4.3 Линия производства серной кислоты методом двойного контактирования и двойной абсорбции (дкда) из природного серного колчедана мощностью 360 тыс. Т. / год [60, 62]

Исследование работоспособности этой технологии проделано в [62] с использованием предлагаемого нами метода c целью выявления связей «целого» (ХТС) и «частей».

Технология в своей основе опять-таки очень проста: сжигается серный колчедан в печи псевдоожиженного слоя в потоке воздуха, получается смесь N₂, O₂, SO₂. Далее проводят окисление SO₂в SO₃в контактных аппаратах со слоями ванадиевого катализатора; затем совершают абсорбцию SO₃в слабой серной кислоте и получают, в конце концов, 93% серную кислоту. На первом переделе технологии получают водяной пар высоких параметров и продают его насторону. Частично используется энергия доокисления на нужды самой технологии. Однако, разработчики этой технологии запитывают электродвигатель нагнетателя дутьевого воздух в печь из региональной электросети.

Всего размерность моделиэтой ХТС (это число искомых функций) равна 247, число заданных параметров - 10, число внешних воздействий - 58. Вероятность работоспособности получилась 0,008. Это означает, что из 1000 созданных таких ХТС работоспособными будут какие-то 8.

Эта установка разрабатывалась в начале 60-х годов, далее она очень плохо себя зарекомендовала. От ее тиражирования давно отказались еще в дореформенное время. В этом смысле оценка вероятности работоспособности0,008соответствует практике пусковых работ икраткой эксплуатации.

В работе [62] впервые была проведена сепарация внешних воздействий по их опасности для работоспособности, одновременно, были рассчитаны вероятности работоспособности по каждому заданному параметру, да еще в зависимостиот группвнешних воздействий.

Сразу честно признаемся, что полученные оценки вероятности работоспособности всей ХТС и ее частей (при всей их малости) являются еще завышенными. Дело в том, что в модели исследуемой ХТС нет учета гидравлики и что критериальные уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи во всех теплообменниках считались точными, хотя известно, что их погрешность не лучше 20-50%.

В работе [62] расширены возможности метода исследования работоспособности ХТС. Действительно, рассчитывались вероятности отказов по каждому заданному параметру, т.е. вероятности выхода заданного параметра за разрешенный диапазон отклонения, причем отдельно выход направо и выход налево. Это позволяет различать отказы по их качеству: авария, взрыв, поломка оборудования, нарушение течения какого-то процесса, выпуск брака, нарушение экологических требований и т.д. Такое различение отказов позволяет определять сам случайный момент времени наступления отказа, определять процесс или оборудование, пришедшие в состояние отказа, каковы сроки ремонта и затраты на него.

4.3.1 Комментарии к результатам исследования работоспособности линии дкда

1.В процессе поиска наиболее вредоносных внешних воздействий для работоспособности ХТС оказалось, что при “отключении” колебаний коэффициента теплоотдачи от номинала между псевдоожиженным слоем в печи и пучком труб кипятильника, охлаждающего псевдоожиженный слой,вероятность работоспособностиХТС изменилась с 0,008 до 0,60, т.е. на два порядка. Следовательно, процессы переноса теплоты в печном агрегате, в котором сжигают природный серный колчедан, по существуполностью определяютработоспособностьвсей установки. Вероятность работоспособности самой печи по ее собственным заданным параметрам оказалась равной 0,17. Следовательно, что бы мы не делали с другими частями ХТС, как бы мы их не совершенствовали, величина 0,17 - это верхний недостижимый предел вероятности работоспособности всей установки. Следовательно, качество научно-исследовательской информации о процессах переноса в печном агрегате архискверное и создавать в «железе» такую ХТС преждевременно.

Вообще, наблюдается своеобразная тенденция.Действительно,печнойагрегат и котел-утилизатор в линии АК-72 сильно влиял на работоспособность всей ХТС и, в частности, на работу силового агрегата ГТТ-12. Далее, отсутствие научной информации о струйном истечении в псевдоожиженный слой в зону обжига печипри производстве керамзитового песка делал вероятность работоспособности типового проекта равной 0,22. Затем работапечного агрегатаи котла-утилизатора в линии К-700 во многом определяла работоспособность всей системы. То же самое можно сказать о работоспособности печи в установке «Висбрекинга» ОАО «Капотня». Иными словами, печные агрегаты уже в 5-и разных технологиях императивно определяют качество этих технологий, т.е.роль теплотехники вхимии все еще велика,и убирать ее из учебных планов высшей школы рановато.

1. При “отключении” внешних воздействий, которые отвечают за неопределенностьнаучно-исследовательской информации, получили вероятность работоспособности всей ХТС равную 0,078, т.е. на порядок большую 0,008, когда действуют все внешние воздействия. Аналогично, вероятность работоспособности при “отключении” внешних воздействий, связанныхс работой оборудования, оказалась равной 0,17 (на фоне 0,008) и, наконец, при “отключении”химических факторов- 0,172 (опять-таки на фоне 0,008). Следовательно, все три группы внешних воздействий равноценно и мощно влияют на работоспособность всей исследованной ХТС.

2. В [62] сделана первая попытка найти количественную меру экологического давления исследуемой ХТС на окружающую природу. Оценка вероятности того, что массовая доля SO₃в выхлопных газах после второй ступени абсорбции будет в нормативных пределах, равна 0,52. Зато вероятность того, что массовая доля SO₂в выхлопных газах после второй ступени абсорбции будет в нормативных пределах, равна 1. Следовательно, из 10 созданных ХТС половина будет экологически опасна: серного ангидрида выбрасывается в атмосферу недопустимо много. Зато выхлоп по сернистому ангидриду в норме. В этом смысле работа [64] остается очень актуальной.

3. Если просмотреть в [62] таблицу заданных параметров, то окажется, что для всех 10 заданных параметров разрешенный диапазон отклонения от номинала составляет в среднем ±0,91 %. Самый малый разрешенный диапазон у температуры газа в пятом слое катализатора в контактном аппарате, он равен±0,24 %. Самый большой у содержания SO₂в газах на входе в контактное отделение:±2,86 %. Представляется, что здесь химики–технологи совсем не задумывались о реализуемости своих технологий - для промышленной установки требуют погрешность поддержания заданных параметров, просто недоступную даже для ультрасовременных физических лабораторий.

Снова наблюдается своеобразная тенденцияпо множеству исследованных ХТС: еслихоть одинзаданный параметр имеет разрешенный диапазон отклонения от номинала порядка 10⁰% и меньше, то анализировать работоспособность такой технологииНЕ НАДО: оценка вероятности работоспособности заведомо будет криминально низкая (< 0,5). И не надо развертывать наш сложный, трудоемкий аппарат исследования работоспособности, так как результат предопределен. Тем более, такую технологиюНЕ НАДОодевать в «железо».Так «родился» один из рецептов экспресс-анализа работоспособности ХТС.

5.Внимательное рассмотрение множества заданных параметров исследуемой установки в [62] показывает, что все они имеют чисто технологический характер, что процессы переноса субстанций и работа оборудования были вне рассмотрения. И это сделано сознательно: здесь демонстрируется ведущая роль химиков–технологов в создании надежных производств [65, 66].