4.8.2. Выбор технологии производства продукции

При разработке технологических схем химических производств и их проектировании необходимо решить две основные задачи:

– выбор технологической схемы и экспериментальная проверка ее работоспособности;

– оптимизация выбранной технологии.

Последняя задача, в свою очередь, разбивается на две части:

– нахождение варианта получения целевых продуктов необходимой чистоты с минимальными затратами;

– анализ этой схемы с точки зрения ее надежности и устойчивости работы.

Таким образом, разрабатываются, сравниваются и оптимизируются различные варианты технологических схем производства, из которых выбирается оптимальный. При этом количество рассматриваемых схем значительно сокращается за счет различного рода ограничений, связанных с физико-химическими, технологическими и экономическими факторами.

Разработка и проектирование направлены на достижение следующих целей:

– минимизации энергетических и капитальных затрат;

– получения продуктов заданной чистоты;

– максимального выхода целевых продуктов;

– подбора наиболее устойчивых режимов работы аппаратов;

– минимизации выбросов в окружающую среду.

Одновременное достижение всех перечисленных целей практически невыполнимо, так как некоторые из них вступают в противоречие друг с другом. Примером может служить диалектическая пара выход – качество продукта. Поэтому в реальных условиях перечень целей, как правило, ограничивают целями минимизации затрат для получения продукта необходимой степени чистоты при минимуме сбросов в окружающую среду.

Решить задачу выбора оптимальной технологической схемы можно, рассматривая производство как сложную систему – комплекс взаимосвязанных элементов, обладающих определенной структурой. Системный подход в данном случае предусматривает:

– определение цели, границ системы, независимых переменных, ограничений и внешних параметров. Для этого изучаются кинетика и термодинамика процессов, физико-химические свойства как отдельных компонентов (термическая и химическая стойкость, температура кипения, упругость паров), так и их смесей (растворимость, фазовое равновесие в системах жидкость – жидкость и жидкость – пар) и другие свойства;

– разработку технологических схем и предварительный выбор подходящего варианта.

Задача может рационально решаться при рассмотрении всей технологической схемы (сложной системы) по частям, то есть при расчленении системы на подсистемы. При этом экспериментальная проверка работоспособности подсистем, элементов и комплексов позволяет в итоге определять работоспособность производства с выбранным вариантом технологической схемы. Применение подобной методологии разработки, анализа и проверки работоспособности технологических схем производства позволяет проектировать установки с меньшими энергетическими и капитальными затратами при условии получения продукта необходимой чистоты. Одновременно эта методика дает возможность при разработке технологических схем химических производств и их проектировании использовать вычислительную технику, что, с одной стороны, сокращает период разработки и проектирования, а с другой – обеспечивает переход к автоматизированному проектированию химико-технологических комплексов любой степени сложности.