Химико-технологические системы сложность

В основе системного анализа лежит декомпозиция сложной системы (явления, химико-технологического процесса и т. д.) на от-дельные подсистемы й установление количественных связей между ними. Выделение подсистем (уровней) определяется не только сложностью рассматриваемого объекта, но и степенью изученности данного уровня и наличием математического описания. Рассматривая независимо каждую из подсистем с входными и выходными потоками (энергии, массы, импульса и т. д.) и оценивая потенциал этих потоков, можно выявить источники и стоки, определить допустимые по некоторому критерию потери, а также выявить резервы повышения эффективности отдельных аппаратов и схемы в целом. Например, эксергетический (термодинамический), анализ элементов технологической схемы позволяет не только выявить возможности вторичного использования энергии, но и определить оптимальный энергетический уровень схемы, обеспечивающий минимальные потери энергии в окружающую среду. [c.74]

Прибор — это общее название широкого класса устройств, предназначенных для измерений, производственного контроля, управления машинами и установками, регулирования технологических процессов, вычислений, учета, счета. Аналитики располагают набором различных приборов, позволяющих проводить качественный и количественный анализы веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях. Приборы эти различаются по сложности, надежности, универсальности и стоимости — ЭТО и такие простые устройства, как пипетки, бюретки, секундомеры и т. п. [1], и такие сложные системы как ИК-спектрометр [2], газовый хроматограф [3], масс-спектрометр [4] и компьютер. Практическому применению приборов для химического анализа посвящено много хороших учебников [5— 9], в каждом из которых, кроме того, проводится систематизация существующих методов анализа. Химик-аналитик использует приборы не только для идентификации того или иного соединения и установления его количественного содержания, но и для проведения многих вспомогательных операций, например, таких, как отбор и предварительная обработка проб. К этому классу приборов относятся весы, пипетки (автоматические) для дозировки и разбавления проб, шприцы и клапаны для впрыскивания жидких или газообразных веществ, автоматические средства для сортировки и разделения, например центрифуги и противоточные аппараты. Приборов подобного типа очень много, однако мы ограничимся рассмотрением лишь тех из них, которые 1) могут работать в автоматическом режиме под управлением компьютера 2) требуют использования компьютера из-за сложности аналитического оборудования [c.89]

Сложность структуры связей потоков и движущих сил определяется конкретным типом системы. Так, для изотропных систем при малых отклонениях от равновесия справедливы линейные кинетические соотношения между независимыми потоками и движущими силами одинаковой тензорной размерности (принцип Кюри), а структура прямых и перекрестных связей между ними для эффектов данной тензорной размерности определяется соотношениями взаимности или симметрии (принцип Онзагера). Для систем более сложного вида (например, системы с анизотропией или с большими отклонениями от равновесия) кинетические соотношения становятся существенно нелинейными и вместе с тем резко усложняется структура связей между диссипативными потоками и движущими силами различной физико-химической природы. Однако, как бы ни был высок уровень сложности ФХС, понятия диссипативных потоков и движущих сил остаются исходными категориями при описании физико-химических явлений, относящихся к надмолекулярным уровням иерархии ФХС. В этом смысле специфика химико-технологических процессов, как [c.6]

При заданном наборе свободных ИП или при отсутствии степеней свободы химико-технологической системы сложность и трудоемкость решения системы уравнений математической модели ХТС для каждого уравнения определяются выбором выходных иеременных, который обусловливает взаимосвязь всех уравнений модели. Число возможных вариантов набора выходных переменных уравнений системы, состоящей из N уравнений с N неизвестными, = N1, а число возможных алгоритмов решения этой системы уравнений = (N1) . [c.78]

Суть предложения заключается в том, что между окружающей природной средой и технологической сре/юй, в химико-технологических системах(или в системах транспорта и хранения химических продуктов) кроме стенок аппаратов и трубопроводов сооружается оболочка той или иной степени сложности, от простой (типа кожуха дпя продуктопровода) до сложной многофункциональной (специальное здание для химических производств). [c.27]

Современные химико-технологические процессы отличаются чрезвычайной сложностью. Соответственно сложна и кинетика химических процессов, протекающих в реакторах. Поэтому оптимизация работы химического производства является очень трудной задачей. Один из возможных путей ее решения — это отработка элементов конструкций и технологии на действующих аппаратах производственных размеров. Такой экспериментально-эмпирический метод хотя и дает надежные результаты, связан с большими затратами средств и времени, а в ряде случаев может оказаться и небезопасным, например, когда необходимо выяснить допустимые пределы изменения параметров системы и воспроизводить предельные, т. е. аварийные режимы. [c.321]

Успехи, достигнутые в применении ЭВМ для исследования технологических процессов, способствовали становлению и развитию качественно нового подхода к решению проблем — системного анализа, в соответствии с которым технологическая схема (или отдельный процесс) рассматривается как сложная иерархическая система, состоящая из отдельных взаимосвязанных элементов. Сложность системы определяется количеством элементов, степенью детализации их и соответственно сложностью взаимосвязей. Это означает, что химико-технологический процесс должен рассматриваться с позиций комплексного подхода от микро- до макроуровня. [c.7]

