автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Принципы создания ресурсосберегающих, экологически целесообразных технологических систем

РГ6 од

Российский химико-технологический университет им. Д, И. Менделеева

1.Д. - ---------------------------___--------------------------

' <*■ п кЛ*о

На правах рукописи

НАЛЕТОВ АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ

ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИИ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ, ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ (на примере технологий переработки ...........горючих ископаемых)...........-..

Специальности: 05.17.07 — химическая технология топлива и газа 11.00.11 — охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

А В Т О РЕ ФБР АТ

диссертации на соискание ученой степени ------ДОКТОра технических наук

.........- —ДОоскра — 1993-------------------

‘ Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева на кафедре химической технологии углеродных материалов и кибернетики химико-технологических процессов.

Официальные оппоненты: академик Международной инженерной Академии РАН, доктор технических наук, профессор Тимофеев В. С.; доктор химических наук, профессор Тарасов В. В.; доктор технических наук, профессор Пегов С. А.

Ведущая организация — Институт горючих ископаемых Министерства топлива и энергетики Российской Федерации г. Москва.

Защита состоится , у 1993 г.

ъ час. в ауд. на заседании специали-

зированного совета Д 053.34.03 в Российском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева по адресу: 125190, Москва А-190, Миусская пл., 9.

С диссертацией можно ознакомиться в научноинформационном центре Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

' Л. В. НИКОЛАЕВА

оьуу ЛАРАІГТЬРЛІП'ЛІІА РАШ'Ш '

Актуальность_Г!£Оолй»!ы. Современное состояние разработок & области охраны окрука*.ц,ы1 с^ды и создания ресурсосберегающих технологических систем сйид«'ю^ьсгь>от о не а сходимо ста совместного рассмотрения технологических чбьеьтов и акссистемы, ьнутри которой они ^нкционирувт. В настояцо-е время можно утверздать, что технократический концепция в области технологических разработок не согласуется с законами функционирования биосферы - глобальной экосистемы Зб(лли. Вследствие этого на ее основе неьозмолсно создаю методологию построения ИКОЛОГИісСКИ соемест имых технологии, опре-ДвЛЯЛЩуа Т6ШСД0ІЧІЧЄОД .V ПО..Иі:псу. Іу.НОИ ИЗ частных сторон ОТОЙ политики «вляется, например, набор ассортимента продуктов перера-Соїкк гсреск искспагягіз*, ро^мьттгоя ч-^унологического пронесе», который В настоящее ЬійМй онр'зделкется в большей степени потребностями, нежели око.іогіі'^есіши совместимостью. В результате биосфера насыщается не сбі потаенными ей соединениями, приводнивші к .пагубным эко-.оглчзскпи последствиям. Необходим поиск альтернатив, которце бы привели возрастающие потребности народного хозяйства в соответствие с законами эволюции биосферы, что требует разработки фундаменталыилс осноз техногенеза. ■

' "пг ' ' ~ ‘

..: ■ - !: л;: ПО у. ■■■Л - . . г ' . .' . :' ' •' ' -

;■ ,, .1 :> :о.. ’ * ■

!!| . .. ' ■...Н. 1,; о 1 .. о I ^ и-|;'(.

кого и топливно-энергетического комплексов.

и':ль_1.^оо'гь - разработка принципов помроеник улологичео;»-;' ооьм^стлиых 1«ха.л<д нчиски.х систем ико технологии) и выбор на их основе приоритетных направлений в области переработки горючих ис-коиаемцх.

!'.гд тянир. технологии, иродуК'ти ко-

'ц.Ц;л а . ЬС.. ;':'Г ;; «1 Ч.. (М0.,0;М к'Ом': ) , рО|>М-ч

а организация телии>ю1»ыеслй1 о чаю.и ьч -• Ч‘1У 1 иос..;и;

Ц.1 л ;,-;-Л . 1; ' ,;,Ч КОИЧМ ; ;1 ^ 1 ■; , 1! е'летемы.г!

( рГ:--' ’••••.1'.ни "р! >ч)'1П4'.Г1 : IX г.. с) И .’•НН СПМП.'Л.ЦНН Гл;^[;1'ИИ

(Г. и ^.Одумов).

Цель работы достигается решением следующих задач:

- выбором и обоснованием критерия экологической совместимости технологических систем;

- разработкой методологии опалила; синтеза и проектирования

ресурсосберегающих технологических систем в условиях заданного ассортимента продуктов; '

- разработкой методологии выбора экологически целесообразного ассортимента продуктов;

- разработкой механизма выбора приоритетных направлений в технологической политике на примере анализа перспектив развития промышленной энергетики и химической технологии горючих ископаемых;

- разработкой стратегии построения экологически целесообразных технологических систем; ........... '*

- проверкой на ряде практических примеров основных теоретических положений и выводов. ;

Диссертация выполнена в соответствии с государственным планом научных исследований "по естественным и общественных наукам на 19Ьб--1990 г. (проблема 1.3.7 т.У "Важнейшие экономические проблемы"), согласно Постановлению Президиума'ЛИ СССР, ГКНТ СССР, ГОСПЛАНА СССР № 17Ь/43У/1ЬЬ от 1Ь.10Л9Ь6 г.,а также в соответствии с плано». ГКНТ СССР проведения научно-исследовательских работ в области автоматизации управления научно-техническим прогрессом в экологии (Постановление ГКНТ №104Ь от 14.12.1990г. и №976 от 26.06.1991 г.).

В выполнении указанных научно-исследовательских работ автор принимал участие как научный руководитель и ответственный исполнитель ряда тем. - - ..

Научна^ новизна состоит в:

- разработке методологии создания совместимых с природой технологических систем как по ассортименту продуктов, так и по принципам организации технологического цикла;

- разработке принципа построения технологического цикла на основе закона .системной организации организмов;

- разработке принципа выбора экологически целесообразного ассортимента продуктов переработки горючих ископаемых на основе эволюционного биологического принципа стереохимической комплементар-ности;

- разработке механизма построения экологически целесообразных, ресурсосберегающих технологических систем па основе синергизма технологий, устанавливавшего оптгмяльнчй уровни» комбинирования при решении компромиссной задачи: ассортимент - затраты;

- разработке новых, нетрадиционных решений в области переработки горючих ископаемых для целей химии и энергетики. .

Автор защищает: .

- новые фундаментальные принципы построения экотехнологии, а именно: принцип выбора экологически цолесообразного ассортимента продуктов и принцип организации технологических систем;

- методологические основы построения экологически целесообразных, ресурсосберегающих технологических еистем{

- принципы комбинирования технологических процессов и систем как механизм реализации технологической политики в области создания зкотехнологии;

- алгоритмическое и программное обеспеченна построения технологических объектов с высокой степенью организованности;

- новые способы организации ресурсосберегающих систем получения фталевого и малиинового ангидридов; -

- рекомендации по практической реализации принципов построения экотехнологий, в частности, по оптимизации тепловых ситей Сумгаитского промышленного узла, по концепции развития КАТиК на основе построения комбинированных производств, по выбору проектных предложений экологически чистых теплоэнергетических систем и ресурсосберегающих химико-технологических систем.

Жичный_вкладмавтора.

Разработал новое научное направление построения совместимых с природой технологий, включающее:

- методологии аналила, синтеза л проектирования ресурсосберегающих технологических систем; .

- принципы построения акотехнологий; •

- доказательства возможности решения частных задач: ресурсо-

сбережения, экологической чистоты и устойчивости - в рамках общей задачи; , -

- банк экологически целесообразных вещаете и экспертную систему выбора экологически целесообразных потребностей;

- алгоритмическое обеспечение построения высокоорганизованных

технологических объектов*, .

. . - ряд практических задач и рекомендаций, а именно: использование повышенного давления и рекуперативной газотурбинной установки дли пгпишания ресурсосберегающих показателей технологических сиешм по^-чошш -улдлеиого и щиоинового ангидрида и; рекомендации по «пинию кгг;|,т. г.чоонсугггпчси’юис си«г«м с олокоц селективной

каталитической очистки от оксидов азота и по перспективным, экологически целесообразным энергоносителям! рекомендации по оптимальному комбинированию технологических систем газификации бурых углей и производства спиртов и рекомендации по оптимальным тепловым нагрузкам. Сумгаитского промышленного узла. '

Практическая_ценность работы_состоит в следующем:

- создании банка экологически целесообразных продуктов переработки горючих ископаемых} .■»

, - разработке алгоритмического и программного обеспечения построения экотехнологий; '

- выработке рекомендаций по выбору приоритетных направлений развития промышленной энергетики; .

