Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка рациональных энерготехнологических комплексов в производстве синтетического изопренового каучука СКИ-3 на базе структурного и термодинамического анализа

Диссертация: Разработка рациональных энерготехнологических комплексов в производстве синтетического изопренового каучука СКИ-3 на базе структурного и термодинамического анализа
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Проведен комплексный анализ теплотехнологической системы производства синтетического каучука, определены показатели термодинамического совершенства отдельных стадий производства, построены и проанализированы диаграммы теплового баланса и оценочные эксергетиче-ские диаграммы для отдельных структурных подразделений производства согласно построенной иерархической системы. Разработана методика… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Анализ состояния вопроса
    • 1. 1. Анализ современного состояния работ по энергосбережению на предприятиях химической промышленности
    • 1. 2. Применение методов математического моделирования для анализа сложных теплотехнологических схем
    • 1. 3. Применение эксергетического метода термодинамического анализа для оценки эффективности теплотехнологических схем и установок

Разработка рациональных энерготехнологических комплексов в производстве синтетического изопренового каучука СКИ-3 на базе структурного и термодинамического анализа (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

Современная химическая промышленность является одним из крупнейших потребителей тепловой и электрической энергии. По использованию тепла предприятия химической промышленности находятся на первом, а по потреблению электроэнергии на третьем месте среди всех отраслей промышленности. Это объясняется большой насыщенностью предприятий тепломассообменным оборудованием низкой эффективностью использования энергии и сложными взаимосвязями тепловых и массовых потоков. В связи с этим на первый план выходит задача рационального использования энергоресурсов. Актуальность данной задачи еще более повышается в связи с резко возросшими, в последнее время, ценами на энергоносители. Этот факт приводит к тому, что затраты на различные виды энергии становятся доминирующими при расчете себестоимости выпускаемой продукции.

Современные теплотехнологические схемы химических производств являются очень сложными и могут включать в себя сотни различных аппаратов. Поэтому проведение комплексного анализа таких систем невозможно без применения методов математического моделирования. Применение подобных методов позволяет снизить трудоемкость расчета существующих, а также может оказать существенную помощь при проектировании новых схем.

При разработке энергосберегающих мероприятий необходимо проведение сравнительного анализа теплоэнергетической эффективности. Подобный анализ целесообразно проводить с использованием эксергетического метода, который позволяет оценить потери максимально возможной работы, вызванной необратимостью тепловых процессов. Применение эксергетического метода обусловлено также и тем, что он может служить методической основой для проведения термоэкономической оптимизации теплотехнологи-ческих схем, поскольку данный метод позволяет оценить энергетическую ценность различных потоков энергии и вещества в одинаковых единицах (через эксергию).

Анализ существующих теплотехнологических схем показал, что на предприятиях химической промышленности часто отсутствует четкий баланс между выработкой и потреблением энергоносителей. В частности это объясняется тем, что вторичные энергоресурсы одной из стадий производства сбрасываются в отходы, хотя они вполне могли бы быть использованы на других стадиях. В связи с этим ставится задача создания единой системы теплохладоснабжения предприятия, что позволит существенно снизить энергопотребление извне и, вследствии этого, уменьшить себестоимость выпускаемой продукции.

Цель работы:

1. Разработать универсальную методику и прикладные программы комплексного анализа сложных теплотехнологических систем промышленных производств.

2. На основе полученной методики провести анализ эффективности энергоиспользования теплотехнологии производств синтетического изопре-лового каучука (СКИ).

3. Выявить узлы и участки производства с наибольшей степенью необратимости энергетических процессов и разработать мероприятия по повышению термодинамической эффективности энергопотребления теплотехнологии СКИ.

4. Исследовать наиболее перспективные направления организации энегоис-поль-зования внутренних энергетических резервов теплотехнологии (ВЭР) и проанализировать эффективность принимаемых решений.

Научная новизна.

Разработана новая методика комплексного анализа сложных производственных систем, включающая в себя:

1) Структурное описание системы, автоматизированное построение опти-маль-ного расчетного алгоритма с введением внутренней иерархии энерго — технологических процессов и систем.

2) Определение энергетической и термодинамической эффективности проводимых технологических процессов на любом уровне построенной иерархической системы — от отдельного технологического аппарата до всего промышленного предприятия.

3) Выявление внутренних резервов теплотехнологии, определение объемов и параметров источников и возможных потребителей ВЭРразработку ме-ро-приятий по рациональному использованию ВЭР в рамках промышленной технологии или создаваемого энерготехнологического комплекса.

