Химико-технологический процесс как химико-технологическая система

Снижение себестоимости связано с уменьшением затрат ресурсов путем использования более дешевых видов сырья и энергии, уменьшением расходных коэффициентов за счет повышения конверсии и селективности процессов, более полного использования ресурсов за счет их рекуперации, сокращения капитальных затрат за счет использования более производительного оборудования и уменьшения стадийности производства и пр. Эти вопросы во многом решаются на этапе синтеза (построения) химико-технологической системы. [c.291]

Наиболее типичными целевыми функциями физической интенсификации при заданных ограничениях являются сокращение продолжительности лимитирующих стадий процессов, сокращение энергозатрат, увеличение производительности и к. п. д., улучшение качества продуктов, получение продуктов со свойствами, не достигаемыми по традиционной технологии, уменьшение габаритов аппаратов и расхода материалов на их изготовление, экономия сырья, проведение совершенно новых процессов, улучшение экономических и эргономических характеристик оборудования, ведение непрерывных управляемых процессов. Обрабатываемые вещества совместно с аппаратом и условиями, при которых проходит процесс, образуют сложную физико-химическую систему. Подобная система характеризуется взаимосвязью отдельных частей и их взаимодействием между собой, со смежными системами в общей химико-технологической системе и с окружающей средой. Свойства и поведение системы являются в общем случае динамическими и стохастическими. [c.7]

Комбинированные аппараты многофункционального назначения. Для уменьшения числа аппаратурных стадий и, следовательно, общего числа технологических аппаратов, в химико-технологических системах используют многофункциональные аппараты, в которых совмещают различные технологические процессы. Такое совмещение может быть организовано как во времени (процессы протекают одновременно), так и последовательно. Например, часто совмещают процесс химического синтеза продукта с его выделением. [c.26]

Химико-технологические системы. Упорядоченная последовательность технологических процессов производства одного или нескольких целевых или промежуточных продуктов и множество технологических аппаратов с системой материальных и энергетических связей между ними, необходимое и достаточное для ироизводства этого продукта (этих продуктов), образуют химико-техиологическую систему (ХТС). [c.27]

Нп рис. 3.12 изображена одна пз допустимых технологических структур гибкой химико-технологической системы, соответствующая сетевой модели выпуска продукции. Структура системы перестраивается в процессе функционирования трижды — по числу групп одновременно производимых продуктов. Изображенная на рисунке технологическая структура является допустимой, но не обязательно оптимальной. [c.213]

Аппаратурный состав гибкой химико-технологической системы представлен т типоразмерами технологического оборудования, В течение годового фонда рабочего времени Т или другого планового периода (например, квартала или месяца) на оборудовании должно быть получено Р = Р, Р-2,. . . , Рп продуктов в количестве Q = Q, Q2,. .., Qn каждого. Известны продолжительность технологического цикла аппаратов прп производстве продукта, а также продолжительность подготовки аппаратов при смене продуктов, видов сырья или технологических процессов. Требуется найти такой режим работы оборудования, при котором суммарные затраты на организацию всех технологических процессов оказываются минимальными, при этом, естественно, должен быть выполнен план. [c.273]

При таком подходе задача синтеза оптимальной ХТС сводится к задаче нелинейного программирования, т.е. к отысканию такого набора oi J (отражающих топологию системы), а также параметров аппаратов (матрицы ЕЩ и технологических потоков (матрицы 5М), которые соответствовали бы оптимальному значению критерия эффективности. Задавая предварительно параметры оптимизации а,], ЕМ и 8М, можно учесть опыт и интуицию пользователя. Более того, пользователь может это сделать задавая, например, начальную конфигурацию ХТС с помощью матрицы а также может корректировать процесс синтеза на любом из его этапов. Важно отметить, что использование мини-моделей при синтезе и оптимизации ХТС позволяет рассматривать их как постоянно действующие ограничения, поскольку одной из составляющих частей мини-моделей является условие осуществимости, при нарушении которого процесс является нереализуемым. Таким образом, наличие мини-моделей позволяет еще до полного расчета химико-технологической системы оценить принципиальную возможность реализации процесса при заданной топологии и параметрах ХТС, что существенно упрощает решение задачи синтеза. [c.603]

В предлагаемой книге авторы попытались систематизировать вопросы создания систем как качественно нового подхода к использованию вычислительной техники. Книга посвящена комплексному рассмотрению проблемы построения таких систем для анализа и синтеза химико-технологических процессов, изложению методологического подхода — от формулирования проблемы, разработки математического описания отдельных процессов до выбора средств вычислительной техники и языков программирования. Рассмотрены вопросы создания пакетов прикладных программ, техническое и системное математическое обеспечение Единой Системы электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ). Приведено математическое описание и структура систем для решения задач анализа физико-химических свойств веществ и расчета типовых процессов химической технологии. [c.5]

Процесс синтеза химико-технологической системы в общем случае связан с решением трех основных задач [c.34]

Разработанный на основе анализа топологических свойств циклических потоковых графов алгоритм расчета материальных и тепловых балансов ХТС формализует процесс составления и определения оптимальной стратегии решения систем уравнений балансов и создает объективные предпосылки для автоматизации выполнения указанных операций с помощью ЭВМ при анализе химико-технологической системы на стадиях проектирования и эксплуатации. Наряду с этим предложенный алгоритм позволяет находить точки оптимального размещения контрольно-измерительных приборов для контроля за технологическими потоками ХТС и непрерывно получать информацию о неизмеряемых с точки зрения оперативного контроля значениях технологических потоков системы с целью повышения качества управления технологическими процессами. [c.219]

С позиций системного анализа решаются задачи моделирования, оптимизации, управления и оптимального проектирования химикотехнологических систем в масштабе химического цеха, завода. Существо системного подхода в данном случае состоит в том, что вся информация, получаемая в лабораториях, на опытных и промышленных установках, последовательно накапливается и обогащается в процессе разработки полной математической модели химико-технологической системы. Построенная математическая модель затем используется для оптимизации химического производства или цеха в целом. [c.4]

Химико-технологическая система (ХТС) - это упорядоченное множество взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов, в которых протекают ХТП, осуществляющие требуемую совокупность трех основных операций подготовки сырья, собственно химического превращения и вьщеления целевых продуктов. Элемент ХТС - это аппарат, в котором проводится некоторый процесс. [c.285]

Современные химико-технологические системы (ХТС) представляют собой ряд взаимосвязанных подсистем, в которых осуществляются процессы нафева, химических преобразований, разделения, конденсации, охлаждения и транспорта материальных потоков с различным агрегатным состоянием. При разработке технологических проектов, для упрощения расчетов технологических процессов переработки сырья, ХТС подвергаются Декомпозиции. [c.216]

Развитие химической промышленности идет по пути создания новых технологий, увеличения выпуска продукции, внедрения новой техники, экономного расходования сырья и всех видов энергии, создания безотходных и малоотходных производств. Промышленные процессы протекают в сложных химико-технологических системах (ХТС), каждая из которых представляет собой совокупность аппаратов и машин, объединенных в единый производственный комплекс для выпуска продукции. Связи между элементами ХТС обусловливают их взаимное влияние. Для управления ХТС используют ЭВМ. [c.3]

Ранее было отмечено, что контактные узлы сернокислотного производства (см. рис. 23, 24) содержат обратные связи по теплу между реакционной смесью и исходным газом, т. е. представляют собой замкнутые химико-технологические системы. Как показано в работах [85, 86], наличие в схемах контактных узлов обратных тепловых потоков может привести к появлению неустойчивых режимов при определенных значениях параметров. При этом условия баланса по веществу и теплу в разрывах обратных потоков, выполнения которых обычно достигают при проведении итерационного расчета схемы относительно переменных в разрывах , целесообразно перенести на уровень оптимизации, рассматривая их как ограничения типа равенства и считая переменные в разрывах дополнительными варьируемыми переменными [см. задачу 4, выражения (I, 79)—(I, 81)]. Это позволяет в каждой точке расширенного пространства варьируемых переменных, полученной в процессе оптимизации, выполнять расчет лишь разомкнутой схемы, и, таким образом, избежать при выполнении вычислений появления нежелательных нулевых режимов и неоднократной проверки условий неустойчивости. Эти условия достаточно проверить лишь в конечной (оптимальной) точке. Таким образом, прием вынесения ограничений в критерий оптимизации (составную функцию), позволяет перейти к эквивалентной задаче оптимизации для разомкнутой схемы в расширенном пространстве варьируемых переменных. [c.146]