- выработке рекомендации по совершенствованию структуры тепловой сети Сумгаитского промьшенного узла; .

- разработке концепции развития региона КАТЬК На основе комбинирования газификации угля и производства спиртов;

- разработке проектных предложений по созданию ресурсосбере-гаюидах, экологически целесообразных технологических систем в отраслях топливно-энергетического и химического комплексов.

Апробация работы.. Результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции ’Проблемы использования яторичных энергоресурсов химических предприятий для получения холода, тепла И электроэнергии’Чг.Ленинград 1У79 г.), на Всесоюзных научно-технических конференциях "Сложные химико-технологические системы "СХТС-2" (г.Новомосковск 1УЬУ г.), "СХТС-3"

(г.Таллинн 1УЬ2г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Математические методы в химий ШХ-4” (г.Ереван 19Ь2г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Методы кибернетики химико--технологичееких процессов КХТП-1" (г.Москва 19Ь4г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "СХТС-4" (г.Одесса 19Ь5г.), на научном семинаре в Московском энергетическом институте (январь 1986г.), На Всесоюзной научно-технической конференции "КХШ-2" (г.Баку 1У6Уг.) и "КЛТЛ-З'Чг.Москва^ьаг.),на Советско-Американском симпозиуме по энергосбережению (г.Ялта 19Ь'Ьг.),в отделе охраны Природы, Мирового океана,Космоса и Арктики ГКНТ СССР (декабрь 1990, 1991 г.г.). ■ ’ ’

По результатам диссертации опубликовано 30 работ. Получено 2 авторских свидетельства. .

Ст{£>нтмра и обьец диссертации, ^'иссиртац'я состой? из в веде-Тмя-," пяти глао, гинодой, р-гкоизндациН и приложении. Спа содержал 449 страниц ос15о£.н>/го машинописного аекога, 56 тайглц, ?б рисунков,список литератури из 261 названия и приложение ка 29 етранипах.

. осишиоа щтшиш гдьоты

Глявя 2 • >Соотпя»1кг?_сспроса._создангф ПС?УПС2с,?"Е"Гг1?:и2:„ технологических £г*с!ом_

В этом разделе представлен критический обзор современного со-

wawf^k. **\J V# »* tth pw **., pv. if С W4* fjij i СЛГ^ЩПЛ I О JvltW'i О» Г**Ч . i aCOl«U i kjC

::u вопроси и оСосии^шшм к^/лчориьь длн оценки убсуусо^чйн-с-

гающих мероприятии. Из двух типов критериев, оснешадаых соответственно на формальном (окано",плеском) и фундаментальном (содержательном) подходах,приоритет отдается фундаментальным оценкам,н осНопс которых лежат обьективныз закономерности построения технологических объектов. Ькономичзские оценки имеют Специфичзскйй характер, ориентированы ha существуйте потребности обществами формиропанин которых практически по.пностм .'тнорнрустся н&коплетШ экосистема-км гв1/.ч*/»»«оикый 01шг {wзактял.Веледетвие агого,согласование потро-CHocTfii» 'can&ftioiux с результатами технологического процесса, необходимо осуществлять на основе фундаментального подхода.

Среди критериев, отражавших фундаментальные закономерности превращения Бегстве и знергии можно воделкть термодинамические (эксергетические) и информационные. Применение зксергетяческип критериев предполагает оценку величины эксергии технологического потока, характеризующую возможности его использования в технологической системе.Отсутствие прогнозирующих свойств; заложенных в исходные критерии, позволяет успешно нопользобвтк «точ* подход лмиь Ия стадиях анализа технологических процессов. В своп очередь только s-ехнолсглчесаал система. обладает устомчяаостью и способность» ■ к развитий. В основе ее фунпшртроваяия лежат такие понятий кяк ыакроскогшчность или целостность, структурная (топологическая) организованность т* упогпдоч'^иог-ть ос зявмоится. "

ОТО обстеятольстно треб>ч;т ЬЧф&меЧИА Общих И СШНУфМвСККГ 4у;ивдш отдельны* элементов и системы в целом на основе аф[.ектмь-Ного сочоткния термодинамического и информационного подхода.

Анализ еущо-ствуклдого состояния вопроса экономии материалы».у и энергетических ресурсов был ирооеден на оснопе теории прообрако-ваний,позволяющей вьщелить в качестве приоритетно направления.касающиеся принципоп создялия гибких овтомятиаирораяних пройзводст-

венных систем,мембранной технологии к комбинирования,разработка которых наиболее существенно отражается на темпах научно-технического прогресса.

Рассмотренные концепции систеиного подхода к решению вопросов ресурсосбережения позволяют сформулировать методологическую направленность работы.Объединить частные задачи ресурсосбережения в общей постановке задачи возможно только при условии рассмотрения системных свойств технологических объектов. Большинство исследований с этом направлении носит чисто эмпирический характер^

В результате сделан вьшод о том, что в проблеме ресурсосбережения,как о теоретическом,так и в прикладном пляле,имеется целый ряд неразрешенных проблем, в первую очередь,методологического характера,связанного с качественным и количественным аппаратом построени. технологических объектов с высокой степенью организованности. Решению этих вопросов посвящены ряд глав в диссертации.

Глаза П .Экологическая уелесод')рязность_тех^галоги_ческих_ систем_

' Данная глава посвящена методологии решеннч задачи построения экотёхнодогий. В целом проблема создания экотехнологий включает два аспекта: количественный^ то есть определение пределов 'антропогенного воздействия на экосистему и отдельные ее комплексы и качественны т.е. определение правил выбора совместимых с природой продуктов и построения технологического цикла. Первый решается на основе кемпле кса работ по устойчивости, мониторингу экосистем и экологическому риску, второй - касается непосредственно принципов построения экоте хнологий, что н определяет место предлагаемого научного исследовали Единственно возможным путем в решении поставленной задачи явля ется обеспечение единства в принципах построения живой материи и технологических объектов. На это указывают общие закономерности в построении различных уровней материи в основе которых- лежат определенные типы симметрий.

Проявление свойства симметрии на биологическом уровне позволяет обосновать структуру белковых образований, а фундаментальные и субъэлементарные молекулярные биоорганические блоки объединить в единую периодическую систему, подобную периодической системе химических элементов, '

Общим для обеих видов периодических систем является то,что он/, имеют предельно симметричный (цилиндрический) характер. Таким образом, симметрия как общая основа № строения живой и неживой материи свидетельствует о необходимости и достаточности,п, следовательно,

_ у -

об обоснованности использования критерия экологической целесообразности для любих технологических систем. Ото определяет технологическую политику а области природопользования (стратегии природопользования). .. _:----- - —

- В качество приложения рассмотрели воироси экологически чистого сжигания топлива. Анализ ,иапри)«;р1 суьрствукадо тактических приемов но нейтрализации газовых выбросов иро.чшлешш авекгросташый сви-детолъствует, с одной стсрини, о перспективности использований шпе.-дитических систеи ддя нейтрализации вредных вибросос («#Ъ; КО* ) - с г.с'/.гльпо',/ масштабу, а с другой - о иеБогаолдасти решть треднцлон-ит-'К нодесддои сур'Агегчгчес*/» проблему - соидвшя экологически цв-«ееоооразноП энергетики, в результате чего- акологиирлииР к^сг.с

ПОПТОЯИМл I’"ГА’„п. '

г**»ен!г8 г£;£л-~ а^лт^гичгсю'.-гангичвского плана помещены хсетг.ертгц{ 15 пятая главы ДОССврГВДШ, '

Тлдь-а Ш.Основы_соэг<4шц Ев£УЕс2с£г£е£аЙиЩх-'г'2».10й°£иИ?21<!1х-спст£м_с_эйдй«Н)и 2СС0йтиыэн£0М продуктов

Методологической основой раздела является разработка теоретических основ информационного подхода к описании структуры технологической -системм. .