4) Исследование динамики рационализации структуры энергопотребления производства.

Кроме того построен принципиально новый самоорганизующийся алгоритм исследования эффективности включения в энерготехнологических комплексах производствах СКИ абсорбционных преобразователей теплоты (АПТ) в широких диапазонах характеристик рабочих систем и конструкций АПТ.

Новыми являются и полученные на основе предложенной методики результата анализа тепловой и термодинамической эффективности энергоиспользования технологии СКИ.

Впервые разработаны прикладные программы на языке Си++ для реа-ли-зации основных задач:

1. Исследование и описание структуры технологии.

2. Исследования эффективности организации систем хладоснабжения произ-вод-ства СКИ на тепловом потреблении ВЭР технологии с помощью АПТ.

Практическая ценность.

Предложенная методика и программа ее реализации являются универсальными и позволяют провести структурный анализ технологической системы любой степени сложности.

Построенный алгоритм и прикладная программа исследования эффективности включения АПТ в систему теплохладоснабжения промышленного предприятия также могут быть использованы при поиске эффективных методов или для конкретных проектных решений рационализации систем теплохладоснабжения промышленного предприятия.

Рассмотреная принципиальная схема технологии СКИ по структуре и параметрам является характерной и для технологий синтетических каучуков: изобутиловых и бутадиеновых и др., поэтому основные выводы, положения и рекомендации могут быть в полной мере применимы к ним:

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на следующих научнотехнических конференциях: 1. II республиканская конференция молодых ученых и специалистов, Казань, 1996 г;

2. IV конференция по интенсификации нефтехимических процессов «Нефте-химия-96», Нижнекамск, 1996 г;

3. Республиканская научнотехническая конференция «Проблемы энергетики», Казань, 1997 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Основные выводы по результатам диссертационной работы можно сформулировать следующим образом:

1 .На основе анализа литературных источников подтверждена необходимость проведения комплексного структурного анализа сложных тепло-технологических систем промышленного производства с целью оценки эффективности энергоиспользования.

2.Разработана универсальная методика и прикладная программа комплексного анализа теплотехнологических схем промышленных производств. Данная методика позволяет выявить структуру внутренних связей рассматриваемой системы, организовать оптимальный расчетный алгоритм решения основных задач проводимого анализа.

3.На основе предложенной методики проведен анализ эффективности энергоиспользования теплотехнологии производства синтетического изопренового каучука. В результате выявлено наличие 16 замкнутых контуров различных рангов, определены наилучшие места их разрывов, рассчитана оптимальная последовательность расчета.

4. Проведен комплексный анализ теплотехнологической системы производства синтетического каучука, определены показатели термодинамического совершенства отдельных стадий производства, построены и проанализированы диаграммы теплового баланса и оценочные эксергетиче-ские диаграммы для отдельных структурных подразделений производства согласно построенной иерархической системы.

5.Предложена структура единого энерготехнологического комплекса производства СКИ с помощью создания дополнительного промежуточного звенацентрализованной замкнутой утилизационной системы. Предлагаемая система утилизации позволяет охватить большое количество источников ВЭР и потребителей теплоты с различными температурными уровнями.

6. Разработана методика эффективности включения утилизационных абсорбционных преобразователей теплоты в единый энерготехнологический комплекс промышленного предприятия, предложен универсальный алгоритм и прикладная программа его реализации. Разработанная программа позволяет проводить исследования в широких диапазонах параметров рабочих систем и конструкций АПТ.