Особенность химико-технологических процессов в том, что они протекают с высокими скоростями, при высоких температурах и давлениях в многофазных системах. Это определяет их сложность, большое число параметров, многочисленность связей между ними и взаимное влияние параметров друг на друга внутри ХТС. [c.138]

Задача может рационально решаться при рассмотрении всей технологической схемы (сложной системы) по частям, т.е. при разделении системы на подсистемы. Причем экспериментальная проверка работоспособности подсистем (элементов и комплексов) позволяет, в конечном счете, определять работоспособность производства с выбранным вариантом технологической схемы. Применение подобной методологии разработки, анализа и проверки работоспособности технологических схем производства позволяет проектировать цеха, предусматривающие меньшие энергетические и капитальные затраты с получением продуктов необходимой степени чистоты. Вместе с тем эта методология дает возможность при разработке технологических схем производства 00 и НХС и их проектировании использовать вычислительную технику что, с одной стороны, сокращает время разработки и проектирования, а с другой - обеспечивает переход к автоматизированному проектированию химико-технологических комплексов, включающих реакторные узлы, узлы разделения и другие узлы любой сложности. [c.65]

Можно без преувеличения сказать, что потребление полиэтилена ограничивается только масштабами его производства. В свою очередь, размеры производства полиэтилена до последнего времени ограничивались сложностью его получепия. Как уже в свое время освещалось на страницах журнала Успехи химии [1], полиэтилен до последнего времени получался полимеризацией чистого этилена под давлением 1200—2000 атм при температуре около 200°, инициированной небольшими количествами кислорода, причем степень превращения этилена за один проход не превышает 12—15%. Из-за невысокой степени превращения этилена возникает необходимость в неоднократной циркуляции его в реакционной системе, что еще в большей степени усложняет технологический процесс. Эти обстоятельства заставляли искать новые пути полимеризации этилена в полиэтилен ири более низких давлениях и возможно больших степенях превращения исходного углеводорода в твердый полимер. Однако до самого последнего времени не удавалось решить эту задачу. Исключительно важным событием явилось открытие немецким химиком К. Циглером с сотрудниками метода полимеризации этилена в полиэтилен ири атмосферном давлении в присутствии триэтилалюминия и четыреххлористого титана. Этому открытию предшествовало длительное и систематическое исследование реакции полимеризации этилена и его гомологов под влиянием металлоорганических катализаторов. Начало изучению реакции полимеризации непредельных углеводородов в присутствии металлоорганических соединений было положено ранними работами Циглера [2—4], посвященными исследованию реакции между углеводородами и металлалкилами (щелочных металлов). Была изучена, например, полимеризация бутадиена под влиянием литийэтила [5] и термостойкость этого соединения [6]. [c.7]

Стохастические модели прогнозируют (рис. 10.5) коррозию химико-технологической системы на основе совокупности статистических данных о процессе в условиях эксплуатации. Чем обширнее информация о характере влияния отдельных факторов и больше число аппаратов и коммуникаций химико-технологической системы учтено при анализе, тем точнее будут полученные результаты. Очевидна и сложность реализации схемы прогностического моделирования стохастических методов по сравнению с детерминированными методами. Трудности моделирования коррозионного прогноза стохастическим методом заключаются не только в получении обширной информации о влиянии внешних и внутренних параметров химико-технологической системы на скорость и итог коррозии, в анализе и обработке данных, но и в том, что практически невозможно проследить логическую причинную связь явлений, объективно существующую при коррозионном изменении состояния металла. Достоверность результатов прошоза стохастических объектов уменьшается из-за снижения точности прогноза с увеличением времени от предсказания до момента сравнения и корректировки коррозионного прогноза. В меньшей степени этот недостаток присущ регрессивным моделям, полученным с использованием методов планирования эксперимента. [c.185]

Понятие многосвязности относится к структуре производства и характеризует ее сложность. Структура химико-технологической системы определяется характером материальных и энергетических связей между подсистемами, аппаратами, агрегатами и т. п., причем возможны последовательное, параллельное или комбинированное соединение аппаратов при наличии байпасных или рециклических. потоков. Аппаратурные. стадии ХТС представлены множеством однотипных (или разнотипных) параллельно включенных аппаратов. Между стадиями (группами аппаратов) имеются полные матричные связи, обеспечивающие возможность передачи реакционной массы из каждого аппарата одной группы в каждый аппарат другой. Структура ХТС может быть как жесткой (не изменяющейся за период ее эксплуатации), так и мобильной ( гибкой , адаптирующейся к условиям эксплуатации). [c.5]