Производственные процессы в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях могут существенно различаться видом сырья и продукции, условиями проведения, мощностью аппаратуры и т.д. Однако при всем многообразии конкретных процессов современное химическое производство имеет одно общее это сложная химико-технологическая система, состоящая из большого числа аппаратов и разнообразного оборудования (узлов) и связей (потоков) между ними. При этом под химико-технологической системой (ХТС) понимается совокупность всех процессов и средств для их проведения с целью получения продукта заданного качества и в требуемом количестве. [c.138]

На уровне первых двух концептуальных систем химии не было особой необходимости прибегать к пересмотру методов осуществления химического эксперимента. Со времени Ньютона и до начала XX в. естествоиспытатели вообще считали единственно правильной методологию однофакторного эксперимента. Это объяснялось тем, что точные науки стремились иметь дело с хорошо организованными системами , т. е. такими, в которых можно было видеть явления или процессы одной физической природы, зависящие от небольшого числа переменных. Ио химико-технологическая система оказалась ярко выраженной, плохо организованной системой , т. е. такой, в которой нельзя выделить отдельные явления и необходимо учитывать действие многих разнородных факторов. Поэтому классический метод постановки опыта не мог обеспечить ее необходимого изучения. Стала очевидной необходимость по-новому планировать эксперименты. В результате в последней четверти века эксперимент сам стал объектом исследования. Оказалось, что при изучении плохо организованных систем предпочтительна такая по- [c.158]

Единая общепринятая теория концентрированных растворов пока отсутствует, что затрудняет рассмотрение с физико-химической и технологической точек зрения всех аспектов статики и кинетики превращений веществ в процессах химико-технологической переработки. Накопленный физико-химический материал по теоретическому обоснованию свойств, структуры, термодинамической оценке параметров компонентов раствора при учете влияния концентрации, химических взаимодействий, температуры и давления позволяет в отдельных случаях достаточно полно оценить статическое состояние, т. е. состояние системы при равновесии. Это имеет большое значение для процессов растворения, кристаллизации, поглощения и выделения газообразных реагентов в многокомпонентных системах, обрабатываемых при получении неорганических веществ. В этой главе рассмотрены некоторые свойства растворов электролитов, важные для технологии. [c.73]

Самоорганизация в химико-технологических системах имеет различные формы проявления. Одну из таких форм рассмотрим на примере процесса получения экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) из природных апатитов в двух технологических схемах 1) состоящей из емкостного экстрактора с перемешиванием и трехсекционного кристаллизатора без рецикла [c.37]

Заново написаны разделы по цифровым вычислительным машинам и автоматическому управлению химико-технологическими системами, а также главы по математическому моделированию типовых процессов химической технологии и основам синтеза и анализа химикотехнологических систем и системному анализу. Введен раздел по составлению математических моделей экспериментально-статистическими методами и статистической оптимизации. Дополнены разделы по этапам математического моделирования, оптимизации (введено геометрическое программирование) и исследованию микро- и макро-кинетики. Приведен расчет каскада реакторов при наличии микро-и макроуровней смешения и др. [c.8]

Если на первой, степени иерархии отыскиваются оптимальные режимы работы отдельных аппаратов, то на второй ступени иерархии при синтезе из типовых процессов агрегатов, оптимум для отдельных аппаратов может измениться под влиянием воздействий аппаратов в агрегате друг на друга. Поэтому синтез химико-технологической системы (ХТС) должен предусматривать оптимизацию агрегата в целом, определяя наличие общей цели оптимального функционирования всей системы. [c.466]

Дано определение химической технологии как науки и объекта ее исследования — химического производства. Рассмотрены закономерности реакционных процессов химической технологии, основы теории, расчета и выбора химического реактора. Приведены методы анализа и синтеза химического производства как химико-технологической системы. Описано производство важнейших промышленных продуктов химической технологии и биотехнологии. Особо выделены химико-технологические процессы зашиты окружающей среды. [c.2]