Информация ьисгуппс-г с ьушок сторону илх мера огришиншосгх и;;) ьг!. &, с дру,'ч.1 - киг нера у порлдочеи-тстрка ергдки.йогзж-* Нчог:-., чго ноаиольст сокисстить процесс ппочклнроььник с об-чгй те:-:-разкити.ч л;:'-! х

В кач^«5сс ой1ок;.:; ксслбдо циник бон взят ка;<5о’с«? счшшк клгугс |‘П1 тем - хкп;-.ко—?о:-;;ологическ)!е системы' (УШ), Использоьание им^ЯР* ;'.1:;;.;им!1:5го подлом поэьшшет и*» стадии ии}лриг.ц!шннога описания аи^<^п:а, оспине и сих^фтесчш функции ео эчемзчгсь, г.глодстыт чз-гс к&ордкньщ«и легальных, задач закладывается в исходные постулаты’и общий критерий организованное1» ХТС. Испиздзлссгаз ьерсжиюстдс сценок, «грпкаш'до ьозмекпуе алмериатиьи и сугжмцш аК, поэьо--/кст ориентировать методическим аппарат ны прогноз перспективных технологических систем. • .

Разработка теоретических основ информационного подхода к описанию структуры и свойств Х1С включает Бииор я обоснование много-У1йд)Н(’1>иго критерия прганкювыиюеш У1Х,, анализ его йзаккильязи с [,«суреооберои'ьалцИЛ'и пок<*:ш««ушн систолы, выработку стратегии синтеза и проектировании рооурсосОерога.оцлх тзмл'ыс.'лчеоанх систем и прыми-изсксю су. испи11 лап>;<; д•:■„ |?..нлр<г'п:их ,Т1.лН1;лог.1ч«5сйих систем..

В исходной постановке задачи ХТС описывается как информацион- .

Нал система с двумя видами неопределенности; неопределенность топологии (структура связей элементов) и неопределенность организации химико-технологических процессов (Х1П) - элементов системы. Оба вида неопределенности или неупорядоченности раскрываются в результате решения двухуровневой информационной задачи, которая отражает существо информационного процесса. На макроуровне раскрываются неопределенности топологии ХТС, а на микроуровне - определяются параметры организации Х'Ш .осязанные с их конструкционным оформлением.

Описание неопределенностей -’суть возможных альтернатив организации ХТС производится на основании модельних представлений, преобразования шенноновской информации (микроуровеиь) и стохастической (не шенноновской) информации (макроуровень).

На макроуровне информация выступает в виде возможных и взаимоисключающих состояний (альтернатив), которые являются следствием преобразования различным способом потоков в аппаратах.

Выбор единственного решения из числа возможных альтернатив характеризует процесс упорядочивания информационного потока, в результате чего реализуются потенциальные возможности к превращению, заложенные в исходных веществах. Уменьшение неупорядоченности сопровождается затратами энергии в той или иной форме и получением определенного количества информации Л.

• І„*КІРі6>рі (1)

....- іч .

где К *• безразмерная положительная постоянная}

рі - вероятность і -того состояния технологического потока, причем 2рі сі.

Для количественной оценки вероятностей рі и выражении (I) использовалось распределение Гиббса. Величина К имеет как физический, так и технологический смысл. С одной стороны К по своему физическому смыслу есть объем фазового пространства макросистемы, характеризующего весь объем выборки. С другой - К характеризует фактор затрат на организацию процесса (аналог неэнергетических затрат), только не в денежном выражении, а в виде количества элементарных упорядочивающих операций. Эффективность преобразования информации на Нижнем уровне оценивается величиной информационного К.П.Д, ( ).

Информация на макроуровне характеризует возможные альтернативы организации топологии ХТС. Для этой цели процесс представляется как замкнутая'термодинамическая система, средний энергетический уровень которой определяется структурой связей его с другими элементами и

параметрами входных и выходных потоков. Возможные изменения среднего уровня анергии при неизменных' параметрах,например, связаны с изменением топологии АТС. Количественное описание всех возможных

г.глулгштов топологи:; осуществляется на основе макроьнтропни

9

Нм в- £ П; & П;

- Г* ' а

где П^енр^А^/ЦТу) - ъесовои коэффициент в шще вероятности

флуктуации среднего уровня энергии ^ -того Х'Ш;

а Стш] - минимальная работа (аксергия), которая

неоОходима, чтобы обратимым образом привести информационную систему. отображающую j -тий процесс к равновесию с окружающей средой;

ЦТ$ - уровень анергии л‘№ как единого дорого, игравший *{юль уровня отсчета.

В части качественного понятия информации как меры организованности доказано, что создание организованной л'1'С должно рассматриваться в двух аспектах: на верхнем уровне - максимизацией макрознтро--пии согласно (2), как следствие нулевого закона термодинамики, устанавливается максимальная степень согласованности отдельных процессов в системе, а на нижнем - максимизацией устанавливается ма-

ксимальная степень организованности каждого ее элемента. Обе тенденции обьидинены в двухуровневом критерии организованности •

3

1е = ~ V ~..............

2 П; Ь:

• •• 1" .. ..

1‘Ао ил^*)рял\и1-иный ii.lt .Д.;

т 7 . - реальное и максимальное количества информации

-1НУ- Ч , -1Ч,Г0 л'Ш.

. <3

»ШЙ ОШШ^ЫЦ/Цу (•'! I' .-даГ,;/ Ы}<;Я

организованности тохнологическ^го ооъекта в целом. .

В соответствии с законами системной организации организмов и иьксшлизнцйи энергии, характеризующими функционировании кпвых систем , мечу]^ ШПСаЗИТС-ЛЯ ЛИ '.р! аПИ.и'ьгННюи’!..'. И ЧЫ"ГНЫ.-.!И ГОЬ -К1Н Чиииы ресурсосбережении, устойчивости и ма 1Х1П‘Но;-ти ;и!еетсн памми&н КирреляНГ.й. п 1',. Кн.шао , П'и. 1'<т.*Н К..ррО'.ЛТНЯ существует и

мь^ду ."1 и?, г и.^'кзаь ,4п/, и | а!,' ; и. I 1 риыи^.впнн! <’ти

юхнологичпской системы. Связь хп|а!«с‘гисп;к организсвгшисти с по— крэптглгм ресурсосбережения и мллооїлодкоогь» рассмотрена я главах і і !і 1У. ї> длиноіі главо акцентировано адшманиз ип связи оргшшзовг-Ч-«ости с устойчивость» технологических систем, определяли?!;; их синср-гетичесюю сролсіаа, •

Показано, что стационарные состояния, характеризуюче организованность спстсын являются одновременно и устойчивіми состояниями. ■Устойчивость, кэх и организованность имеет смысл как на микроуровне (отдельного л’ііі), так и на макроуровне Ь\ТС и целой), что означает ::оррсляцию устойчивости с топологией система. Повышение устойчивости систему связано, таким образом, с реализацией Функции управления, которая передается самому объекту-путем повышения степени его организованности. . ’

В отсіі связи можно представить развитие технологической системы а соответствии с тенденциями повьмения ее организованности и устойчивости (рис.1), методически характеризуемыми процедурами ближнего (синтез) и дальнего (проектирование) прогнозов.

ВекпРАІВИТЯ1 ТсХНВАОГЩ'сСЮН снеге ни

Развитие те* тоги-

4ТСЛГІ СИСТЕМ (/>ОМ

Рис. 1 .Развитие технологической системы. шгннс оргвмзошмег*)

Переход от первого уровня ко второму можно классифицировать как целесообразное расширение области допустимых значения. Переход от второго к третьему уровни можно классифицировать как макровоз-мщение.

Таким образом, можно сделать принципиальный вывод о то», чіго Следуя ЛОГИКе Построения ЖИВОЙ Материи, ТехНОЛОГИЧесКИО СИСТемЫ В' соответствии с общим вектором развития (принципом построения) достигают наибольших ресурсосберегающих показателей, устойчивости и управляемости, как следствие решения единой задачи.

В табл.1 приведены достигаемые показатели экономии материальных н энергетических ресурсов для ряда рассмотренных ЛІС. Принципиальным является то і что подобный под/.ид позволил создать не имеющие

Г’’г.бли.;.' -

Ькономия энязгии за счсс оргсшасции эаиинутого энергетичесято :"•• и .пополнительно;: вьграоо?м' цверги* ‘.г- гг„у,т. ка один агрегат в г;.

Производство слабой соткой яхглочи Ад~72м -.одна техиодогичьск^я лини*^ !Прокзводг.1з.) фг 1 ангидрид 1; у*. : - )Г V. 11, 'кЛ-' ‘ "■ : 'Юг-:.; ".ТНСЛ ~ ;.’:)соб)

^1а счет организеики замкнутого Дзпс;ап<талЕ.лак г-нергет^чёского икк-;а " ' !3а счет сргши: -1цикла . ; - ■ ^ ,• - Пег:.. ££-' ' г:.!л£ль- •гргия

Ькзномия сырья Самм/.ька; ~ ' 25?Е,с сг/г Ьлектоознс$ гля ...а '

сто эквивалентно зьонакх с*,.- чст.оэкергия -рья »лркродный гас/ 1727,1 Тсплиг-о V г. иро '. г -■ Ь. ; *'' П оэкср-

•гсдхива (природный газ) ~ ■ :с&;,о {

олектиоонергак и хододг - »,С

Итого: Л7с,Ь 1727,1 С ^,2

Всего на один г-грегат :: гад-.: сЛЬ.Н

аналогов технологические системы, которые из традиционных потребителей анергии преобразуются в генераторы энергии, полностью обеспечивая собственные энергетические потребности. Два способа защищены авторскими свидетельствами.

Глава р\Выбор_экологически уелесообразного_ассортимента

Основываясь на экологической целесообразности, как стратегическом критерии природопользования, создание экотехнологий связано с также с выбором биологически совместимого ассортимента продуктов.

Ьто достигается обеспечением преемственности в описании способов построения биологических и химических (биохимических) структур.Основу для разработки принципа экологической целесообразности выбора ассортимента продуктов составляет известный в молекулярной биологии принцип комплементарности (дополнительности). С привлечением необходимых соображений о симметрии этот принцип выступает в качестве единой основы - как фундаментальный закон, всей живой природы.

Основой выработки механизма построения экологически целесообразных продуктов переработки горючих ископаемых является общность элементной базы всех видов горючих ископаемых и живых организмов.

Использование общего пришита комплементарности целесообразно лишь для высокомолекулярных соединений (например, белковых структур) Применительно к окотехнологияМ необходимо рассматривать модифицированные его трактовки, а именно: предельный и вырожденный случаи, которые и составляют существо предлагаемого подхода. В качестве базовых элементов были Взяты С, Н, 0,М ,5 , 1Р). Модифицированный (без наличия специфических связей) принцип комплементарности может быть применен для двух элементарных структур "'Г/ (комплементарных друг другу) с одной компонентной связности. При отом

В качестве остовов была, выработана известная в биологии последовательность ( 1= 1,4):

Боковые ответвления SJ и iSV в выражении (4) для которых справедливо Sj^S* , образуют следу^вс/ю каноническую последовательность на базе элементов С, Н, О,N , S :

продуктов

Ы * и

где 1^1 - линейно ориентированный состав.

(4)

1&)

- 1о -

С НС.с-; С, Н К; сГ.Н-/!г/’« ГТ,И

В:>нт;'>,пейс14»ия -**-/> доьчкИ'ьь'л.'.: -‘а '■1 >• ь и.-ср^-дол! Uih.il н <\.и 1<,г.>и ■

1Мл ОргтНШЯЬШ/йаЧ.'К 1.1м,’0;<дН!1Х К' Н>алСЛ1 г:п.’у СВ*|аеИ П(ЮДо/и.(.и\ '_СТи(!-. !>.

. Ь ВЦрилДЫШО!! 1’ЛуЧ!1<; (,!{<;;: оиг.л,: С V . Я; 1 Юл С.-А:,:1Л!!:ЯЫ1! ) СМС-

[’> ■! ['&ЧС ;,м1!|1\ч‘л сп р симметричную си и»(.! о- >:нда:

О *уЛ { /' Е Л') ч'<

Соединения типа 0^, Й2 ,Н-, 1мьносоед1Ш«лив на и и р.| ‘.и'.н'ип. ■*‘лэо!*чх а„о!ь:нтг р ) но ми4',,"1' йцгг. нчтйшнхз тированы на основе общего принципа кошыемонуарнос'г.» >; 1.ГГ, 1*<*я« 1.«кац,«Л. !!гят(,«у, и^длулируя самокомоиекет-арноеть ол омойте и £о;М} > используя сионо ь» си!'!1лт-рии, можно заключить, что соединения 0,представляет теоретический предел вырождения принципа коню^иетарности и формируют в данном случае среду отсче га или окруланио'ы среду.

Соединение Н.; не входит в сраду отсчета, поскольку водород является членом носледовательнисти (С), образуя донорно-акцепторние еияаа, лежачие б ссн«<вк саошфнюских взаимодействий.

С точки арения химче.скои Темюлогии переработки р«1»лшх иско-

Н,1(:!М{Г ИН’ГерОС Представ ’•ЛЬТ СлуЧоИ (V).

На основе принципа окологичбсиси цеплсообрнзшили шЛц.» иесор-тимеша продуктов раараОетана окснсршая еигтема, которая нклнчает ииаяание банка экологически счикос'.аипм ьеществ - продуктов тех но «о-

ГЛЧ^СКШ'О П{Ю0С*1> !л-!»'(/иЬс:ЛИ!.: ИХ ПО Г11Ч;.1гКЧ1/* 11ИхигхМ** -• Ур'-'Ь-

НА,4 И }Щ:<Хн>Ч &у Щ./ЛШ ПЫ |.ОМг:М1Й. Л (.11 Л* |{!м;1 >1 Мг-”'0 и'УпШМО

^«^3|/а.0иТ£.};Л1п1 опги*.}иьч.«; с-л/л^п г< ь'-п, ч'но инчегь ы. •

онстичеоких правил, формирующих акенб^шуа) > цеш;у. аома'.мш }.у»1,'л»-(.ч ига.. Wil.ll при.Н!!И11..м, >ЬГ,Я!!Г.||[11М ЯПрИирИ ОрГШШЧеСКИ ВСЦ50И*Ь На-

,>>и1о“'|'йхн;(Чи(:г:.1;- нр .гр<ч-о и | о.ши общ<..1 аын:» ты оя^с

Бзнв аа основу пять остины* олес^и оь и1, 11, ь, и ,£ ,, ечсги-

шпилях всех нидов горячих иекояаенпх (твердых, жидких, газооСрал-шге) , можно ьцдыыгь три 1>ч1Г>М0«:Них уровня соединений, ЙВчЯЫЦИХСЙ

;? -I ом: Г.1и1 д'Ч».* Ц" Г'.у ;:ТРМН '1Ч;Хи^ ПГЛ'П.! »

* -- 4.чл: ^пНч-пиП УЛ: и Л/ '* ^ ил . I й'> С.'

• Н»' 1ОЬ.и; <К*Н^ННЫХ ;М ^ г/ У’ ^ V*'.'.; .

II ур'Л)иН[. - си.'-:'1.и; ir.ni гл'.:;. <* - *• £ !ку -шрпая {«•рьмлй

В качестьк Ь[ (ио.^о.п»»; ч м.Ли Н'..-'.и^л.иь Гьмикь;-{,■. 1±>).

Ш уровень - С.'Г:Д11И|.Н;1Я ТИОа 1^6 Ш.-Лпйу;1,»рНЗК !'.(■

мула З^О'/Ж') , хйракторнио, как-отличалось ьше, Для ыо-

^екуяярши) еяюлогии.

При вивере: ПТру ]'..:1'11Н р/ОЖЛШЯ 0‘У 1)г1.;,Я| СлО-^еТ КОНО.НСТВСВ&ТЬ-

сп двумя правилами;

•- нецелесообразно использовать технологии, основные или побочные продукты которых не пололи и банк экологически целесообразных веществ;

- исключить преобразования по горизонтали, то ость в рамках одного уровня, как проподимне заведомо с завышенными энергетическими затратами, и использовать преобразования по вертикали от низшего к высшему уровню 0 соответствии с принципом повышения степени организованности материи.

Результаты разработки пошли в итоговый документ "Экологическая политика России (раэдшь. Стратегия технологической политики), имеющий статус рекомендаций. ■

Использование ограничительных правил, приведенных выше, позволяет сделать вывод о том, что спирты, аммиак, метан и другие продук ты, которые содержатся в банке экологически целесообразных всп;естп, являэттсл с точки.зрения совместимости с экосистемой желательными продуктами технологий, на которые могут быть установлены "мягкие" нормы но допустимым концентрациям в окружающей среде. С привлечением дополнительных условий по экономической объективности, в частности, использования спиртов в качестве' прямых онергсносителой (см.главу 1' эти правила определяют политику инвестиций в приоритетные направления развития топливно-энергетического комплекса.