Таким образом, модульный принцип аппаратурного оформления гибких технологических систем состоит в том, что разра-Сатываются модули различных уровней иерархии. Модули са- ого нижнего уровня представляют собой легко заменяемые конструкционные элементы технологических аппаратов. Из модулей нижнего уровня компоную1Т аппараты, которые, в свою очередь, являются модулями следующего уровня иерархии. Они имеют необходимые средства для коммутации с другими аппаратами. Комбинируя эти аппараты, формируют аппаратурные модули в виде простейших, как правило, одностадийных химико-технологических систем. Из аппаратурных модулей подобным же образом формируют аппаратурные блоки или хпмико-технологические системы любой сложности. [c.48]

Степень сложности задачи календарного планирования определяется как типом технологической структуры (конвейерная, сетевая и т. п.), так и режимом функционирования системы (последовательный, параллельный, групповой и т. п.). Как правило, задачи календарного планирования носят комбинаторный характер и относятся к классу трудно решаемых задач, т. е. число вариантов, подлежащих анализу, возрастает с размерностью задачи по экспоненциальному закону. Например, число перестановочных расписаний в совмещенной химико-технологичсской системе конвейерного типа равно п, где п—число продуктов. Большинство задач этого класса являются Л/Р-полными. [c.304]

Во введении физико-химическая система (ФХС) была определена как многофазная многокомпонентная сплопшая среда, рас- пределенная в пространстве и переменная во времени, в каждой точке гомогенности которой и на границе раздела фаз происходит перенос вещества, энергии и импульса при наличии источников (стоков) последних. С точки зрения данного определения любой химико-технологический процесс может быть представлен как ФХС, для которой характерна та или иная степень сложности структуры [1]. [c.23]

Этап 7 — завершающий. Он представляет собой математическую задачу нахождения максимума критерия Q в области изменения управляемых переменных, определяемой ограничениями системы. Слоновость этого этана обусловливается сложностью математических моделей отдельных блоков системы, сложностью структуры системы и числом управляемых переменных. Общее рассмотрение задачи оптимизации химико-технологического процесса и последовательности этапов ее выполнения можно найти в литературе Применительно к задаче оптимизации химического реактора детальный анализ этапов ее решения содержится в статье К. К. Кирдина и М. Г. Слинько . [c.19]

На практике случайные величины, значения которых оказывают определяющее влияние на работоспособность элементов химико-технологических систем (например, время начала процессов износа или старения, скорость износа), бывают распределены по более сложным законам или являются дискретными случайными величинами часто надежность элементов определяется воздействием многих внешних факторов (параметров окружающей среды, характеристик применяемых материалов и т. п.). В случаях, когда аналитическое решение задачи затруднено или невозможно, приходится прибегать к статистическому моделированию параметрической надежности методами Монте-Карло, применяемому к самым разнообразным технологическим системам без восстановления и с восстановлением отказавших элементов, без резервирования и с резервированием, с различными системами технического обслуживания и ремонта и т. д. Обьлны-ми условиями, определяющими необходимость и целесообразность применения статистического моделирования при анализе надежности системы, явJiяer я сложность ее структуры и многообразие особенностей взаимодействия элементов, длительность, сложность, трудоемкость и высокая стоимость физического экспериментального моделирования надежности, а необходимыми условиями — стохастический характер исследуемых процессов и параметров и определенность законов распределения вероятностей случайных параметров элементов системы. [c.742]

Наиболее сложным и трудоемким этапом математического моделирования является первый, так как для составления математического описания должны быть известны зависимости между многочисленными параметрами технологического процесса, выраженные в математической форме. Эти зависимости устанавливают на основе всесторонних исследований отдельных аппаратов узлов и всего химико-технологического процесса в целом. При этом в большинстве случаев получают системы громоздких нелинейных уравнений высшего порядка, включающих большое число неизвестных. Исследование такой системы связано с огромными трудностями, поэтому в каждом отдельном случае с целью упрощения математического описания устанавливают степень влияния отдельных параметров на экономическую эффективность процесса и, по возможности, исключают из системы уравнений те параметры, которые оказывают незначительное влияние на общую эффективность производства. Правда, при этом несколько снижается точность получаемых результатов, однако уменьшается число вычислительных операций. Ведущая роль на этом этапе (при составлении и упрощении математического описания) принадлежит инженеру-химику, который, хорЬшо зная процесс, должен составить математическое описание, представляющее разумный компромисс между желаемой точностью и сложностью получаемь1Х выражений. [c.80]

В основе многих гетерогенных химико-технологических процессов, протекающих в концентрированных дисперсных системах с твердой фазой в жидкой или газовой средах, лежат контактные взаимодействия частиц дисперснЪ1х фаз. Сложность теоретического анализа поведения дисперсных систем, особенно высококонцентрированных, в гетерогенных процессах, сопровождающихся конвективным массопереносом, обусловлена тем, что контактные взаимодействия осуществляются в динамических, т. е. неравновесных условиях. [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология