ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ХТС.

Прежде, чем приступить к изложению материала, необходимо определить, что относится к всеобъемлющему понятию проектирование. По сути, проектирование обозначает составление проекта, т.е. плана будущих изменений. Таким образом, под это понятие попадает не только создание новых производств и реконструкция существующих, а также модернизация действующих производств, т.к. какие-либо изменения на производстве обязательно должны сопровождаться составлением проектной документации вне зависимости от того, происходит ли замена части технологической схемы либо монтаж дополнительной линии трубопровода. В связи с этим, само понятие проект будет иметь ряд разновидностей, требования к каждой из которых четко определены в соответствующей нормативной документации.

Каждый проект ХТС должен содержать:

1. Технологическую топологию ХТС (технологической топологией называют характер и порядок соединения отдельных аппаратов технологической схеме);

2. Диапазоны изменений значений входных переменных, которыми являются физические параметры входных потоков сырья, а также параметры окружающей среды, влияющие на процесс функционирования ХТС;

3. Диапазоны изменений значений технологических параметров ХТС (степени превращения, степени разделения компонентов, констант скоростей химических реакций, коэффициентов тепло- и массопередачи и т.д.);

4. Конструкционные параметры ХТС (размеры аппаратов, высоты слоев насадки и т.д.);

5. Рекомендуемые параметры технологического режима работы элементов ХТС (температуры, давления, типы катализатора и т.п.);

6. Параметры технологических потоков, обеспечивающих работу ХТС в заданном режиме (температуры, давления, расходы, состав потоков и т.п.).

Для того, чтобы получить указанные выше параметры необходимо решить ряд задач синтеза ХТС, анализа ее структуры, расчета и оптимизации.

Задача синтеза ХТС в общем случае формулируется следующим образом:

Известны элементы, из которых может быть построена система, сырье и целевые продукты. При решении задачи синтеза требуется разработать структуру ХТС, требуемую для реализации технологического процесса, т.е. необходимо выбрать элементы из числа имеющихся; установить связи между ними; определить конструктивные и технологические параметры элементов ХТС.

Обычно задача синтеза является многовариантной, т.е. одни и те же значения выходных параметров могут быть обеспечены при различной структуре системы и разных режимах функционирования элементов. Следует отметить, что задача синтеза имеет особенности для проектирования нового производства (ХТС) и для реконструкции существующего. Суть отличий заключается в том, что при создании новой ХТС обычно имеется много возможностей выбора элементов и связей между ними, а при реконструкции ХТС требуется сохранить все или часть ее элементов, а также все или часть связей между элементами.

Задачи анализа ХТС подразделяются на анализ структуры ХТС и анализ качества функционирования ХТС.

Основная цель анализа структуры ХТС заключается в выявлении ее структурных особенностей и нахождение оптимальной последовательности расчета ее элементов, а цель анализа качества функционирования ХТС – получение количественных оценок ее основных свойств: чувствительности, надежности, устойчивости и т.д.

Задача расчета ХТС заключается в получении количественных характеристик как режимов функционирования элементов ХТС, так и всей системы.

Задача оптимизации ХТС является комплексной, т.к. она включает в себя как оптимизацию структуры, так и оптимизацию режимов функционирования элементов. Основной целью оптимизации ХТС является обеспечение наиболее высоких технико-экономических показателей.

В заключение следует отметить, что между задачами синтеза, анализа, расчета и оптимизации существует взаимосвязь, т.к. при создании нового или реконструкции существующего производства сначала выполняется синтез нескольких альтернативных вариантов ХТС, анализируется их технико-экономические показатели, а затем производится поиск оптимального варианта.