Системы химического мониторинга
процесса. Для
достижения поставленной цели реализована эффективная стратегия
компьютерного моделирования с использованием универсальной моделирующей
программы ChemCad (моделирует реакторы многих типов, системы электролитов,
переработку нефти, теплообмен, ректификацию, абсорбцию, кристаллизацию и
др.). Цель расчётов сводилась к снижению энергозатрат при сохранении
качества продукции и действующего оборудования. Отличительная особенность
предлагаемой процедуры компьютерного моделирования состоит в том, что она
основана на принципах системного анализа химических производств, которые
наиболее приемлемы для действующих процессов: добавление азеотропного
агента для улучшение энергетических показателей производства в целом,
обеспечение адекватности компьютерных моделей отдельных процессов,
определение оптимального флегмового числа и положения тарелки питания в
колонных аппаратах, а также исследование различных вариантов рекуперации
тепла в технологической схеме и выбор наилучшего. В результате анализа
различных технологических схем получены технологические параметры процесса,
позволяющие снизить потребление тепловой энергии на 46,2% [5].
Биохимическая очистка сточных вод (используется 3D моделирование с
применением геоинформационной системы Arcinfo). Данный способ очистки
сточных вод широко внедрён в процессы очистки и доочистки промышленных и
коммунально-бытовых сточных вод ввиду хороших показателей степени и
скорости очистки вод от основных органических загрязнителей. Одним из
наиболее существенных недостатков этого метода является необходимость
строительства и эксплуатации сложных и дорогостоящих гидротехнических
сооружений (технологические отстойники, песколовки, аэротенки, хлораторные
и т.д). В зависимости от конкретных географических условий (расположение
природных водоёмов-приёмников очищенных сточных вод, магистральных
трубопроводов, ЛЭП и т.п.) и возможности реализации санитарных разрывов
между различными коммуникациями и между коммуникациями и объектами возможно
различное моделирование строительства новых и реконструкции действующих
очистных сооружений. Рассмотрены вопросы автоматизированного размещения
объектов, входящих в состав сооружений биохимической очистки, на
генеральном плане. Приведены постановка задачи, алгоритм решения и
программный комплекс для ее реализации [6].
Создание автоматизированного производства субстанций фармацевтических
препаратов. Обобщен опыт проектирования и создания комплекса по
производству субстанций фармацевтических препаратов (активных
фармацевтических ингредиентов), введенного в эксплуатацию на северо-западе
России в конце 2001 года. Показаны потенциальные возможности объекта и
обозначены проблемы, препятствующие его эффективному функционированию [7].
Планирование эксперимента при получении железосодержащей соли
полиакриловой кислоты (используется в медицине-препарат "феракрил", в
качестве основного компонента закалочной среды (ПК-2)). Соли получаются
полимеризацией акриловой кислоты в воде в присутствии редокс-системы (соль
Мора-персульфат калия), в состав этого полимера входит химически связанное
железо (0,5-2,5%). С целью определения оптимальных условий синтеза на
опытно-промышленной установке была установлена оптимизация метода синтеза
железосодержащей соли с применением метода математического планирования.
Методом крутого восхождения найдены оптимальные условия синтеза
железосодержащей соли полиакриловой кислоты [8].
Оценка работоспособности химико-технологических систем. Предложен
метод количественной оценки работоспособности химико-технологических систем
(ХТС), апробированный на проекте действующих производств серной кислоты из
серного колчедана методом двойного контактирования и двойной адсорбции
(ДКДА). Анализом объективно найдены узкие места данной технологии и в
работе аппаратов. Все полученные результаты оценки и анализа
работоспособности рассмотренного технологического процесса совпали с
информацией о недостатках работы производственных линий ДКДА. Этот метод
может использоваться для экспертизы надежности аналогичных систем (пищевые,
нефтехимические или подобные с поточными технологиями) и оценки возможности
их инвестирования с помощью единой характеристики-вероятности безотказности
работы, т.е. вероятности работоспособности ХТС [9].
Математическая модель процесса пуска установки каталитического
риформинга. Каталитический риформинг бензинов (КРБ) является важнейшим
процессом современной нефтепереработки и нефтехимии. Он служит для
одновременного получения высокооктанового базового компонента автомобильных
бензинов, ароматических углеводородов-сырья для нефтехимического синтеза и
водородосодержащего газа-технического водорода, используемого в
гидрогенизационных процессах нефтепереработки.
