Материал: основы проектирования хим произв дворецкий

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ И СИНТЕЗУ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХТС

271

 

 

1.При формировании оптимального набора ассортиментов выпускаемой продукции решается задача синтеза многоассортментной ХТС, обеспечивающей безусловное производство заданного ассортимента продукции и возможность производства дополнительного (перспективного в будущем) ассортимента продукции.

2.При определении технологической структуры многоассортиментной ХТС анализируется возможность совместного выпуска набора ассортиментов и выбора минимального количества типов модулей для реализации совмещенной или гибкой ХТС в случае, если ассортименты совместимы, или формулируются рекомендации по их выпуску на индивидуальных ХТС.

3.При аппаратурно-технологическом оформлении многоассортиментных ХТС осуществляется выбор аппаратурно-технологических модулей и построение принципиальной схемы гибкой ХТС в модульном исполнении.

4.При оценке гибкости аппаратурно-технологического модуля решается задача вычисления индекса гибкости, характеризующего робастность модуля к случайному изменению его внешних и внутренних неопределенных параметров

ивозмущающих воздействий.

5.При определении организационной структуры многоассортиментной ХТС выбирается временной режим выпуска многоассортиментной продукции (последовательный, параллельный, группами фиксированного или переменного состава

ит.п.).

6.При анализе и синтезе многоассортиментной ХТС осуществляется струк- турно-параметрическая оптимизация с использованием различных критериев: минимум капитальных или приведенных затрат, минимум времени выпуска заданного ассортимента продукции, максимум коэффициента загрузки оборудования, максимум индекса гибкости и т.п. В общем случае задача синтеза многоассортиментных ХТС представляет собой смешанно-целочисленную задачу линейного или нелинейного программирования.

7.При оценке гибкости многоассортиментной ХТС решается задача вычисления индекса гибкости, характеризующего работоспособность ХТС при случайном изменении внешних и внутренних возмущающих воздействий в ходе ее эксплуатации.

8.Оптимальное календарное планирование многоассортиментного производства в условиях реальной производственной ситуации.

9.При проведении экологической экспертизы многоассортиментной ХТС определяется степень негативных воздействий многоассортиментного производства на окружающую среду и обслуживающий персонал и вырабатываются рекомендации по их уменьшению, созданию надежной схемы очистки стоков и выбросов, регенерации растворителей и ценных компонентов, утилизации твердых отходов.

10.На заключительном этапе выполняется технико-экономическое обоснование целесообразности и эффективности многоассортиментной ХТС, составляется бизнес-план многоассортиментного производства.

272 Глава 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Каждый этап представляет собой самостоятельную и сложную научнотехническую задачу, оптимальность решения которой в значительной степени зависит от успешности принимаемых решений на предыдущих этапах. Изложенная стратегия применима для исследования индивидуальных, совмещенных и гибких ХТС в модульном исполнении.

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите основные этапы анализа (исследования) и синтеза многоассортиментных ХТС.

2.Какие задачи решаются при аппаратурно-технологическом оформлении многоассортиментных ХТС?

3. Укажите возможные способы синтеза ГАПС и предпочтительный:

А– структурный; Б – параметрический; В – структурно-параметрический.

4.В чем заключается основное назначение параметрического синтеза?

определение технологических параметров производства; поиск конструктивных параметров оборудования; определение местоположения согласующих емкостей;

определение местоположения параллельных аппаратов; оптимизация маршрута получения продуктов.

5.Каково назначение структурного синтеза?

определение аппаратурного состава и технологических связей аппаратов при производстве продуктов;

оценка необходимости использования параллельных аппаратов и определение их местоположения;

оценка необходимости установки согласующих емкостей, определение их местоположения и размеров;

определение оптимальных маршрутов получения продуктов;

определение геометрических размеров оборудования.

8.3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХТС

Модели многоассортиментных ХТС формируются в соответствии с системным подходом:

1)осуществляется декомпозиция иерархической ХТС на подсистемы;

2)формируются модели подсистем каждого уровня иерархии;

3)производится объединение моделей нижележащих уровней в обобщенную модель целостной ХТС.

Обобщенная модель многоассортиментной ХТС включает в себя модели отдельных аппаратов и дополнительные условия, определяющие функционирова-

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХТС

273

 

 

ние ХТС. В свою очередь, модель аппарата представляется как совокупность моделей отдельных операций и координирующих условий.

