Химико-технологические системы проектирование

Применение методов кибернетики в химической технологии открывает возможность системного анализа, когда при исследовании или организации производственного процесса, как системы, вся информация, полученная, начиная с лабораторных исследований (рис. УП-18), на опытных установках и при синтезе химико-технологических систем, последовательно накапливается, обогащается и реализуется в виде алгоритмов на ЭВМ. На последнем этане, после математического моделирования всей химико-технологической системы, обобщенная и систематизированная информация передается для использования при проектировании ХТС. Системный анализ является научной основой резкого сокращения сроков реализации лабораторных разработок в промышленности. Остановимся более подробно на отдельных этапах системного анализа . [c.483]

Применение методов кибернетики в химической технологии открывает возможность осуществления системного анализа при исследовании или организации производственного процесса как системы, когда вся информация, полученная, начиная с лабораторных исследований на опытных установках и кончая синтезом химико-технологических систем, последовательно накапливается, обогащается и реализуется в виде алгоритмов для ЭВМ. На последнем этапе, после математического моделирования всей химико-технологической системы, обобщенная и систематизированная информация выдается для использования при ее автоматизированном проектировании. [c.12]

С позиций системного анализа решаются задачи моделирования, оптимизации, управления и оптимального проектирования химико-технологических 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.10]

Успешное решение задач исследования ХТС на стадии их проектирования и эксплуатации предполагает наличие математической модели ХТС, которая должна отражать не только технологические связи между элементами и сущность химико-технологических процессов, но и экономические критерии функционирования системы, динамику взаимодействия элементов и подсистем сложных ХТС, имеющих разные, а иногда и противоречивые цели функционирования. [c.18]

Рассмотрим временные режимы функционирования химикотехнологических систем периодического действия. Технологическая структура и аппаратурный состав химико-технологических систем периодического действия зависят от временного режима работы аппаратов. Поэтому конкретный вариант проектируемой системы определяется временным графиком, с построения которого начинается процесс проектирования. [c.32]

Для эффективного решения задач, возникающих на всех уровнях иерархии химического производства, необходимо прежде всего выполнить идентификацию операторов отдельных ФХС, составляющих ХТС, т. е. оценить входящие в них параметры. Это может быть достигнуто либо решением обратных задач с постановкой соответствующих экспериментов (если объектом исследования служит действующее производство), либо априорным заданием ориентировочных значений технологических параметров, используя данные аналогичных производств (при проектировании новых химико-технологических систем). После процедуры идентификации отображение (2) можно считать готовым для изучения свойств ФХС в рабочем диапазоне изменения ее параметров нахождения оптимальных конструктивных и режимных параметров технологического процесса синтеза оптимального управления системой анализа и моделирования поведения ХТС, в состав которой в качестве элемента входит рассматриваемая ФХС и т. п. Реализация перечисленных задач так или иначе связана с решением системы уравнений, соответствующих отображению (2), что равносильно получению явной функциональной связи между переменными у и и либо в аналитической форме конечных соотношений, либо в виде результата численного решения задачи на ЭВМ. Формально это решение представляется в виде соответствующего отображения [c.8]

Программно-целевая система принятия решений при разработке каталитического процесса. Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение адекватной математической модели ХТП и решение на ее основе проблем создания промышленного технологического процесса, его оптимизации и построения системы управления для поддержания оптимального режима функционирования. Стратегия достижения этой цели включает целый ряд этапов и направлений качественный анализ структуры ФХС синтез структуры функционального оператора системы идентификация и оценка параметров математической модели системы проектирование промышленного процесса оптимизация его конструктивных и режимных параметров синтез системы оптимального управления и т. п. Каждый пз перечисленных этапов, в свою очередь, представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных частных шагов и возможных направлений, которые объединяются в единую систему принятия решений для достижения поставленной цели. [c.32]

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]

