ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сегодня главной задачей развития экономики России и, в частности, азотной промышленности является модернизация действующих предприятий, направленная в первую очередь на экономию сырья и энергоресурсов. В связи с этим в диссертационной работе выполнен анализ состояния агрегатов аммиака и их развития путем создания комплексного производства аммиака, метанола и энергоносителей. Основным преимуществом такого производства является снижение суммарных энергозатрат на единицу продукции.

Анализ такого крупного инновационного проекта должен быть основан на оценке технических характеристик и технологических параметров объекта модернизации, который в данном случае является сложным теплоэнерготехнологическим комплексом. В нем неразрывно взаимосвязаны процессы выработки и потребления энергоносителей и получения целевых продуктов. Поэтому в диссертационной работе поставлена и выполнена задача разработки методологии математического моделирования таких систем на примере комплексного производства аммиака, метанола и энергоносителей.

Концептуальная модель объекта исследования построена на основе системного подхода. В соответствии с этим проведена декомпозиция объекта с выделением относительно независимых подсистем и установлением существенных связей между ними. Кроме того, определены иерархические уровни математической модели.

Формализация объекта исследования выполнена с помощью известных математических уравнений и систем уравнений, описывающих свойства веществ, их смесей, процессы теплообмена и другие физико-химические процессы, тепловые и материальные балансы, балансы по выработке и потреблению энергоносителей. В процессе формализации приняты некоторые допущения, каждое из которых критически оценено. Для решения систем уравнений были применены итерационные методы. В связи с этим разработаны четкие алгоритмы моделирования отдельных подсистем и целой системы и реализованы на ЭВМ в программе ''Microsoft Excel''.

В настоящее время достаточно хорошо разработаны методики коммерческого и экономического анализа проекта. Одна из таких методик использована и в диссертационной работе. Она реализована на ЭВМ в виде отдельного расчетного блока, стоящего в самой верхней части модели.

Основными результатами моделирования являются расчетные балансы комплексного производства по тепловым и материальным потокам, а также выработке и потреблению энергоносителей. Кроме того, вычисляются некоторые экономические показатели, среди которых наибольшее значение имеет величина чистого дисконтированного дохода.

Сделано сравнение расчетных данных по модели с практическими данными, полученными при эксплуатации производства аммиака, и некоторыми литературными данными по комплексному производству. На основании этого сделан вывод о корректности разработанной модели.

В диссертационной работе предложены некоторые технические решения, направленные на снижение расхода электроэнергии и природного газа: организация выработки и потребления энергоносителей (водяной пар среднего и низкого давлений) при производстве метанола и дозирование кислорода в производство. Указанные решения, кроме того, позволяют более полно использовать имеющееся оборудование.

Далее смоделированы режимы работы комплексного производства при различных нагрузках. Результаты моделирования показывают следующее.

Замена привода компрессора с электродвигателя на паровую турбину и организация выработки пара среднего давления в контуре метанола позволяет эффективно использовать тепло экзотермических реакций. Вследствие этого экономится до 3300 кВт/ч электроэнергии.

В результате рациональной организации теплообмена в контуре метанола вырабатывается также пар низкого давления с получением 70-75 % тепла, необходимого для ректификации метанола-сырца. Организация взаимосвязи между контуром метанола и агрегатом аммиака позволяет утилизировать до 50 % низкопотенциального пара, являющегося отходом производства аммиака.

Дозирование кислорода в совместное производство позволяет увеличить выработку пара высокого давления за счет утилизации тепла химических процессов. При этом расход природного газа для получения этого энергоносителя снижается на 2500-3000 нм³/ч, а величина чистого дисконтированного дохода возрастает на 50-90 млн. руб. (за расчетный период в 10 лет). Удельный расход природного газа на единицу продукции снижается на 3-4 %.

При комплексном производстве также частично снижается загрязнение окружающей среды: на 20-25 % сокращаются выбросы СО₂ в атмосферу, на 50 % - тепловое загрязнение избыточным низкопотенциальным паром, на 30-40 % - выбросы кислорода.

Реализация инновационного проекта комплексного производства аммиака, метанола и энергоносителей в совокупности с предложенными техническими решениями позволит модернизировать крупные действующие производства аммиака: снизить энергопотребление, увеличить производительность и расширить ассортимент продукции. При этом удается наиболее целесообразно использовать теплоэнергетические ресурсы с учетом уровня их потенциала и конкретных потребностей комплексных производств в источниках энергии. Конечным итогом такой модернизации станет повышение конкурентоспособности продукции предприятий азотной промышленности.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Соколов А.Ф., Аншелес В.Р., Галанов М.Э. Некоторые вопросы создания математической модели производства аммиака при реальных условиях его реализации. – Международная научно-техническая конференция ''ИНФОТЕХ – 2001'', Череповец. – 2001г.

2. Соколов А.Ф., Аншелес В.Р., Галанов М.Э. О математической модели процесса конденсации метанола при его синтезе в реальных условиях реализации. – Международная научно-техническая конференция ''ИНФОТЕХ – 2001'', Череповец. – 2001г

3. Соколов А.Ф., Аншелес В.Р. Некоторые вопросы оптимизации теплообмена в совместном производстве аммиака и метанола. – Материалы III международной научно-технической конференции ''Повышение эффективности теплообменных процессов и систем''. – Вологда, 2002 г.

4. Соколов А.Ф. Математическое моделирование трубчатого реактора в совместном производства аммиака и метанола. – IV Межвузовская конференция молодых ученых. – Череповец, 2003 г.

5. Соколов А.Ф. Аншелес В.Р. Математическое моделирование процессов в слое катализатора синтеза метанола. Материалы XVI-й Всероссийской конференции по химическим реакторам - ''ХИМРЕАКТОР-16''. Новосибирск – Казань, 2003 г.