Одновременно показано, что природный газ не должен являться ск рьем для получения таких экологически целесообразных продуктов,как аммиак и спирты в силу дойсгпия второго ограничительного правила.

Альтернативу современным крупномасштабным агрегатам аммиака, в частности, составляют биоюхнологичвекие способы евлзывонил аэотг а исходным сырьем для Получения спиртов могут быть либо попутные газы смежных производств, либо уголь, подвергшийся газификации.

Показано, что использование спиртов в качестве прямых энергоносителей целесообразно проводить через стадии конверсии их до вод| рода, который, следуя экспертной оценке, не должен получаться нуте; электролиза води.. Ото обстоятельство позволяет совместить экономичность транспортировки жидких энергоносителей - спиртов с экономичностью использования водорода п качестве энергоносителя. Последнее подтверждается и экологической цел''’сообразностью.

Гл;ша У .Стратегии созцыщи_,

Зкшугцпцсга.и^поеіл^\'^щик систем„

-- — -Дашшії.раздел і.« ви^ноогку М'шшл&г.ь її ссрагтм..

Щ;і!і,іїІі,> і.еи:М‘.і‘., :.ип'</.'1н^(.їл''гсп0тчк фуНКШІИ- В. ВОіІрчСиХ О.’іс?!:Го ■ їйХ-іс.' и с) •»: (:ег.і;оіч> ьы і с«и :* і і і ^ о ы..’ іпи

С і,:"% ■ ^ііі.'ИНО пдін номСиНпроааини по іюі-и ; її і', ииниїт, 'ин л>с-.-

і-ь.ит і. и; ь.іко ііііучії.ук- '.'ічі[.(н, а-' тютап ;:.теї поиск ком-

промисса между рь&шірсшхн іісі’Л'іл'.іілонтв иро.чукч'Ьіі і-.іі: ізуь'ііїі мі: м.-:і'іи.і;ти ■}.іч.;і:і:ил .-;;отси їпнрояод отходов ь аышыи*.

ііродуіЛі* и^.гу^угйь і.і.'Щ її.' лі ;';і ..Єііі'» ■

и затратами на достижение ОТОГО ИЄООр'іИМі;Н'ій.,с:і2іі.:Уі<Ііі.Н'.;і С /;-Н‘ЛК,;ь :;;:::ап".г<»леи і*»и умсоч-с-рсг.л**!*в ч. н частости, ьнергосбережения. Раосматриьаи алі.'.^ц.тїі'чмм !»«<•.«[,і-и;, писанке ік'їтж, пс-

казано, что повышенна органиуовишюсти технологической системы езл-зано с решением ю/ынушиссниИ задача: "алсортмен? - затраты", уста-иаолившиїцим оптимальний уровень комбинирования отдельных технологических'уллоа (подсистем) сложной ХТС. На примаро произвольной ХТС были получены инлчения стоимостей.(не а денежном виражений) - суть множители Лаграша в исходной задаче поиска минимума затрат на орга-«азамяи си'.‘теми. Общим для всох мколлтело.Ч Лаграща, отражаюіцих сто-имоі.-іп мроме^уточнш и ьыкодныа ноті,і;/ііі яьлястсл комплекс вида

/Л/ ' Л і * і І

]*. ..

V р?у /--<-7 ((,)

4 С О-111 НЬ Л НьЦаН МІ1 о<т!і\‘ІЧ“Лсі V» Л \

лу . .

//•: - екСиьоіі нокі^иціі'-И'і / -юі о’почока / -той нодинетшш ] І \ / *

; -. . • « .

■■ [акп;(/ а,г7{ііГ ЛЯ Орі НШі^ІЦІїК: / - ГОҐи Ііи'Ю/ііі }і і -ТО И

ПОДОИКТЄїЛЄІ ■

У її} - СГчаісИЬ *Ь і <НС ПИИПЬіИЧе СКОРО СОВврШеНС'і'Ба } -ТОГО Преоб-

(. с/ * -- V .

{'^..К. ЬНІьїл Ь ^ —‘І1'!М *0 її І о . '

З'м«;иьи.еіше стоимости зи-ц.ьт ц« -річіїіи .г-іки. нроіК-іісои б чйолсі.-,ь сйпсапо а:

— умсШЬи.І£И;ІЬ!.} р'ЬіИЧніІЦ /7^ ;

ї.і^ І. ^ 11 і 1' - ї'^і Нї. =11 і 'и‘іііи \

— о У^;.‘ІПЧіЛіИ.^[у( [!ь - і V і Ч и ї і г і .

С “

ііі.с-идліііі ншки; ЦіИрек.і ї'“’! В ііп і ерйтурс . ііьроиО уі-і». иі'.ч,- «:внла

Ї'.Ь і: уБОЛП’КЛШЦМ Піц. ()І (:'1м:.,'г.1Х іі’,..ЛІ'-;.;(;■;(!, Ти ОСТ!.

с во^кожним наличием н систему нап(».,яі.іиіи. а* іі'-Ь1 і'р--н»шх і. ■

ресурсов, способных компенсировать увеличение затрат на организацию процессов.

Второе условие связано с разделением потоков и продуктов в одном элементе и переходом к комплексним,многоцелевым процессам и система.».

С повышением степени организованности повышаются и ресурсосберегающее показатели системы,вследствие чего создание совмещенных ХТО и комбинированных технологических систем представляет реальный механизм создания экологически целесообразных технологических систе*

Первоначальной альтернативой является технологическое решение -вариант комбинирования, полученный на основе эвристических правил.

В дальнейшем реализуется методологически!! аппарат построения высокоорганизованных технологических обьектов.

Методология создания оптимально организованных комбинированных технологических систем включает разработку принципа оптимальной организации и стратегии решения задачи, а также практическое их использование для конкретных технологических объектов различной степени СЛОЖНОСТИ.

Принцип оптимальної! организации технологических систем отражает повышение степени микроскопичности (целостности) и'автономности объекта и выражается количественно в двух тенденциях:

- увеличение доли макрооптропии в энтропии информации системы Нм і * ,

- \ Нн ~ 2 н"і ‘ - 2 Ъ1/1 "** так 19)

ІЧ ‘Ч

- уменьшении ДОЛИ МНКроуНТрОЛИИ Н'У в онтропии информации .

системы -I . ■

Ам * (4" (10)

* 4»/

Вццеление макро- и микроуровней в технологической системе основано на общих и специфических характеристиках ХТС, выраженных через термодинамические потенциалы.

. Условие (9) соответствует симметричному виду диаграммы распре деления энергетических уровней, характеризуемое наибольшей степень энергозамкнутости. Условно 00), в честности для процессов химического превращения, соответствует Хпри заданной степени рекуперации анергии) наибольшему запасу в системе анерготнческих ресурсов. Таким образом,условил (9) и и и) позволяют увеличить степень автонок ности технологического обьекта и минимизировать .загрязнение окруже юіцеіі среды энергетическими отходами. Оба условия (У) и (10) согласуются с максимумом критерия ['.і) и процедурами ближнего и долънегс

прогнозов.

Для комбинированных технологических систем стратегия решения задачи осуществляется сверху вниз. При этом на верхнем (макроуровне проводится согласование подсистем по экстенсивным параметром в '

..соответствии с блок-схемой (рис.Я), п на питием (микро)уровпе, с у те то ^ полученной информации ~о~ производительности и расходных коэффициентах комбиниро ванной системы, осуществляется дальний прогноз по подсистемам,в результате которого определился режимы работа (ин тенсивные гизряметрн) .структура сппгяіі и конструкционные параметры процессов.

1!цаедеки« подсистем в комЛиНнровлгшой технологической схеме осуществляется п соответствии с принципом минимального оняргстимес-кого взаимодействия и методически рассмотрено в глазе М диссертации.

(ігмнїнННі/СІ ьи у<10рГ.5."ТГ.",е°мпгп подхода является необходимость согласования нодснсгем гп макроуровне пи крагорка :ятреянтр*»іии

где Пт - весовой коэффициент т -той подсистемы;

/у - количество подсистем.

