4.2. Оптимальное соотношение производительности установок и затрат на их эксплуатацию

Наиболее важным показателем эффективности работы химических установок является выход целевого продукта в пересчете на исходное сырье. Обычно выход зависит от кинетических факторов и, как правило, с увеличением времени (продолжительности) химической реакции степень превращения исходных веществ в продукты реакции увеличивается, что приводит к уменьшению расходных норм сырья и, следовательно, снижению себестоимости продукции.

Однако увеличение времени технологического процесса влечет за собой снижение производительности схемы, т.е. уменьшение выпуска готовой продукции в единицу времени, что приводит, как известно, к увеличению эксплутационных расходов, снижению фондоотдачи оборудования и т.п.

Вышесказанное можно проиллюстрировать графическим отображением зависимости выхода целевого продукта () от времени процесса () и характера изменения прибыли (Пр), которая определяется как сумма, полученная от реализации продукции (Р), за вычетом общих затрат на ее производство (З), т.е. Пр = Р–З.

Дуга «А» представляет область оптимальных значений выхода продукции. Дуга «Б» отражает зависимость прибыли от времени проведения технологического процесса. Первоначально прибыль растет за счет увеличения выхода выпускаемой продукции, но по достижении определенного предела прибыль начинает снижаться, т. к. прирост выхода продукции уже не будет перекрывать все более растущие затраты на ее производство (энергозатраты, трудозатраты, амортизационные отчисления и т. п.). Итак, оптимальное время процесса будет определяться точкой соответствующей максимальному значению прибыли. Таким образом, задача сводится к нахождению максимального значения функции: П р = Рf()–З f(). При наличии достаточно точных исходных данных для расчета этих экономических показателей такая задача может быть решена с применением типовых программ поиска максимального значения функции.

Если известна кинетика процесса и имеются кинетические уравнения, то область оптимальных значений времени химической реакции () определяется решением этих кинетических уравнений. Однако в большинстве случаев точные кинетические данные для реакций тонкого органического синтеза отсутствуют и тогда оптимальное время процесса определяют экспериментальным путем с применением методов математического планирования эксперимента.

4.3. Оптимизация энергозатрат на эксплуатацию технологической схемы Оптимизация тепловых потерь установок

Задача сводится к правильному выбору материала теплоизоляции установок и к расчету оптимальной ее толщины (). Очевидно, что с увеличением толщины теплоизоляции уменьшаются теплопотери в окружающую среду (Q₆), но при этом увеличиваются затраты теплоэнергии на нагрев (охлаждение) собственной массы теплоизоляции (Q_из). Итак, в данном случае необходимо вести поиск минимального значения суммы Q₆ + Q_из, задавая различную толщину теплоизоляции и выбор ее материала. Расчет этих составляющих теплового баланса реакторов приводится в методических указаниях [5], а вопросы выбора материалов теплоизоляции и расчет оптимальной ее толщины подробно рассматриваются в методических указаниях [6].