7. На основе предложенной методики исследована эффективность включения водоаммиачных АПТ в единый энерготехнологический комплекс промышленного предприятия. Показано, что использование понижающих одноступенчатых водоаммиачных АПТ в структуре производства СКИ экономически выгодно. Себестоимость 1 ГДж выработанного на АПТ холода на 125%-220% ниже по сравнению с компрессионными холодильными машинами. Возможная экономия условного топлива в результате реализации предложенного решения может составлять 522 858 040 т.у.т.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Л.П., Костенко Г. Н. Эксергетические характеристики эффективности теплообменных аппаратов // Изв. вузов. Сер. Энергетика. 1965. № 3. С. 5360.
  2. В.Е., Кремер А. И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. М.: Энергоатомиздат, 1990.
  3. . Просто и ясно о BORLAND С++. М.: Бином, 1996.
  4. И.С., Данилов Р. Л. Абсорбционные холодильные машины. М.: Пищевая промышленность, 1966.
  5. М.Р., Конахина И. А., Назмеев Ю. Г. Организация оптимального энергоиспользования при производстве изопрена // IV конференции по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия-96»: Тез. докл.- Нижнекамск., 1996. С. 157.
  6. И.Н., Муравьев А. И. Интенсификация и повышение эффективности химико-технологических процессов. Л.: Химия, 1988.
  7. В.Н., Копытов Ю. В. Пути экономии энергоресурсов в народном хозяйстве. М.: Энергоатомиздат, 1986.
  8. А. П. Подвальный С.Л. Управление технологическими процессами в производстве стереорегулярного полиизопренового каучука СКИ-3. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982.
  9. А.Ш. Граф схемы и их применение. Минск: Вышэйшая школа, 1975.
  10. В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М.: Энергия, 1973.
  11. В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988.
  12. В.М., Сорин М. В. О моделях окружающей среды для расчета химической эксергии // Теорет. основы хим. технологии. 1984. Т. 18. № 6. С.816−824.
  13. A.A. Термодинамические расчеты нефтехимических процессов. Л.: Гостоптехиздат, 1960.
  14. В.Н., Инютин С. П. Разработка системы термодинамического анализа химико технологических систем // Теоретич. основы хим. технологии. 1991. Т. 25. № 2. С.310−316.
  15. Ю.В., Малахов Б. М., Комиссаренко В. Н., Попов A.B., Псахис Б. И. Использование вторичных энергоресурсов производства серной кислоты // Промышленная энергетика. 1983. № 2. С.4−6.
  16. Вопросы экономичности и надежности энергетических систем // Сб. тр. НИИ Энергетики. М.: НИИ Энергетики. 1979.
  17. М.А., Рябцев Н. И., Скольник Г. М. Основные пути экономии энергетических ресурсов в химической промышленности. М.: Химия, 1983.
  18. Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1988.
  19. Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. М.: Энергия, 1969.
  20. А.Г., Тимофеевский Л. С., Пятко В. Ю., Петин Ю. М. Оценка эффективности применения абсорбционных водоаммиачных термотрансформаторов//Холодильная техника. 1991. № 5. С. 14−16.
  21. А.П. и др. Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов/ А. П. Егоричев, В. Г. Лисиенко, С. Е. Розин, Я.М.Щелоков- под ред. А. П. Егоричева. М.: Металлургия, 1990. — 149 с.
  22. Г. М., Костерин Ю. В. Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1983.
  23. Ю.М. Термодинамика химических процессов. Нефтехимическийсинтез, переработка нефти, угля и природного газа. М.: Химия, 1985.
  24. .М., Филиппов С. П., Анциферов Е. Г. Эффективность энергетических технологий: термодинамика, экономика, прогнозы. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989.
  25. С.Л. Вопросы оптимальной организации производства синтетических каучуков и латексов с помощью технико-экономических моделей. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1974.
  26. С.Л. Технико-экономическая оптимизация типовых процессов производства синтетических каучуков и латексов. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1976.
  27. C.B., Пинчук O.A., Орехов И. И. Новый раствор для абсорбционных холодильных машин // Холодильная техника. 1989. № 19. С.22−25.
  28. В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1985.
  29. В.В. Принципы создания безотходных производств. М.: Химия, 1982.
  30. В.В., Ветохин В. Н. Основы автоматизированного проектирования химических производств. М.: Наука, 1987.
  31. В.В., Мешалкин В. Г. Анализ и синтез химико-технологических систем. М.: Химия, 1991.
  32. В.В., Перов В. Л., Мешалкин В. П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974.
  33. Кирпичников* П.А., Аверко-Антонович Л.А., Аверко-Антонович Ю. О. Химия и технология синтетического каучука. Л.: Химия, 1987.
  34. П.А., Береснев В. В., Попова Л. М. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетических каучуков. Л.: Химия, 1986.
  35. П.А., Вольфсон С. Н., Карп М. Г. Синтетический изопреновый каучук: молекулярная структура, переработка, свойства. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1984.
  36. B.JI., Костерин Ю. В. Энергоресурсы нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Л: Химия- Ленингр. отд-ние, 1985.
  37. .А. и др. Водная дегазация полимеров и ее аппаратурное оформление. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1986.
  38. А.Д. Энергетика теплотехнологии и вопросы энергосбережения. М.: Энергоатомиздат, 1986.
  39. Л.И., Мельниченко Л. Г. Расчеты холодильных машин и установок. М.: Агропромиздат, 1991.
  40. Ю.В. Вторичные топливно-энергетические ресурсы и их использование в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1975.
  41. Ю.В. Экономия теплоты в энергоемких отраслях промышленности. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1995.
  42. Ю.В. Экономия энергоресурсов на крупнотоннажных установках производства аммиака и этилена. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994.
  43. А.П. Общая технология синтетических каучуков. М.: Химия, 1969.
  44. Г. Б., Попырин Л. С. Оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1970.
  45. И.Л., Сосна М. Х., Семенов В. П. Теория и практика химической энерготехнологии. М.: Химия, 1988.
  46. О.Б. Основы технологии синтеза каучуков. М.: Госхимиздат, 1959.
  47. Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. М.: Мир, 1981.
  48. A.A. Экономия электрической и тепловой энергии на промышленных предприятиях. М.: Энергия, 1968.
  49. О.Н., Толчинский А. Р., Александров П. В. Теплообменная аппаратура химических производств. Л.: Химия, 1976.
  50. B.C. Анализ действительных термодинамических циклов.1 iZ1. M.: Энергия, 1972.
  51. Методы математического моделирования и оптимизации теплоэнергетических установок // Под ред. Г. Б. Левенталя и Л. С. Попырина. М.: Наука, 1972.
  52. В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоатмиздат, 1987.
  53. Ю.Г., Бригаднова С. А. Анализ термодинамической эффективности производства магнитных лент на ПО «Тасма» // Тез. докл. итоговой научной конференции профессорско-преподавательского состава. Казань: КФ МЭИ, 1995.
  54. Ю.Г., Гатауллин B.C., Конахина И. А. Термодинамический анализ производства синтетического изопренового каучука // Промышленная энергетика. 1995. № 2. С.34−36.
  55. Ю.Г., Конахин A.M., Хайруллин Р. Г. Расчет теплообменного оборудования на ЭВМ//Учебн. пособие. М.: МЭИ, 1991.
  56. Ю.Г., Конахина И. А. Термодинамический анализ производства синтетического изопренового каучука // Промышленная энергетика. 1996. № 4. С.39−42.
  57. Ю.Г., Конахина И. А., Вачагина Е. К., Бакаев М. Р. Термодинамический анализ производства синтетического изопренового каучука // Промышленная энергетика. 1997. № 4. С.40−42.
  58. Ю.Г., Муслимов P.A., Конахина И. А. Термодинамический анализ производства синтетического изопренового каучука // Промышленная энергетика. 1995. № 4. С.35−37.
  59. Ю.Г., Шайхутдинов A.A. Повышение теплоэнергетической эффективности производства сухого пленочного фоторезиста // Промышленная энергетика. 1992. № 8−9. С.28−29.
  60. М. И., Попков С. М., Майнагалиев С. М. и др. Алгоритмы и программы решения задач на графах и сетях. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990.
  61. Л.А., Попов A.B. Использование сбросного низкопотенциального тепла вторичных энергоресурсов в парокомпрессионных тепловых насосах систем теплоснабжения // Промышленная энергетика. 1994. № 9. С.7−10.
  62. И.И., Тимофеевский Л. С., Караван C.B. Абсорбционные преобразователи теплоты. Л.: Химия. Ленингр. отд-ние, 1989.
  63. Г. М., Волин Ю. Н. Методы оптимизации сложных химико- технологических систем. М.: Химия, 1970.
  64. С. Ю., Семин Ю. И., Чуркин В. Н. Состояние и перспективы развития производства мономеров для синтетического каучука в условиях рыночных отношений // Химическая промышленность. 1994. № 5. С. 11−17.
  65. С. Технология разреженных матриц. М.: Мир, 1988.
  66. Повышение эффективности энергетического оборудования // Сб. трудов. Ленингр. политехи, институт им. Калинина. Л.: ЛПТИ, 1984.
  67. Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1978.
  68. Л.С., Самусев В. И., Эпелыптейн В. Л. Автоматизация математического моделирования и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Наука, 1981.
  69. А.Е., Вент Д. П., Трифонов А. Д. Эксергетический анализ производства слабой азотной кислоты для целей создания энергосберегающих САУ // V всесоюз. науч. конф. СХТС-5: Тез. докл. Казань: КХТИ. 1988. С. 45.
  70. Процессы, технология и аппаратурное оформление дегазации стереорегу-лярных каучуков / B.C. Шеин, В. Д. Баженов, В. О. Рейхсфельд, И. Ф. Сотников // М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1977.
  71. Пути интенсификации нефтехимических производств за счет использования вторичных энергоресурсов / В. Л. Клименко, Л. В. Нащекина, С. Н. Иванова, Н. Н. Антонов, Т. В. Акопян // М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988.
  72. Э.М., Литвин О. Б., Страж О. Б. Синтетические каучуки общего назначения. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1971.
  73. A.A., Закиров Д. Г. Энергосберегающая технология с утилизацией низкопотенциальной теплоты // Промышленная энергетика. 1994. № 6. С.6−7.
  74. Ю.Н., Штейнгауз Е. О. Энергетический баланс (некоторые вопросы теории и практики). М.: Энергия, 1971.
  75. .С., Булеков А. П. Эксергетический метод в химической технологии. М.: Химия, 1992.
  76. А. X., Шевченко Л. А. Нормирование потребления и экономия топливно- энергетических ресурсов. М.: Энергоатомиздат, 1986.
  77. М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984.
  78. В.Ф. Повышение эффективности энергоиспользования в нефтехимических производствах. М.: Химия, 1985.
  79. В. М. Бородина И.В. Промышленные синтетические каучуки. М.: Химия, 1977.
  80. Е.Я., Бродянский В. М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. М.: Энергия, 1982.
  81. Синтетический каучук/Под ред. И. В. Гармонова. Л.: Химия, 1983.
  82. B.C., Степанова Т. Б. Потенциал и резервы энергосбережения в промышленности. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990.
  83. В.В. Сложные термодинамические системы. М.: Энергоатмиздат, 1986.
  84. Утилизация низкопотенциальных тепловых вторичных энергоресурсов на химических предприятиях / В. Г. Григоров, В. К. Нейман, С. Д. Чураков, Л. Г. Семенюк, Г. А. Пресич // М: Химия, 1987.
  85. Федеральный закон «Об энергосбережении» // Промышленная энергетика. 1997. № 8. С.4−7.
  86. О. В., Шелгинский А. Я., Шорин В. Л. Использование теплоты абсорбции в производстве серной кислоты // Промышленная энергетика. 1997. № 5. С.34−36.
  87. Д.И., Добровольский A.A. К вопросу эффективного использования вторичных энергетических ресурсов в химической промышленности. М.: НИИТЭхим, 1974.
  88. Д.И., Халдей К. З. Использование вторичных энергоресурсов для получения искусственного холода. М.: НИИТЭхим, 1977.
  89. Холзнер С. Microsoft Visual С++ 5.0 с самого начала. Спб.: Питер, 1998.
  90. A.A. Совершенствование теплотехнологических схем производства высоковязких полимерных материалов: Дис. на соиск. уч. степ, канд.техн. наук. М.: МЭИ, 1996. — 192 с.
  91. A.M., Новширванов А. Г. Термодинамический анализ процессов концентрирования серной кислоты дымовыми газами // Промышленная энергетика. 1995. № 12. С.32−34.
  92. Я., Петела Р. Эксергия. М.: Энергия, 1968.
  93. Л.Г. Структурные матрицы и их применение для исследования систем. М.: Машиностроение, 1991.
  94. B.C. Ермаков В. И. Выделение синтетических каучуков. М.: Химия, 1977.
  95. Процессы, технология и аппаратурное оформление дегазации стереорегу-лярных каучуков/ В. С. Шеин и др. // М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1977.
  96. B.C., Лебединский В. К., Рейхсфельд В. О. Оборудование и методы сушки синтетических каучуков. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987.
  97. Г. Программирование на «С» и «С++» для Windows 95. Киев: Торго-во-издательское бюро BHV, 1996.
  98. Н.Г., Махлис Л. С. Применение абсорбционных водоаммиачных холодильных установок для комплексного хладотеплоснабжения мясокомбинатов//Холодильная техника. 1989. № 19. С.20−23.
  99. Г. Т., Поярков П. Н., Шеин B.C. Энергосберегающая технология сушки синтетических каучуков. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987.
  100. Е.И., Варварский B.C., Островский А. П., Брусковский Б. Е. Об оценке эффективности энергетических объектов // Промышленная энергетика. 1984. № 1. С. 17−21.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?