Выражение Ш) отличается от (У) тем, что в качестве макрообъекта выступает не технологический процесс, а целая технологическая С‘/‘<;Тг>«п , предотипинюиая собой подсистему комбинирован!:- "О производит Г*'Л.III,; К п.1-т ко, ЧТ(> для систс.м п:-:по:;о:'и ((«-рфХИчесХОГЛ угС“НЯ;

. гептстл ли к , яо,’::п.шо 'и'г.-1.':к<с>:.!агь '''н^.-^цггрсии;-- '1 гг.ччссч -

\<г.;; г-; ирг р-дачсн' задач и-1, п^тхпнх иг-^н-.ииогких У Г'-г - Лр’’’

<' ь с<Даниил ре-’у.-мл-> гон н сгра гоп;:; се:л;;ч;!л уч-'-гоуроп-

(’('м-н зодочи сохраняется. :-ц< .у а нао-: - -:-г /

'Ч'С1 кесф£'И';"он гч I

Выражение (12) позволяет рассчитать значеній; согласующих к.<;*Ф£иц;:-

/-/м = - 21 Г>п П гр

(II)

■с

/V • / /V

Исходный далше: Материальный и тепловой балансы

Масштабирование и построение диаграммы средних энергетических урошюН ХИ!

[

Декомпозиций и выделение пвазн-замкнутых под систем

Оценка точности декомпозиции (

__________I______________

Расчет обобщенных <{шуктуаций анергии подсистем

1.....ГГ"-!......

Согласование подсистем по условию Нм та*

:1г:::::гт;1гги

Определение оптимальных уровней энергии подсистем

Определение оитшалших согласующих коэффициентов

Определение екстонсинник паряпач'ро» подсистем в комоаинронаыюй сииекм

{уюк-схеаа согдг.поиашд подсисгем и Кимблнпроошш ТЭЛНОЛОГ»!ЧС!.-:КОЙ Г1к‘Т<:!лО .

Vm - базовое значение, заданное в качестве исходного'.

В целом стратегия создания ресурсосберегающих, экологически целесообразных технологических систем была реализована при выборе проектного предложения- комбинированной -системы, - объединяющей газификацию углей бассейна НЛТЬК и производство спиртов (метанол и высшие спирты). Отдельные методические разработки бшш использованы при разработке экологически чистых теплоэнергетических систем (ТЭС) и при выборе оптимального распределения тепловой энергии Сумгаит-ского промышленного узла (СПУ).

Технологическая схпма объединенного процесса состоит из следующих секций: газификации угольной пыли, скрубберной очистки газа от пшя, “оинярсии пксидд углерода, очистки кислых газов от СОр, HgS CCS, снято on »«?тпнолл и ннсших сікір'іой и пргдст»>?л“яч ч «іівиаіорюм виде- на рис.З. .

В качестве первоначального приближения внбрпна комбинированная технологическая система в соответствии с ограничительными правилами совместимости технологических объектов с экосистемой, включающая стадии газификации угля и производства спиртов (метанол и высшие спирты). Ее элементная структура определялась известными показателями эффективности’отдельных ее узлов. Так в качестве способа газифика-Їг,’ТІ г.п ТІОН-І.ЧаТРЛпМ ОКОЛОГНЧ'.-СК'ТЇІ ЧИСТОТІЛ и мчкоиьялыюму значению '!••• срвнгиич) '! другими гліпс'бя?"» ^газификация с нрподпиліплл слоем ~ ілгги под дімеН'.им , газификация я кип^км слое - по Винклеру) о ;с~ .'•■'!'m-i'!oci?oro К.II .Д. пцбр-in способ пыл'’угс:;ы!0'! ім,іификнї&»и по ■!'in'f-c-'iotiRKy. Уп<”’ •иик;гки от ос.нг.ютмх соединении

• •мчім ни наиболее .-іфс':гтшм.< сноообоп мптшіолміоП очистки (лгсіїю?), і проповідегвя спирточ - пі'оі'итним и|'гдло,";ни“н технологической

т.олучешш мутнела и пыси:нк сцм)-,тоз. При рамичпих саріамгах КОмОНПИрСиШІИ.Ч cy'/'f'I ПР!ШО т'.рьир.учт ННТЛЦСИГНЧЗ (режямико) пирометры процессов. Нзпример, первоначальное распределение давлений и

• і- ” Л і' "V ' (' П , О 'ТІ а - Ї? ГЯЯифиКа-

•, ' . '" ] 'і - !■ " .і' „’і 'і: (•'; ' '■’<! у г;'і'р:'Д.Я Н

2Ь,0 МІ а - п отделении синтеза спиртов. Ь зависимости о« -

ния давлений сулрственно варьируют и суммарные затраты работоспособной энергии. На дм&грпшг, средних ин'іргетг.чоских уроглей (рис.4) ви- • . и , ' • . і ’ •••; , 1' •'‘ ( ' ' ‘ Г' »»илип,п^

. ч "• м «^'тн,Фоіш ПЯГІСОШШЄ КО Э(ЩГ«1ЦП«тп *w

покалатидя пятрат т ї т придуши ь і ^ 19. *• ■ - г- - -

Таблица 2

Результаты расчета но согласованию подсистемы на макроуровне

Подсистема! Ут ,кДу>/кмоль! Ут^\ кДж/кМОЛЬ \ 0

I 3061,7 0,3714 1754,6 0,573

П 3227,7 0,3402 1905,5 ' 0,590

ш 350-1,0 0.2ЫЛ 2713,5 0,774

дени данные дальнего прогноза по подсистемам..

Увеличение количества вырабатываемого вторичного пара (Вт ,

Влг - 1 подсистема) компенсирует увеличение затрат на организацию процессов и характеризуется посшениеи степени организованности с

0,7ЬЗ до 0,940. При этом давлении в отделениях конверсии оксида углерода и очистки кислых газов повышается до 7,06 Ша.

Уменьшеиие входной температуры конвертированного газа (Т&хг- . П подсистема) свидетельствует об увеличении количества вторичного силового пара за счет повшения степени рекупарации теплоты реакции. Одновременно увеличивается расход химически очищенной воды (Вхз).

Обе тенденции находятся в соответствии друг с другом.Наряду с этим, из подсистемы исключается подогреватель исходной снеси газа газификации и водяного пара, а также уменьшается расход охлаждающей води.

Подогрев исходной смеси перед конверсией осуществляется за счет теплоты сжатия в компрессоре в расчете на увеличиваищуюся степень сжатия (по результатам прогноза I подсистемы). •

Степень организованности возросла с 0,440до 0,620.

Результаты прогноза развития Ш подсистемы, представленные как на рис.5 "в", так и в табл.З, указывает на отсутствие в схеме компрессора синтеэ-газа и охладителя, о чем свидетельствуют практически нулевые значения отих элементов. Сделан вывод, что затраты анергии на сжатие синтез-газа не компенсируются для заданной каталитической системы расширением ассортимента продукции.

. Этот вывод подтверждает следствие из формулы (ь), когда дсми-ннрукцуь в дшшоц случае рал и в сшшении стоимости пр^цукта играет весовой К03ф$ИЦИ0НТ, СИЯййННЫи с возможности) обеспечении алеугией технологических операции.

Рекомендации по создании иысс.ки0{;ги1яэиьш»110Й комбинщоаанний системы сводятся к следуюирму:

. - осуществлять газификацию под давлением 3,0 111а, очистку от кислых газов и конверсию оксида углерода под давлением 7,0 Ша и синтез спиртов - под давлением 6,0 Ша;

- сократить ассортимент продукции до получения мснопродукта

- метанола па результатам решения оптимизационной задачи (для заданной каталитической системы);

- осуществлять полную конверсию части (60 $) racia газифика-

ции с выработкой вторичного силового пара после очистки от кислых газов; •

- использовать вторичный силовой пар, вырабатываемый в отде-

лениях газификации и конверсии оксида углерода для привода компрессоров в отделении синтеза спиртов} .

-•установить регламентное значение' производительности, равное оптимальному - 300 тыс.т целевого продукта в год.

Предложенные мероприятия позволяют отказаться от потребное- . теЯ в электроэнергии в производстве метанола.за счет комбинирования его с газификацией, а также снизить все расходные коэффициенты на единицу продукции (см.ранее) и снизить на 13 % выбросы твердых и газообразных отходов. Рекомендации по оптимальному комбинированию приняты институтом КАТЭКНИИуголь к перспективному внедрению. Экономический эффект составит более 3 млн.рублей в год для одного агрегата оптимальной производительности.

Варианты дальнейшего комбинирования данной сложной системы с подсистемами прямого использования метанола в качестве энергоносителя представляют возможную альтернативу экологически целесообразного развития комбинированных технологических систем. В этой связи в разделе реализации принципа организация для анализа ТУС рассмотрены варианты выбора элементной структуры использования — метано-та. Объединенная технологическая система не рассматривалась.

