- •Социально-этические проблемы охраны окружающей среды
- •Международное сотрудничество и природоохранное законодательство
- •Природные системы
- •Природные экологические системы
- •Условия функционирования природно-технических экологических систем
- •Промышленные производства
- •Структура производства
- •Технологические параметры и критерии эффективности процесса
- •Технологические параметры процесса
- •Критерии эффективности производственного процесса
- •Экологические показатели производства и порядок их нормирования
- •Технологические системы
- •Модели технологических систем
- •Анализ технологических систем
- •Синтез и построение технологических систем
- •Безотходные производства
- •Принципы создания природоохранных производств
- •Концепция полного использования сырья
- •Разработка новых природоохранных технологий и организация технологических схем
- •Создание замкнутых производственных циклов
- •Комплексное использование сырья и вторичных ресурсов Характеристика сырья
- •Методы обогащения сырья
- •Комплексное использование сырья
- •Вторичные энергетические ресурсы
- •Энерготехнологические схемы
- •Безотходные территориально-промышленные комплексы
Анализ технологических систем
Анализ ТС заключается в получении сведений о состоянии ТС, режимах ее работы и эффективности функционирования.
Эффективность организации процесса ТС определяется системой экологических, технологических и экономических показателей.
Анализ ТС осуществляют при разработке и проектировании нового производственного процесса, для сравнения различных вариантов реализации производства, при модернизации и реконструкции действующей системы, для разработки и внедрения новых экологических рекомендаций.
Основой анализа ТС является определение технологических и экологических показателей работы системы. Методом расчета и составления материального и теплового балансов получают ряд других показателей, таких как эффективность использования сырья и энергии, экономические показатели.
Анализ технологических систем осуществляется в несколько этапов:
выделяют элементы и подсистемы технологической схемы, определяющие свойства ТС;
устанавливают зависимости данных выходных потоков от показателей входных потоков для каждого элемента ТС. Поскольку в элементах ТС происходят превращения потоков, это описание основывается на физико-химических и физических закономерностях протекающих в них процессов;
выделяют связи между элементами, ответственными за проявление необходимых свойств ТС, т.е. определяют структуру ТС, основные элементы которой были описаны ранее;
рассчитывают показатели ТС, характеризующие свойства ТС; определяют пути эволюции ТС, способствующие улучшению ее свойств и показателей функционирования.
Состояние, или режим, ТС характеризуют параметрами потоков и состоянием аппаратов.
Параметры потоков — это совокупность химических, физико- химических и физических данных о потоке. К ним относятся сведения о количестве потока между элементами в единицу времени (расход), фазовый и химический состав, температура, давление, а также свойства потока — теплоемкость, плотность, вязкость перемещающихся материалов.
Состояние элемента включает данные, которые влияют на показатели потока в элементе. К ним относятся параметры, регулирующие протекание процесса, такие как температура, давление, концентрации реагентов, свойства теплоносителя и т.д. Необходимо учитывать также характеристики аппаратов, изменяющиеся в процессе его эксплуатации и влияющие на процесс (например, изменение работы теплообменников в результате отложения солей на его внутренней поверхности, снижение эффективности работы химических реакторов из-за дезактивации катализатора).
Расчет ТС — это определение параметров потоков в ТС заданной структуры и получение зависимостей изменения состояния и параметров потока в каждом элементе на выходе от параметров и состояния потоков на входе. Расчеты ТС основаны на составлении материальных и тепловых балансов с учетом законов сохранения массы и энергии для каждого элемента ТС или подсистемы в целом. При этом учитывают, что связи между элементами не меняют состояния потоков.
Основными соотношениями для составления балансов являются следующие:
сохранение массы для потоков
∑GJвх = ∑GLвых (3.23)
сохранение массы для каждого i-го компонента:
∑GIJвх + ∑GIkист = ∑GIdвых (3.24)
сохранение энергии:
∑QIвх + ∑Qkист = ∑Qdвых (3. 25)
Здесь GJвх, GLвых — массы входящих и выходящих потоков; GIJвх и GIdвых — массы i-го компонента во входящих и выходящих потоках; Glkист — источники i-го вещества, образующегося в ходе процесса; Qlвх и Qиных — теплота входящих и выходящих потоков; Qkист — источники теплоты, существующие внутри системы. Ими могут быть теплоты химических реакций, фазовых превращений, процессов сжатия или расширения.
Итоги расчета материальных и тепловых балансов представляются в виде таблиц, в одной части которых перечислены, а затем просуммированы все статьи прихода (показатели входных потоков), а в другой — все расходные статьи (показатели выходных потоков). Такие таблицы заполняются для отдельных элементов, подсистем и ТС в целом. Достоинство табличной формы состоит в удобстве, полноте и точности представленного материала. Таблицы материальных и тепловых балансов обязательно входят в проектную документацию.
Расчеты, проведенные при составлении материального и теплового балансов, позволяют определить и другие показатели производства. Эти данные характеризуют эффективность организации процесса по экономическим и экологическим показателям.
Дальнейшая работа, связанная со снижением себестоимости продукции путем использования более дешевых видов сырья и энергии, с уменьшением расходных коэффициентов за счет повышения эффективности технологического процесса и более полного использования ресурсов и т.д., решается на этапе синтеза (построения) технологической системы.