Системные закономерности развития химических технологийСовременноепромышленноепредприятиепредставляетсобойнастолько сложный технологический комплекс, что научно обоснованныйподход к его разработке, проектированию и эксплуатации с цельюдостижения высокой эффективности производства все настойчивее требуетсистемногоподхода.возрастаетприАктуальностьразработкеприменениятехнологиисистемногобезотходныхподходапроизводств[5,15,17,38,48,50].

Для этого производство должно рассматриваться каксложная система. Разработка любого реального химико-технологическогообъекта базируется на анализе комплекса химических, физико-химических,механических,характеризующихтеплотехническихвсеипроцессы,экономическихпосколькуявлений,производствонельзярассматривать как сумму отдельных технологических операций и процессов[108]. При этом для решения конкретных задач, например при созданиитехнологии, выделяют четыре основных этапа системного исследования [66]:анализ изучаемой технологии и определение иерархическойструктуры, т.е. выделение уровней элементов и взаимосвязей между ними наоснове фундаментальных знаний, экспериментальных данных и опыта;формализация знаний о рассматриваемой технологии и ееэлементах,принятиеразумныхупрощенийсцельюполученияматематического описания;реализация математического описания с использованием средстввычислительной техники в виде комплекса прикладных программ;идентификацияматематическихмоделей,т.е.установлениестепени соответствия результатов, полученных на модели и на реальномобъекте.8С системных позиций технологическая операция задается наборомхарактеристик, функций и структурой.Определение материальных и энергетических потоков, обладающихопределенными свойствами и параметрами, а также параметров работыотдельных аппаратов позволяет оценить как характеристику, так и структурулюбой подсистемы технологического объекта.

При этом имеется в виду, чторассматриваемый объект предназначен для выполнения определеннойфункции,т.е.осуществлениякаких-либотехнологическихопераций,результатом которых является выход продукта или полупродукта. Все этодолжно учитываться при разработке новой технологии.Таким образом, разработку технологии производства, как химикотехнологической системы, осуществляют по следующим этапам:согласование и распределение материальных и энергетическихпотоков, определение общей нагрузки на аппараты;выбор и расчет технологического оборудования;определениезатратнавсепроизводствоирассмотрениеразличных вариантов технологических схем;окончательный выбор технологической схемы производства.Задача выбора оптимального варианта технологической схемы, в своюочередь, разбивается на две части:нахождение варианта получения целевых продуктов необходимойчистоты с минимальными энергетическими и капитальными закатами;рассмотрениеэтойсхемысточкизрениянадежностииустойчивости работы.Таким образом, разрабатываются, сравниваются и оптимизируютсяразличные варианты технологических схем производства и из нихвыбираетсяоптимальный.Причем,вомногихслучаяхколичествовозможных технологических схем значительно сокращается за счет физикохимических, технологических и экономических ограничений.При разработке и проектировании стремятся:9достигнуть минимальных энергетических и капитальных затрат;получить продукты необходимой степени чистоты;достигнуть максимального выхода целевых продуктов;выбрать наиболее устойчивые режимы работы аппаратов;достигнутьминимальногосброса химическихпродуктоввокружающую среду.Решение всех задач одновременно, как правило, невыполнимо, так какнаблюдаются конкурентные ситуации.

В связи с этим, необходимонакладывать дополнительные требования на условия оптимизации. Но вовсех случаях, как правило, выбирается такое сочетание задач, чтобы былидостигнуты минимальные затраты на получение продуктов необходимойстепени чистоты без загрязнения окружающей среды.Причем задачу выбора оптимальной технологической схемы вообщеследует считать неосуществимой, если не введены ограничения на систему.При разработке технологических схем имеется два вида ограничений:ограничения первого вида, обусловленные законами природы (физикохимические и химические свойства компонентов и др.), и ограничениявторого вида, обусловленные невозможностью на данном этапе выполнитьконкретную задачу (отсутствие необходимой конструкции аппаратов,отсутствие ингибиторов и т.д.)Решить задачу выбора оптимальной технологической схемы можно,рассматривая производство как сложную систему — целостный комплексвзаимосвязанныхэлементов,обладающихопределеннойструктурой.Системный подход в данном случае предусматривает определение цели,границ системы, независимых переменных, ограничений и внешнихпараметров.

С этой целью изучаются термодинамика и кинетика процессов,физико-химические свойства как отдельных компонентов (термическая ихимическая стойкость, температура кипения, упругость паров и т.д.), так и ихсмесей (растворимость, фазовое равновесие жидкость-жидкость и жидкостьпар, зависимость температуры кипения от состава и т. д.) и другие свойства;10При разработке новой технологии необходим учет жизненного циклаиспользуемой технологии, а при улучшении показателей уже существующей,необходимо решить, какой именно показатель наиболее далек от предельного(рис.1.1).Рисунок 1.1.Замена одной их характеристик технологииАнализ технологий производства химических продуктов с точки зрениятеории предельно эффективной технологии четко показывает наличиежизненного цикла технологий: зарождение, расцвет, упадок, при этомпроисходит вполне определенное изменение удельных затрат во времени.Сначала затраты снижаются довольно быстро, затем асимптотическиприближаются к некоему пределу – предельно эффективной технологии домомента, когда наступает разрыв функции эффективности, что означает11переход к новой технологии, более эффективной, чем предыдущая.