В задачи курса входит общее знакомство с химическим производством, его структурой и компонентами, изучение основ химических процессов и химических реакторов, освоение общих методов анализа и синтеза химического производства как химико-технологической системы, знакомство с некоторыми конкретными химическими производствами, на примере которых предметно демонстрируются теоретические положения курса. Значительное место уделяется физико-химическим и технологическим аспектам анализа процессов в химическом производстве, в основном в химических реакторах, и организации химико-технологических процессов. [c.3]

Таким образом, химико-технологическая система представляет собой модель химического производства или химико-технологического процесса, отображающую его структуру и позволяющую предсказывать те или иные свойства и показатели. [c.228]

Как было продемонстрировано в предыдущем материале, химико-технологическая система есть модель химического производства, представленная в виде некой фафической схемы. Для определения количественных показателей функционирования системы нужны также математические описания происходящих в ней процессов, которых, учитывая разнообразие процессов и связей между ними, существует несколько видов. Модели ХТС можно разделить на две фуппы описательные (формулы, уравнения) и фафические (схемы и другие фафические изображения). В каждой из названных фупп также можно выделить несколько видов моделей, различающихся по форме и назначению [c.236]

Эффективность организации процесса в химико-технологической системе [c.290]

Книга посвящена теории и практике проектирования химико-технологических процессов с помощью электронных вычислительных машин. Автор — видный американский спе. циалист, известный своими работа.ми по автоматическому управлению химическими процессами и применению машинных методов в их проектировании, — рассматривает проблему разработки нового технологического процесса как комплекс связанных между собой задач (выбор оптимальных кинетических условий процесса, вопросы тепло- и массообмена, аппаратурного оформления и оснащения контрольно-измерительными приборами и средствами автоматики). Останавливаясь в основном на применении аналоговых машин, автор реко-. Нвядует с их помощью моделировать процессы, протекающие в системе, и выбирает оптимальный вариант технологической схемы, ее аппаратурного и приборного оснащения. Книга хорошо иллюстрирована, снабжена большим числом примеров и обширной библиографией. [c.4]

Оптамнзация промышленного процесса получения формальдегида окяс-.1ите.1ьным дегидрированием метанола на серебряном катализаторе с учетом самоорганизации [86]. Процесс самоорганизации, рассматриваемый на уровне химико-технологической системы, состоит в проявлении кооперативного действия мод и упорядочения, определяемого параметрами порядка [86], при этом образуются диссипативные структуры. Устойчивые состояния соответствуют некоторым точкам в фазовом пространстве координат системы (технологические режимы, конструктивные характеристики аппаратов). Эти состояния будем называть центрами самоорганизации. [c.312]

Вторая глава посвящена принципам моделирования ГАПС, причем акцент сделан иа гибкие химико-технологические системы, являющиеся основными подсистемами ГАПС химических предприятий. Излагаются модульный принцип формирования моделей, методика и формальный аппарат построения моделей технологических аппаратов периодического п полунепрерывного действия, а также химико-технологических систем. В этой главе нашли отражение математические модели основных технологических процессов, реализуемых в аппаратах периодического действия, а также модели процессов смены их фуикцип-иальных состояний и интерактивных режимов работы. [c.6]

Аипаратурные модули являются готовым средством для компоновки любой химико-технологической системы прн реализации перечисленных выше процессов. [c.49]

Модели аииаратов непрерывного н полунепрерывного действия, которые могут входить в состав гибкой химико-технологической системы наряду с аппаратами периодического действия, совпадают с моделями реализуемых в них процессов, которые в этом случае могут рассматриваться как единственная операция ( есконечной продолжительности в аппаратах непрерывного [c.81]

Химико-технологические системы, образованные единственной аппаратурной стадией (одностадийные системы), ориентированные на множество различных технологических процессов, обьнно имеют небольшое число контуров управления (3—5), аналоговых входов (6—30) и аналоговых выходов (О—3). Число цифровых входов может составлять 30—120, а цифровых выколов 20—80. Число контуров управления в многостадийных системах, образованных в среднем двадцатью аппаратурными стадиями, составляет 50—100, аналоговых входов 100—200, аналогоных выходов 5—20, дискретных входов 250—800, дискретных выходов 200—500. Управление такими сложными комплексами возможно только при помощи АСУ ТП. [c.271]