Иерархическая структура моделей многоассортиментной ХТС представлена на рис. 8.6 [42].

 

Модели

 

Технологическое

 

Аппаратурное

 

 

оформление

 

оформление

 

 

 

 

 

Смешанно-

 

Гибкое

 

Гибкая

 

целочисленные

 

химическое

 

многопродуктовая

 

дискретно-

 

производство

 

ХТС

 

непрерывные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

модели

 

 

 

 

 

многоассорти-

 

 

 

 

 

ментных

 

 

 

 

 

химических

 

 

 

 

 

производств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дескретно-

 

Индивидуальное

 

Индивидуальная

 

непрерывные

 

многостадийное

 

ХТС

 

смешанно-

 

производство

 

 

 

целочисленные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

модели ХТС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дескретные или

 

Многостадийный

 

Аппаратурное

 

дескретно-

 

ХТП

 

оформление ХТП

 

непрерывные

 

 

 

 

 

модели ХТП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Моделирование

 

Множество

 

Множество

 

технологических

 

одностадийных

 

аппаратурных

 

стадий,

 

ХТП

 

модулей

 

координация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расписания работы

 

 

 

 

 

основного и

 

 

 

 

 

вспомогательного

 

 

 

 

 

оборудования в

 

 

 

 

 

аппаратурных

 

 

 

 

 

модулях

 

 

 

 

 

 

 

 

Аппарат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

периодического,

 

Модели

 

Технологическая

 

непрерывного

 

технологических

 

стадия

 

и/или

 

процессов

 

(одностадийных

 

полунепрерывного

 

 

 

ХТП)

 

действия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Типовая

 

Конструктивный

 

Модели типовых

 

 

 

технологических

 

технологическая

 

элемент аппарата

 

операций

 

операция

 

(змеевик, мешалка)

Рис. 8.6. Иерархическая структура моделей многоассортиментных ХТС

274 Глава 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

При математическом моделировании одностадийной ХТС одновременно составляется расписание работы аппаратурного модуля периодического действия и определяются длительности технологических операций во вспомогательном оборудовании (рис. 8.7).

На представленной диаграмме время τ1подготовки реагента в емкости E1 не оказывает влияния на длительность технологического цикла τц АМ , так как

время проведения вспомогательной операции совпадает со временем проведения основной операции, т.е. τ1 = τ1. В свою очередь, время τ′2 отбора полупродукта

из емкости E2 оказывает влияние на величину τц АМ .

Длительность технологического цикла работы аппаратурного модуля одностадийной ХТС определяется следующим образом:

K

I

τц АМ =

τk + τ1,

к=1

i=1

где τk – длительности основных технологических операций в аппаратурном модуле; τi – длительности технологических операций во вспомогательном оборудовании, влияющие на длительность цикла в аппаратурном модуле.

Номер технологической операции

к

τk

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

τ3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ2

 

 

τ′2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t1

t2

t2

t3

...

tk – 1

tk

t, г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τЦАМ

 

 

 

 

 

Рис. 8.7. Технологический цикл работы аппаратурного модуля

 

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХТС

275

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер технологической

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

операции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τk

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

τ3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2'

 

 

 

 

τ2

 

τ′2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t1

t2

t2

t3

tk – 1

 

tk

t, г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ΤцАМ

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.8. Технологический цикл работы многостадийной ХТС

Модель многостадийной ХТС наряду с моделями одностадийных ХТС, протекающих в аппаратурных модулях, должна включать расписание работы многостадийной ХТС (рис. 8.8).

Длительность цикла работы многостадийной ХТС определяется по формуле

N

τц ХТС = τц АМ j , j =1

где N количество аппаратурно-технологических модулей, включенных в состав многостадийной ХТС.

Задача моделирования многостадийной ХТС заключается в том, чтобы согласовать длительности работы аппаратурно-технологических модулей одностадийных ХТС [43].

Наиболее важными характеристиками режима работы многостадийных ХТС, во многом определяющими состав аппаратурного оформления стадий и эффективность их функционирования, являются:

длительность цикла переработки партий каждого продукта – минимально возможный промежуток времени между моментами начала (завершения) процес-

сов выпуска партий продукта Тцi, i =1, I, где I – число продуктов, выпускаемых ХТС;