На каждом из уровней эксперимент имеет свои особенности, связанные со структурой и характером информационных потоков, математическим и техническим обеспечением и возможной степенью автоматизации. Следует особо подчеркнуть, что выполнение натурных экспериментов помимо всего прочего имеет целью разработку или уточнение математических моделей соответствующих объектов. Во всяком случае, одной из конечных целей исследований химико-технологических процессов как системы является получение данных, необходимых для проектирования промышленной установки (или ее реконструкции) по аппаратурному оформлению, по структуре связей между аппаратами (или группами аппаратов), по структуре системы управления. [c.56]

Общая характеристика. Системотехника применительно к химической промышленности (проектирование химико-технологических систем) представляет собой раздел технической кибернетики, занимающийся анализом свойств отдельных элементов технологического процесса, связями и зависимостями между ними, а также синтезом из этих элементов единой системы, обеспечивающей в определенных условиях достижение наилучших технологических и экономических результатов. Понятие большая система пока еще не имеет однозначного определения, однако оно оказалось полезным при постановке и решении очень важных практических задач и некоторых теоретических вопросов. Можно указать следующие характерные свойства, которые, как правило, выступают в сложных системах [57] [c.473]

Для исследования, проектирования и особенно оптимизации производства или химико-технологической системы, а также создания системы управления с помощью ЭВМ необходимо рас- [c.65]

В литературе можно найти наиболее полные экспериментальные данные об индивидуальных веществах и бинарных системах. При проектировании химико-технологической системы чаще всего возникает необходимость рассчитать параметры многокомпонентных растворов или смесей, а таких данных очень мало. Для накопления необходимых данных требуется проводить экспериментальные и научно-исследовательские работы по измерению конкретных параметров различных растворов и смесей в широких интервалах температуры, концентрации и давления. Для расчета параметров многокомпонентных систем наиболее пригодны аналитические методы, использую-ш,ие свойства индивидуальных веществ и бинарных систем и основанные на принципе аддитивности. [c.9]

В книге рассмотрены основные стадии проектирования и реализации, эксплуатации и наладки автоматизированных систем управления технологическими процессами приготовления смесей. Технологический комплекс рассматривается как единая неразрывная система. Описан системный подход к проектированию автоматизированных химико-технологических систем. [c.272]

Пример 1Х-5. Моделирование процесса разложения в трубчатом реакторе. Для того чтобы использовать методы математического моделирования для оптимального проектирования химико-технологических установок или нахождения оптимальных режимов проведения процессов, необходимо располагать уравнениями, описывающими гидродинамику, тепло- и массопередачу и кинетику химических реакций, протекающих в изучаемой физической системе. [c.196]

Кафаров В. В., Бояринов А. П., Ветохин В. П. и др. Моделирование ректификационных установок в системе автоматизированного проектирования химико-технологических процессов.— В кн. Нефтепереработка и нефтехимия. М. 1975, с. 81—103. (Тр. НЕФТЕХИМ Вып. 9). [c.418]

Задача оптимального управления действующей ХТС по сравнению с задачей оптимального проектирования обладает рядом особенностей. При протекании в системе химико-технологических процессов, как правило, имеются изменяющиеся во времени неуправляемые переменные, которые можно учесть в математической модели только с помощью ее коэффициентов, находимых по результатам работы данной ХТС. Поэтому при оптимизации ХТС на стадии эксплуатации существенную роль приобретают вопросы подстрой-к и математической модели ХТС. [c.300]

Понятие физико-химической системы и технологического оператора. Основу современного кибернетического подхода к решению проблем химической технологии составляет системный анализ, в соответствии с которым задачи исследования и расчета отдельных технологических процессов, моделирования и оптимизации сложных химико-технологических систем (ХТС), оптимального проектирования химико-технологических комплексов решаются в тесной связи друг с другом, объединены обш,ей стратегией и подчинены единой цели созданию высокоэффективного химического производства. [c.6]