Пример 4.3. Имеется химико-технологическая система, содержащая промежуточные емкости. В процессе функционирования системы изменился план шпуска продукции <Э = С 11=йй (при неизменном ассортименте). Тре-5уется проверить возможность выполнения плана. [c.292]

В общем случае символическая математическая модель каждого технологического оператора (ТО) химико-технологической системы представляет собой систему нелинейных алгебраических или дифференциальных уравнений большой размерности, решение которой на ЦВМ требует значительного времени. В этом случае расчет математической модели ХТС, образованной совокупностью математических моделей, входящих в систему технологических операторов, связан с принципиальными трудностями, которые обусловлены ограниченным объемом оперативной памяти и малым быстродействием современных ЦВМ. На начальных этапах проектирования ХТС создаются более простые математические модели ТО, обеспечивающие сохранение желаемого уровня гомоморфизма сущности физико-химических процессов, происходящих в элементе. На завершающих этапах проектирования необходимо применять более точные и сложные математические модели ТО, которые могли бы полнее учитывать кинетические характеристики технологических процессов и наиболее реально отран<ать влияние параметров технологических режимов и параметров элементов на функционирование ХТС в целом. [c.82]

Второе нзданйе книги значительно усовершенствовано по сравнению с первым. В него включены новые примеры расчетов процессов, связанных с охраной природы, которые можно выполнять с применением вычислительных машин. Дан расширенный пример расчета целой химико-технологической системы (ХТС) с применением электронной вычислительной машины (ЭВМ). Этот расчет (см. пример 39) разработан преподавателями кафедр Математическое моделирование и оптимизация химических процессов ЛТИ им. Ленсовета и Системотехника Высшей технической школы им. К. Шорлеммера (ГДР, Лейна-Мерзебург) под руководством и при участии профессора К- Хартмана и ассистента В. Коллерта. Одновременно с включением новых примеров изъяты менее удачные примеры, которые были в первом издании. Внесены уточняющие исправления во многие примеры расчетов. [c.4]

В химико-технологических системах периодического действия имеют место непрерывные существенно нестационарные, как правило, автономные -аехнологнческие процессы, происходящие в аппаратах периодического действия и дискретные асинхронные организационные процессы - смены функциональных состояний аппаратов, начала и окончания интерактивтх операций, смены ассортимента продуктов и т п., что служит осповагшем для отнесения многопродуктовых технологических систем к подклассу систем дискретно-непрерывного действия. Автономность технологических аппаратов и изменения состояния внешней среды определяет возможность и необходимость модификаций аппаратурного состава и структу]ш системы, [c.142]

Количеств, описание процессов X. т. основано на законах хим. термодинамики, переноса кол-ва движения, теплоты и массы (см. Переноса процессы. Турбулентная диффузия) и хим. кинетики. При расчете и проектировании химико-технол. процессов и аппаратов определяют 1) материальные потоки перерабатываемых в-в 2) энергетич. затраты, необходимые для осуществления процессов 3) осн. ра.змеры. laшин и аппаратов. Анализ кинетич. закономерностей позволяет определить оптим. условия ведения процесса, при к-рых размеры аппаратов будут минимальными. Матем. моделирование, широко используемое при расчетах и проектировании хим. процессов и оборудования, включает формализацию процесса в виде матем. записи, задание разл. значений режимных параметров системы для отыскания на ЭВМ значения выходных параметров и эксперим. установление адекватности модели изучаемому объекту. Оптимизация работы агрегатов и химико-технол. систем осуществляется по экономическим и энерго-технологическим показателям. [c.647]

Одним из основных элементов любой химико-технологической системы (ХТС) является химический реактор. Химическим реактором называется аппарат, в котором осуществляются химические процессы, сочетающие химические реакции с массо- и теплопере-носом. Типичные реакторы— промышленные печи, контактные аппараты, реакторы с механическим, пневматическим и струйным перемешиванием, варочные котлы, гидрататоры и т. п. [c.77]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология