Оценка качества функционирования хтс
Качество функционирования ХТС характеризуется совокупностью свойств, определяющих техническое состояние и степень пригодности данной системы к выполнению заданных целей функционирования.
Для оценки качества функционирования ХТС используют разнообразные критерии эффективности.
Критерий эффективности (КЭ) ХТС (ψ) - это некоторый показатель, позволяющий оценить степень пригодности ХТС к выполнению поставленных целей функционирования.
Критерий эффективности позволяет:
определить оптимальные параметры элементов и технологических режимов ХТС;оценить альтернативные варианты ХТС при решении задач реконструкции и проектирования;оценить качество различных алгоритмов управления и т.д..
В общем случае КЭ учитывает особенности технологической топологии и основные свойства системы, технологические режимы её функционирования и условия взаимодействия ХТС с окружающей средой и математически представляет некоторый функционал
где
- технологическая топология;
-
вектор конструкционных (технологических)
параметров;
-
вектор входных (выходных) параметров;
-
вектор параметров технологического
режима элементов;
-
вектор показателей свойств системы.
Для осуществления заданной цели функционирования в ХТС можно использовать различные виды технологических связей между элементами. В качестве примера рассмотрим два альтернативных варианта технологической топологии ХТС изомеризации н-бутана (рисунок 18).
В однонаправленной ХТС с байпасом (рисунок 18 а) н-бутан поступает в каталитический реактор 1 и там изомеризуется при определенной степени превращения. Продукты реакции поступают в ректификационную колонну 2, где разделяются на верхний продукт, состоящий из изобутана требуемой частоты и нижний - н-бутан, который изомеризуется в каталитическом реакторе 3. Продукт изомеризации из реактора 3 соединяется в смесителе 4 с верхним продуктом и выходит из последнего.
Изомеризация н-бутана может быть также осуществлена во встречно-направленной ХТС с обратной технологической связью (рисунок 18 б). Технологический поток н-бутана поступает в смеситель 4, где смешивается с нижним продуктом из ректификационной колонны 2, и направляется в реактор 1, где изомеризуется при определенной степени превращения. Продукты изомеризации из реактора 1 поступают в колонну 2, где происходит разделение готовой продукции (верхний продукт) и рециркуляционной смеси (нижний продукт). Выбор оптимальной технологической топологии ХТС, обеспечивающей экстремальное значение некоторого КЭ, является важнейшим этапом проектирования ресурсосберегающих химических производств.
а- однонаправленная ХТС с байпасом; б- встречно-направленная ХТС с обратной технологической связью; 1,3- каталитический реактор; 2- ректификационная колонна;
4-смеситель
Рисунок 18 – Различные виды технологической топологии ХТС
изомеризации н-бутана
На стадии эксплуатации ХТС в качестве КЭ используют различные технико-экономические показатели (прибыль, количество выпускаемой продукции, приведенные затраты и др.) и технологические показатели (производительность или мощность по выпуску продукции, степень разделения, коэффициенты тепло- и массопередачи, степень превращения, удельные расходные нормы сырья и теплоносителей и др.).
Математические выражения экономического КЭ
где 
-
прибыль, руб.; Д - количество выпускаемой
продукции, т;
- величина приведенных затрат,
;
-
количество товарной продукции, т;
-
оптовая цена,
-
стоимость материальных затрат, руб.;
-
стоимость затрат на тепло- энергоресурсы,
руб.;
-
амортизационные отчисления, руб.;
-
суммарные эксплуатационные затраты,
-
нормативный коэффициент экономической
эффективности капиталовложений
(величина, обратная нормативному сроку
окупаемости),
;
-
капитальные затраты, руб.
При исследовании и проектировании сложных ХТС в зависимости от поставленной цели необходимо использовать как экономические, так и технологические КЭ. Правильно выбранные технологические КЭ не должны противоречить экономическим КЭ, поскольку в этом случае они являются частными аналогами.
При проектировании оптимальных ХТС использование технологических КЭ позволяет исключить из рассмотрения большую часть нерациональных альтернативных вариантов проектируемой ХТС, которые весьма отличаются от оптимального. Как правило, технологические КЭ дают возможность найти рациональный вариант на самых низких иерархических уровнях ХТС и тем самым значительно сократить число альтернативных вариантов, которые участвуют в принятии решений на более высоких уровнях иерархии. Так, при выборе типа аппаратурного оформления ступени контакта для массообменного аппарата при прочих равных условиях отдают предпочтения типу ступени контакта с большим коэффициентом массопередачи, который в этом случае представляет собой технологический КЭ элемента ХТС. При заданном числе теоретических ступеней контакта в ректификационной колонне место ввода питания выбирают так, чтобы обеспечить наилучшее качество продуктов разделения, которые в этом случае также играют роль технологического КЭ.
Приложение А – Условные обозначения
Т
аблица
1 – Условные графические обозначения
колонных аппаратов (ГОСТ 2.790)
Продолжение таблицы 1 приложения А
Таблица 2 – Условные обозначения
Продолжение приложения А
Таблица 3 – Условные обозначения аппаратов (ГОСТ 2.793-79)
Таблица 4 – Условные графические обозначения воздуходувных машин и насосов (ГОСТ 2.782-68)
Продолжение приложения А
Таблица 5 – Условные графические обозначения отстойников и фильтров (ГОСТ 2.791-74)
Продолжение таблицы 5 приложения А
Продолжение приложения А
Таблица 6 – Условные графические обозначения сушильных аппаратов
(ГОСТ 2.792-74)
Продолжение таблицы 6 приложения А
Продолжение таблицы 6 приложения А
Продолжение приложения А
Таблица 7 – Условные графические изображения центрифуг
Продолжение таблицы 7 приложения А
Приложение Б – Производство мономеров для синтеза каучуков
Б1 Производство дивинила
Б1. 1 Дегидрирование н.бутана в бутилены