В целом рекомендации по организации ТЭС сводятся к следующему:

- осуществлять комбинирование TOG е блоком высокотемператур~

но;? каталитической очистки от оксидов азота, которое обеспечивает дополнительную выработку тепловой энергии (пара) в количестве 7,оЛ(/‘ ГДж/ч на установке мощностью 300 МВт, что позволит получить экономический эффект 6oj.ee 50 mih. руб в год в сравнении с импортным катализатором TEtfOX (Хаздор-Топсе); • ;

- использовать в качество приоритетного направления развития :жо (Ог.’чс'ски целесообразной энергетики, смеси метанол-вода, а соотношения от 1:1 до 1:4,5 (по обьему) с последующей конверсией ее

в В"Д1)П"Д, либо в богатый метанолом газ в качестве газообраз-

Рис. 3. Схема ойъодине.чного процесса в операторной форта

Рис .5.Результаты дальнего прогноза по подсистемам ■ "а" - 1 иодеисиша; ’'б" - И подсистема;

”в" - Щ подежльма.

і b'lYX'! іЛ ДЭ-* ьнего проиазза Й пвдсистеш

п/п ! к$ на ! схеме ! сис.З) ! Характерне ■или a of злизов&кности! Технологачесмиз пагакетБа

п‘ І la- ; У#*?* і Твх.х~,. °К ЇТвх. гГГвік Ju г ІІ вілс .г.,! І °К ! 3К •! °К і раз, : Ща і ! p&vxy ! Ша

1 (14-16) . 0,103 1,6І£0 0,506В 250,55 309,00 207,01 270Г5Ь - j -

2 (16-17) . 0,167 3,1050 0,6445 200г00 270,58 217 ,95 214*20 - -

2 (18-19) 0,254 4,6150 0,920Ь 214,20 309,00 - ,w£} 2-Ьї,35 - : -

4 (19-20) 0,285 С, 1550 U,b32S 305,56 - :йі ,71 - 22,4 25,1

5 (20-2&) 0,191 0,3550 0,1527 2*3,00 317,71 зг.2,97 313., 00 - 1 - -

ного тошщва в ЇХ с котлом или газовой турбішой соответственно.

В результате конверсии калорические свойства тошшва (по отношб-нию к метанолу) увеличиваются па 11,4 % в первом варианте и на 24,2 % - во втором, что позволит повисить эффективность экологически обоснованных решений.

Результаты работы по созданию экологически целосообразных . ТХ, рключая разработку алгоритмического и программного обеспечения, .передана отделу экологии и типового проектирования института ЇЩІІОШЕКТГШШЕКТ. Реаяьшй еффект от реализации результатов работы составил ТОО тыс.руб. в год) (в ценах 1990 г.), а ожидазшй

- болов 50 или.руб. в. год для ТйС новость» 300 ШЗт.

Наибодьазй степени комбинирования отдельный подсистемы и технологические шіии достигаізт~на уровне региональны*: структур. У качостиа обійкта регионального уровня бш ездт Суигш;тскай проии-юекямй у во* (СПУ) химического профиля, вклвчьав?»й 20 заиодов, ко;/б£2,татоа, ЇЬЦ к трестов. Задача по координации объектов СШ' с соигоатмваи с о£и;зй г. неизменной стратегией построении сисокоор-ганааовашых вомбцкиробшшых технологических: систек^рекакась ка уроаКз ег.тиапзацки нагрузок магистральных теплових сетей, выполняющих соедциительну» и гршедартную функции-О'ІУ. В качестве критерия был ы;бран критерий макроуровня - макроаитропия. Анализ распределения тепловой.анергші мааду потребителями свидетельствует о той, что наиболее суе?:ственнц:.м из них яшиштса заводи; синтетического, каучука, органических к зушроргашчзских продуктов. Одновременно анализ потерь тепловой анергии и наличие вторично: энергетических ресурсов свидетельствуют о необходимости координирования источников и стоков тепловой онерти. Б работе реализован самый верхний уровень согласования источников и стоков, при котором каждое звено ШУ представлено соответствую^!.! расходном параметром в магистральной тепловой сети. Рекомендации по оптимизации теплових .сетей ШУ были передали институту ЫШК'ПЯ. Экономия от оптимального согласования источников и стоков составит £76 ГДж теплоты в час, что позволяет получить экокомачоскиИ аЭДлжт 1,1 Мин.руб. в год:

0ВД1Е ВЫВОД! И РЕКОМЕНДАЦИИ .

' Диссертация представляет собой, законченное пяучное исследо-гчшие, обосновмвакядсе новое научное направление создания экологически, целесообразных, ресурсосберегающих технологических систем, ■ .■беслечиязюцих совместимость технологий как по ассортименту продукции, так и по гргллиоаши технологического цикла. В ниИ рассмотрена теоретические подходы а практические пути решения задач ресурсосбережения, выработана методология системного подхода и механизм принятия решений по созданию экологически целесообразгшх технологических систем. Проведена проверка на ркпе технологическик систем переработки горючих ископаемых основных теоретических положений и выводов. Основные выводы по работе сводятся к следующему:

- разработан ириннип совместимости типологических объектов и экосистемы но организации технологического цикла (принцип орга-низяции) и соответствии с законом системой организации организмов;

- методологическом основой принципа организации является построение технологических систем любого, уровня сложности в соответствии с максимизацией предложенного впервые многоуровневого критерия организованности, позволяющего решить частные задачи по по-

янксчиг рггурсрс&ффачщчх пекло,ателоп, экологической чистоты, уг{< {*чипогт« и частично управляемости технологических систем т

п_г - к ->х единой задачи; ’

- п соответствии с принципом организованности предложена единая стратегия развития технологических систем, оключаюи.ая этапы ^ли*;него (.синтез) и дальнепДароекшрование) прогнозов;

- показано, что обс|косгь элементного состава горючих ископа-‘>«ых и ^елкознх структур живых организмов является основой для биологической совместимости продуктов переработки горючих иско-

г^яс^/х-гу» '

- :едлолен *.,?хол.!3!« ви'Зора о'-алогически цзлосообраоного ас-

сортимента проектов перераоотки горючих ископаемых на основе частных трактовок общего эволюционного принципа живой материи - сте-реох’/мической комплементаркости; ' •

’ - 7',.“7т.бгсистема обосно занял экологически

' ?^о; .га.чп-’х 1'н.:с?еК Схлчоствонный аспект), пклпшшцая Сзнк

апологически целесообрапных химических иечретя, р*нячро1»яу ^сщсстп и с::г:г, ы;::х грарил, т:ото;-^м;! необходимо

ьСОТроОЛЛ]; ^ЛО^ОлЛО ЛИ Г,ни • .

- на основе экспертной системы обосношш выбор акологнчзсш

целесообразных одоргоносителей - спиртов и водорода, а таюш отказ от использования в качества сирья для проигзодства спиртои природного газа, а для водорода - соды; <(

- реализация механизмов оптимального коыбшшросегшя порвали-да.' цо&товрднть кес?ну» корреляцию показателей оуг&шаосакносяи с показателями «аиооткодности и рэсурсосберейений для тсхнологичос-у.'Л'А си стон, в частности, для комбинированной схему -раанфнцщии угля и произаадетса спяртос увеличание оргашсоеашост» ксрадтер зуетсн ушны&шём на 13 % всех расходных ноз^фаццснтоа по сырьё н вспокогательШ! материалам, созданием замкнутого еЦоргстичзско го цикла и сокращением на 13 % гизрвих и твердых'выбросов}

- предлоамш варианты оптимального комбинирования дбйстеую-

прис' ТсС с блоком селективной каталитической очистки от оксидов еаога, позволение получить дополнительно теплоты (пара) более 700ТДз в чао} - .

. . - Р рааВИТИе аКОЛаГИЧеСКЙ Целесообразных ЪйШоиОГНЧОСШХ. С1'

стем предножекы варианты комбинирования системы газификации УГД£ к производства катанола с ТЭСу использующей смесь ызтанол-вода I качестве енергоносителя с конверсией ее до водорода или богатой Изтадои газа, повшшвщой калорические свойства смеси до 24 $ (теоретически); . .

- осуществлен выбор оптимальных тепловых нагрузок комбинир* ванной структуры регионального уровня - Сумгаитского лромышент го узла, позволкщий съэкокомить теплоты около 2.10^ Г'Дк в'год. (на уроАне магистральных тепловых сетей);

г реализация ка практике прицепов создания Биологически ц язсообразных, ресурсосберегающих технологических систем позволя ет получить экономический более ЬО МЛН.руб, Б год (для '

ТсЙ мо^остып 800 Шт), в том числе реальный аффект ' . составил 750 тыс.руб в год (в ценах 1990 г.).

______... Оснивяаэ_резVльталы диссертации опубликойщ_ш_

. £ работах

1.Анализ химико-гехлологических процессов на основе принцу пов теории информации. - ,1(АН СССР, 197?.-т.£32.~№3.-с.6133-666, (соавт.Кафарон В.В., Перов В.]»., Бобров Д.А.), ' .

.2.Информационный критерий совершенства химико-технологиче( них систем. - ДАН СССР, 1У/7.-т.236.~К»2.-с.40'1--407 (ппавт.Катаров В.В., Перов В.Л., Бобров Д.А.).

3.Информационный подход к определению оптимального энергетического уровня преобразования вещества в химико-технологических-системах. - ДАН СССР, 1У77.-т.235.-.¥3.-с.644-б-57 (спярт.К'я.^лгсэ ' В.В.Д1еров В.Л.,Бо£р^з Д.Л.).

4 .Деко',•позиция химико-технологичэских систем - на ‘основе ми- . ниччяьнсго энергетического взаимодействия. -ДАН СССР, 1979,-т,24б.-,’?2.-с.4(М-407 (соавт.Кафароз В.В,,Перов Б Л. .Бобров Д.А.}.

Ь.Информационно-термодинамический принцип определения оптимальных энергетических нагрузок иа элементы системы при создании замкнутых гчерготехнологических агрегатов. - Д!Ш СССР, Т980. -г.£51 .-Я'2 ,-с, 107-409 (соавт. Кафаров В. й,, Перов В, Л., Бобров Л.А.), б .Информациотый подход к_ спределе!ию: критерия ергашзозян-?!остя •у«*мико-технаяогичесзгах счетеад.- ТОХТ, 1978.- т.Ш.-№б.-с.УО1-906 (соавт.Катаров Е.В., Поров В .Ж., Бобров Д.Л.',. ' . •-

7.Оценка совершенства химико-технологических процессов на основе принципов теории информации // сб.трудов ЦШИТЭНефтехим, 197Ь.~ внп.1В.-с.2Ь-37 (соавт.Бобров Д.А.,К&$аров В.В.,Перов В.1и).

В.Использование вторичных низкопотенциальных онергоресуреов в химической технологии на основе применения замкнутых знергети- . ческих циклов// Тез. докл.Всес.конф. "Проблемы использования вторичных ресурсов хим.предприятий для получения холода, тепла и электроэнергии", Л.: 1979.-е.38-19 (соавт.Горленко А.М.;Кафаров В.И.. Перов В.Л., Бобров Д.А.). ,

9.Использование пгоричнкх знергоресурсов 8 ХТС// ТОХТ. -т.Ш .-.¥2.-19Ь2.-с.609-613 (соавт .Перов В.Л., Бобров Д. Л., Горлан-;;о А.М. ). "" "

Гп.Меюд определения оптимальных условий преобразования вр’де-стпа в онерготехнологических системах на основе информационно-термодинамического принципа. - ДАН СССР, 1966.-т.287.-£'6.-0.1441-1445 (соавт.Кафаров В.В., Бобров Д.А., ^макова О.П.).

7Т.Оптимальная организация энерготехнологических процессов ь п''с;!-".п(у;стве слабой азотной кислоты// Хим.яром.; 1%5>- Ш11,-с.СЬ^-С^Ь (соавт-Ка^зров Ь.В..Кяеиль И .М.,Поров В.Л. .ВоКров Д.Д.).

12.Оптимальная организация энергопотребления типовых химикотехнологических процессов и систем на основе информационно-тефмо- . мчр-коп при*«я»пя// ТОХТ, 19Ь6.-т.ЛХ.-Г,6.-с.'&ЙП-ЬЗЗ (соавт.

I/ ,Г , , Пером В,л., Рсброр Д.Д,),

13.Основы анализа и оптимизации энерготехнологических про-, цессов химических производств. ч.1 Информационно-термодинамический принцип анализа. Учебное пособие. М.: (ШИ, 19В5.-53 с. (соавт.Бобров Д.А..Шумакова О.П.). :

. 14.Методика расчета эксергетических показателей процессов

получения фталевого ангидрида// сб.трудов МХИ, 19Ь7.-с,73-ЬО (соавт.Бобров Д.А.,Шумакова О.П., Овдина С.С..Варнина Е.^.).

• 15.Основы анализа и оптимизации энерготехнологических процес-

сов химической технологии. ч.2. Уксергетичаский и термоэкоиомиче-ский принципы анализа. Учебное пособие. М.; МХТИ, 1906.-52 с. (соавт.Бобров Д.А.,%макова О.Ц.,Цилин С.В., Овдина С.С.).

Д6,Оптимальная организация энерготехнологического режима в производств# генераторной смолы из горючего сланца// Тез.докл. Всес.конф. '•Методы кибернетики хим.-техн.-процессов КХТО-2” Баку: 1987.-сЛ2<>-128 (соавт.Шумакова О.П.,Бобров Д.к.).

17 .Оптимизация режимных параметров химико-технологических сир.тем на примере производства генераторной смолы//'Сб."Примене-дае методов кибернетики в хим.технологии". - Деп.ВИНИТИ № 5227 от 20.07.Ь7.-с.63-69 (соавт.Корнейко В.В., Шумакова 0.П.).

1Ь.Организация ХТС на основе декомпозиции задачи по иерархическим уровняы//Тез.докл.Всес.конф."Матем.модел.СХТС-Ь" Казань: 1У$6.~с.72-73 (соавт.Кафаров В.В..Чернегов Ю.А.). .

'19.Принцип организации технологических систем с иерархической структурой - ДАИ СССР, 1УЬВ.-т.Зй2.-№5.-сЛ160-П64 (соавт. Кафаров В.В.,Чернегов Ю.А.). •

20.Оптимизация энерготехнологических режимов в производствах фталевого и малеииового ангидридов// Тез.докл.Всес.конф."Методы кибернетики хим*-техн.процессов КХ1П-3", 19В9.-С.52-53 (соавт. Бобров Д.А. .Приходько В.Н.).

21 .Информационный подход к оценке термоэкономических показателей ХТС// Там же, с.72-74 (соавт.Чернегов Ю.А.).

• 22.Ресурсосберегающие и экологически чистые процессы в химии.

Аналитический обзор// М.: ВИНШМ, 19В9.-35 с.

23.Способ получения фталевого ангидрида// А.с. М641Б1Ь МКИ С07Д 307-89 от З.ЛДУЬв (соавт.Кафаров В.В., Бобров Д.А., Приходько В.П.,Чайковский С.И.).

24.Способ получения малеииового ангидрида// А.С.Ш641Щ9 ШИ

Со7Д 307/60 от З.ЛЛуЬЬ (соавт.Кафаров В.В..Приходько В.Н.,Чайковский С.П.). •

25.06 устойчивости организованных структур // ТОХТ, 1990, т.ХХИ'.-йЧ .-с.523-529 (соавт.Кафаров В.В..Чернегов Ю.А.). • .

20.Оптимальная организация многоуровневых технологических аистом па примере объектов химической технологии // Экологическое . развитие,1990.- выпЛ.-с.66-73'(соавт.Кафаров В.В..Чернегов Ю.А.)

27.Термоэкономич<зекий анализ сложных химико-технологических систем // ТОХТ, 199I.-т.XX^. -'#6. - с. Ь79-ВВ6 (соавт.Чернегов Ю.А.);

28.Системный подход к разработке кибернетически организован-

ных комбинированных производств // ИЯ, 1993.-т.64.-№1.-с.75-88. (соавт.Чернегов С.Л.). '

2У.Няучно-техническая и инновационная политика с позиции околоти// Экономика топливно-энергетического комплекса России,’

М.: ВНИИСШГ, 1993.-внп. I. -с .11-17. ,

ЗГ/.Инновационная политика с позиции экологии // Экономика и управление нефтегазовой промышленности, М.: ВНИИОйНГ, 1993,- вып.З,

с .30-.