Затемнаступает период совершенствования новой технологии, причем наначальном этапе реализуются очевидные резервы технологии и удельныезатраты быстро снижаются; его сменяет период замедления прогресса,причем приближение к асимптоте требует все больших дополнительныхудельных затрат, и т.к. резервы технологии приближаются к физикохимическому пределу, наступает предел эффективности технологии, послечего снова происходит разрыв функции. (рис.1.2).Рисунок 1.2. Закономерности смены технологийРассматривая существующие и перспективные технологии с точкизрения предельно эффективной технологии возможно выявить путисовершенствования имеющихся технологий в зависимости от конкретногоэтапа их жизненного цикла.12Прогрессивность технологических процессов оценивается уровнемтехнологических отходов сырья и материалов.

Ориентировочные критерииоценкипрогрессивноститехнологическихпроцессовпоуровнютехнологических отходов приведены в [12].Устанавливаются следующие основные показатели использованиясырья и материалов:коэффициент использования;расходный коэффициент;выход продукта;Таблица 1.1. Ориентировочные критерии оценки прогрессивноститехнологических процессов по уровню технологических отходовКатегория технологического процессаБезотходныйМалоотходныйРядовойТехнологические отходы, %До 1,5От 1,5 до 10Устанавливается отраслевыми стандартамивзависимостиотконструктивнойсложности изделия и типа производстваДля формального описания производства химического продукта иопределения путей совершенствования технологий используются наличныевидымоделей.Однойизнаиболееинформативныхметодологиймоделирования является методология функционального моделирования IDEF[14], с использованием которой строится функционально-технологическаямодельпроизводствахимическогопродукта.Производстволюбогохимического продукта включает в себя четыре ключевые стадии:стадия подготовки сырья;реакционная стадия;стадия разделения продуктов реакции;стадия хранения и транспортировки продукта.Функционирование каждой стадии процесса зависит от параметровфункционирования всего множества аппаратов на каждой стадии, а общеевоздействие химического производства на окружающую среду может бытьописано поступлением ЗВ от каждого источника эмиссии.

В связи с этим13совершенствование всего процесса производства химической продукциинеобходимо рассматривать как совершенствование каждой стадии процесса,приближая эффективность ее функционирования с предельно возможной.1.2 Наилучшие доступные технологии в сфере химического производстваКак было показано в 1.1, кроме физико-химических ограничений, навозможность реализации конкретной технологии оказывает влияние уровеньимеющихся технических возможностей, таким образом, для практическихрасчетов и определения уровня технологии в конкретных условияхцелесообразно использовать понятие "наилучшей доступной технологии",которая трактуется как «наиболее эффективные новейшие разработки дляразличных видов деятельности, процессов и способов функционирования,которые свидетельствуют о практической целесообразности использованияконкретных технологий в качестве базы для установления разрешений навыбросы/сбросы загрязняющих веществ в окружающую среду и размещениеотходов с целью предотвращения загрязнения, или, когда предотвращениепрактически невозможно, минимизации выбросов/сбросов в окружающуюсреду в целом» [24].

В [25] это определение разъясняется следующимобразом:под «технологией» понимается как используемая технология, так испособ,спомощьюкоторогообъектспроектирован,построен,эксплуатируется и выводится из эксплуатации;под «доступной» понимается технология, которая достигла уровня,позволяющего обеспечить ее внедрение в соответствующем секторепромышленности с учетом экономической и технической обоснованности,принимая во внимание затраты и преимущества;под«наилучшей»понимаетсятехнология,основаннаянадостижении общего высокого уровня защиты окружающей среды.КонцепцияНДТвсоответствииспринципомкомплексногопредупреждения и контроля загрязнения учитывает возможные затраты ивыгоды, получаемые в результате реализации соответствующих мер, а такженаправлена на обеспечение комплексной защиты окружающей среды с тем,14чтобы не допустить создания новой и более серьезной экологическойпроблемы в ходе разрешения другой.При отнесении технологии к НДТ принимаются во вниманиеследующие соображения:Использование малоотходной технологии (технологические отходыдолжны составлять от 1,5 % до 10 % общего расхода сырья и материалов)[12];Использование менее опасных веществ.Стимулирование вовлечения в хозяйственный оборот(утилизации ипереработки) сбросов, выбросов и отходов, образующихся в процессехозяйственной деятельности.Наличие сравнимых технологических процессов, производственногооборудованияилиметодовэксплуатации,которыебылиуспешноапробированы на промышленном уровне.Научно-технические достижения и изменения в научных знаниях и впонимании (различных процессов).Характер(природа),влияниеиобъемвыбросов,сбросовсопровождающих хозяйственную деятельность.Дата введения в эксплуатацию новых или существующих объектов.Периодвремени,необходимыйдлявнедрениянаилучшихдоступных технологий.Потребление и происхождение сырьевых материалов (включаяводу),используемыхвтехнологическомпроцессе,иихэнергоэффективность.Необходимость предотвращения или сведения к минимуму общеговоздействиявыбросов,сбросов,сопровождающиххозяйственнуюдеятельность, на окружающую среду и определение соответствующихрисков.Предотвращение аварий и нештатных ситуаций и сведение кминимуму их последствий для окружающей среды.Вслучаях,когдавреализованномтехнологическомпроцессеустановлены более жесткие требования к качеству окружающей среды, не15достигаемые сразу при внедрении НДТ в условиях, сопровождающих выдачуприродоохранного разрешения на комплексное природопользование приосуществлениихозяйственнойдеятельности,должносодержатьсятребование о дополнительных мерах, которые должны быть приняты привнедрении НДТ для обеспечения соответствия установленным требованиям ккачеству окружающей среды.Изложенный подход, однако, не дает четких правил для определениятого, что такое НДТ в конкретной ситуации.

Характеристики

Список файлов диссертации