КРБ является в настоящее время наиболее распространенным методом
каталитического облагораживания прямогонных бензинов. Процесс пуска и
останова установки каталитического риформинга как объект управления и
изучения отличаются нестационарностью, высокой пожароопасностью,
разнообразием фракционного состава сырья (в зависимости от месторождения
нефти), качеством получаемого бензина и тяжелыми условиями работы персонала
(высокая ответственность в принятии решений по управлению, температура и
т.д.). В процессе пуска и останова различными способами контролируют около
150 параметров, в том числе 20 параметров-лабораторным способом и
визуально. На основании особенностей и физико-химических закономерностях
процесса каталитического риформинга предложена математическая модель пуска
и останова установки для адаптивных систем управления. Модель описывает
основные физико-химические закономерности процесса, отражает его
нелинейность, учитывает нестационарность, включает настройку структуры и
параметров модели на заданную модификацию установки, позволяет учитывать
процессы регенерации катализаторов, а также позволяет моделировать
нештатные ситуации, возникающие во время пуска и останова установки. [10].
Система управления производством субстанций лекарственных препаратов с
перенастраиваемой технологией. Разработан программный комплекс системы
управления многоассортиментным производством субстанций лекарственных
препаратов с перенастраиваемой технологией, включающий подсистемы
моделирования наиболее важных стадий производства субстанций. Комплекс
является адаптивным по отношению к характеристикам сырья, оборудования,
выбранной технологической схеме и виду выпускаемой продукции, его
применение для управления многоассортиментным производством субстанций
лекарственных препаратов позволяет повысить эффективность (за счет
настройки на различную номенклатуру), безопасность (за счет рекомендаций
оператору по ведению процесса) и качество (за счет выбора оптимальных
воздействий) управления. Необходимость обеспечения штатного (безаварийного)
функционирования сложного производства обуславливает использование
современных систем HMI (Human Machine Interface–человеко-машинный
интерфейс) и SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition–диспетчерское
управление и сбор данных) систем в составе комплекса автоматизации. Для
контроля и управления технологическими процессами используется SCADA
система WinCC от Siemens. Выбор именно этой системы обусловлен ее
функциональными возможностями, модульной открытой архитектурой и поддержкой
распространенных средств и технологий разработки.
WinCC, оперирующая в среде Microsoft Windows 95/98/NT, поддерживает
многие современные стандарты межпрограммного взаимодействия. Для обмена
данными с приложениями пользователя используются механизмы OLE (Object
Linking and Embedding–связывание и внедрение объектов) и DDE (Dynamic Data
Exchange–динамический обмен данными). Доступ к данным проекта WinCC,
которые хранятся в формате СУБД Sybase, осуществляется при помощи
интерфейса ODBC (Open DataBase Connectivity–открытый интерфейс доступа к
базам данных). Кроме того, WinCC полностью поддерживает протокол OPC (OLE
for Process Control–OLE для управления процессами) и может работать как в
режиме сервера, так и в режиме клиента. Встроенные средства разработки,
такие как редактор Global Script позволяют на языке С программировать
отклик на системные события, а поставляемый пакет ODK (Open Development
Kit–открытый набор разработки)– предоставляет разработчику полный интерфейс
программирования WinCC. Таким образом, множество проблем может быть решено
с использованием встроенных средств. Система внедрена в опытную
эксплуатацию в научно-производственном комплексе «Капитолово Кемикалз»
закрытого акционерного общества «Фармсинтез» [11].
Рассмотренные выше системы химического мониторинга в основним
представляют интерес для химической промышленности, либо так или иначе
привязаны к действующим технологическим процессам. Наиболее универсальной
из них является CHEMCAD фирмы CHEMSTATIONS Ltd (США). Кроме того, стоимость
программного обеспечения этих систем при условии приобретения лицензионного
пакета делает их недоступными для большинства предприятий и лабораторий.
ВЫВОДЫ
Для исследователя более рационален мониторинг с использов
| | скачать работу |
Системы химического мониторинга |