Первая глава посвящена математической постановке задачи проектирования поверхностных теплообменников-конденсаторов как задачи оптимизации при наличии ограничений. В ней приводится классификация теплообменников-конденсаторов химико-технологических процессов, формируются векторы оптимизируемых параметров при проектировании различных типов аппаратов, обсуждается возможность использования для целей проектирования различных технико-экономических критериев. В заключение рассматривается алгоритм функционирования системы оптимального проектирования теплообменников-конден-саторов и возможные пути его реализации. [c.5]

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]

Таким образом, к настоящему времени накоплен достаточно, большой материал, связанный с моделированием, расчетом,, проектированием химико-технологического оборудования и управлением им. Можно констатировать, однако, что вне поля рассмотрения исследователей осталась важная задача совместного выбора конструктивно-технологических параметров оборудования и параметров проектируемой системы управления,, обеспечивающих наивысший технико-экономический эффект. [c.8]

Управление отмеченными параметрами осуществляется автоматическими системами регулирования (АСР), расчет, проектирование и наладка которых проводятся обычно без учета динамических свойств конденсатора и носит зачастую субъективный, зависящий от опыта исполнителя характер. Вместе с тем требования, предъявляемые к качеству переходных процессов по регулируемым параметрам достаточно жестки, поскольку стабильная работа конденсатора во многом определяет возможность достижения необходимого качества работы связанного с конденсатором технологического аппарата. Значительная доля теплообменников-конденсаторов в аппаратурном оформлении химико-технологических процессов определяет необходимость выбора их параметров на стадии проектирования с учетом технико-экономических и технологических показателей. [c.11]

При оптимальном проектировании химико-технологического комплекса на стадии глобальной оптимизации регион принимается как отдельный элемент, а на стадии региональной оптимизации регион или отдельная установка рассматривается как сложная система, состоящая из множества взаимосвязанных отдельных аппаратов и агрегатов [40, 54, 55]. [c.233]

Методология системного анализа, применяемая для рассмотрения химико-технологического процесса как сложной системы ХТС, дает возможность составления ее математической модели. Использование такой модели позволяет оптимизировать при проектировании и эксплуатации химических производств не только отдельные стадии, но и весь процесс в целом. [c.133]

Данная формулировка уже предполагает наличие некоторой информации об основах химико-технологического процесса, полученной на ранней стадии его проработки, и который необходимо реализовать в некой ХТС. Конечно, данные предварительной проработки процесса можно корректировать, что может привести даже к созданию ХТС на другой основе. При построении системы можно проработать задачу использования альтернативного сырья или источника энергии, рассмотреть иные стадии процесса или принципиально другое аппаратурное оформление процесса. С другой стороны, результат синтеза ХТС есть основа для проектирования производства. И здесь возможно потребуется проработка других вариантов ХТС, удовлетворяющих требованиям, возникающим на стадии проектирования, выполнения рабочих проектов оборудования и других составляющих частей производства. Это может быть связано с наличием необходимого оборудования и его стоимостью, ограниченными или, наоборот, широкими возможностями заводов-изготовителей и транспортировки оборудования, условиями строительно-монтажных работ, условиями дальнейшей эксплуатации всей системы. [c.293]

Предлагаемая советскому читателю книга польских ученых С. Бретшнайдера, В. Кавецкого, Я. Лейко и Р. Марцинковского Общие основы химической технологии оригинальна как по своему построению, так и по содержанию. В ней уделено большое внимание методам теоретических обобщений, что особенно важно при разработке новых прогрессивных технологических процессов. Эти процессы входят в сложные химико-технологические системы (ХТС). Задача книги — обобщить основные методы проектирования разрабатываемого нового технологического процесса. Намечены пути решения многочисленных проблем, связанных с проектированием и работой предприятий химической промышленности. Применяемые при этом методы характерны для общего направления подготовки специалистов по инженерной химии широкого пра-филя, развиваемого в Варшавском политехническом институте. [c.5]

Основные ыринципы создания САПР. Как уже отмечалось, переход к автоматизированному проектированию не исключает существующей в традиционном проектировании декомпозиции задач и объекта по функциональному назначению, разве что могут выделяться более обобщенные подразделения. Как и ранее, необходимо рассчитывать материальный и тепловой балансы химико-технологической системы (ХТС), характеристики оборудования, решать задачи компоновки оборудования и т. д. Можно предполагать, что внедрение САПР позволит объединить решение этих задач без вждачи и оформления промежуточных документов что сократит время проектирования. В связи с этим в САПР выделяются отдельные подсистемы по признаку решаемых задач (функциональные подсистемы) в рамках двух этапов — технологического и общеинженерного проектирования. [c.37]

При проектировании химико-технологической системы, допу- скающей многовариантность схем, встает проблема выбора опти- г мальной среди возможных. Очевидно, выбор оптимальной схемы необходимо производить исходя из некоторого непротиворечивого Г критерия. Таким критерием могут быть, например, минимальные капитальные и эксплуатационные затраты при выполнении тре- бований на конечные продукты с максимальной утилизацией мате- у риальных и тепловых потоков. [c.15]

Химическая технология основного органического и нефтехимического синтеза характеризуется довольно высокой степенью обусловленности. Это позволяет эффективно использовать математическое моделирование и широко внедрять ЭВМ в практику анализа и проектирования химико-технологических систем. Магистральным направлением при этом становится срштез энерго- и материалосберегающих экологически чистых технологических производств на основе принципов. Особенно это относится к подготовке бакалавров, так как здесь специальные дисциплины носят обобщенный характер. Среди фундаментальных принципов, которые являются своего рода транскрипцией фундаментальных законов науки, можно выделить химические, физико-химические, экономические, экологические и т. д. Среди организационных принципов можно назвать принципы организации потоков в химико-технологических системах, принципы кооперации предприятий и др. [c.529]

Прогнозирование протекания коррозии особенно важно для стадии проектирования химико-технологических систем. На ооноваеии данных лабораторных и заводских исследований с учетом реального состояния конструкционных материалов аппаратов и коммуникаций химико-технологической системы прогнозирования предполагается разработка гипотез, способных определить методом моделирования ход развития коррозии и изменения при этом технического состояния аппаратов и коммуникаций. Для прогаозирования процесса коррозии используют методы физического и математического моделирования. Физическое моделирование коррозионного процесса сводится либо к моделированию процесса коррозии в естественных условиях, либо к моделированию коррозионного разрушения в искусственно созданных условиях. [c.172]

В период установившегося режима работы химико-технологической системы (зо1на II — период постоянной интенсивности отказов) отказы носят характер -случайных явлений и проявляются в результате неявных причин. Относительно коррозионных разрушений — это спокойный период при условии стационарного технологического режима процесса (постоянный состав сырья, строгое соблюдение технологического регламента и т.д.). Следует особо подчеркнуть, что все мероприятия по защите от коррозии, разработанные на стадии проектирования, в период эксплуатации должны быть контролируемыми, что не всегда соблюдается на производстве. Эффективность антикоррозионных мероприятий во время всего периода эксплуатации необходимо проверять в условиях, определяемых выбранными конструктором геометрическими формами аппарата или коммуникации, их местоположением и устройством. [c.189]

При заданной конструкции элементов системы возможности повышения их безотказности весьма ограниченны. В этих условиях основным наиболее распространенньтм способом повышения надежности химико-технологической системы (установки, технологической линии) уже на стадии проектирования является структурное резервирование отдельных ее элементов, надежность которых будет определяющей для всей системы. Хотя очевидно, что обеспечение требуемот о уровня надежности объектов требует проведения широкого комплекса мероприятий, выполняемых на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации. [c.761]

Кутепов А.М., Мешалкин В.П., Невский A.B. Проектирование ресурсосберегающей химико-технологической системы водопотребления отбельного цеха красильно-отделочного производства с использованием водного пинч-метода // Хим. технология. 2002. № 2. С. 29-34. [c.207]

В предыдущем параграфе рассмотрена общая формулировка задачи проектирования простейшего варианта оптимальной совмещенной химико-технологической системы периодического типа. Напомним, что простейший вариант совмещенной схемы обозначает отсутствие байпассных и рециклических потоков, что значительно упрощает формулировку задачи оптимизации. [c.45]

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]

Основная операщи проектирования новых и анализа действующих химико-технологических систем - это расчёт материально-тепловых балансов в условиях установившегося технологического режима. При проектировании химико-технологических систем (ХТС) значения материально-тепловых нафузок и производительностей элементов ХТС представляют собой исходную информацию для расчёта значений технологических к констр) кцио1ШЫХ параметров элементов ХТС, а также для расчёта значений удельных расходных норм или расходных коэффициентов сырья и топливно-энергетических ресурсов. Первым этапом такого расчёта является постановка задачи и составление системы уравнений материально-тепловых балансов. [c.185]

Отдельные задачи проектирования химико-технологических производств тесно связаны друг с другом и образуют единый комплекс. Однако до последнего времени эта особенность в силу целого ряда объективных причин редко находила отражение в разрабатываемых САПР ХТС. Эти системы строились в виде набора достаточно обособленных прикладных программ, каждая из которых решала определенные задачи проектирования. Во иногих системах информационное обеспечение проводилось традиционным способом, т. е. необходимая информация отыски-залась в литературе, наносилась в требуемой форме на машинные носители (перфокарты) и использовалась в лучшем случае [есколько раз для решения одной задачи. В других системах ча-то используемые исходные данные объединялись в файлы, ис- [c.187]

Современный уровень развития вычислительной техники, информационных систем, локальных и глобальных вычислительных сетей существенно изменил требования к нодгоговке специалистов с высшим образованием. Это относится и к подготовке специалистов химико-технологического профиля. Значительные изменения относятся к подготовке специалистов, занятых в области проектирования химико-технологических установок и производств (здесь требуется от специалисаа уметь работать с различными базами данных по свойствам веществ, типам аппаратов и др., умение работать с пакетами прикладных про)рамм, умение использовать вычислительную технику в составлении чертежей установок, оформления спецификаций и описания технических заданий и др.) к подготовке специалистов в области управления технологическими процессами и производствами (требуется от специалиста уметь оценивать коньюктуру рыш а для эффективного формирования номенклатуры продукции, умения разрабатывать системы автоматического регулирования на новой современной технической базе и т.п.) в области разработки новых процессов и аппаратов химических и биотехнологических производств, нефтепереработки и нефтехимии (требуется от специалиста все более глубокое проникновение в суть процессов - маршрутов и кинетики химических реакций, реакций микробиологического синтеза, умение моделировать и прогнозировать протекание процессов в условиях удаленных от равновесия, умение моделировать процессы с нелинейными эффектами, процессы, протекающие на границе устойчивости и т.п.). [c.30]

Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение функционального оператора (модуля химико-технологического процесса), который используется в дальнейшем для решения задач оптимизации, управления, проектирования процессов, а также для решения задач выс-щих ступеней иерархии химического производства. Необходимость применения системного подхода особенно остро стоит при анализе сложных ФХС, т. е. систем, для которых характерны многообразие явлений, совмещенность и взаимодействие явлений различной физико-химической природы. К таким системам можно отнести процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. [c.3]

Ротан В. Я- Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М. Энергия. 1973. 82. Ротач В. Я- Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами. М. Энергоатомиздат, 1985, 83. Ценник на монтаж оборудования. М. Химия, 1978. № 17. 84. Веригин А. Н. и др. Принципы построения и структура диалоговой системы автоматизированного проектирования химических агрегатов Учеб. пособие. Л. ЛТИ им. Ленсовета, 1987. 85. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М. Наука, 1972. 86. Лесохин Е. И. и бр.//Мо-лелирование и управление химико-технологическими процессами Труды ГИПХ, Л., 1981. [c.285]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология