化工系统工程论文
化工系统工程
Ｎ ／ ｎ Ｚ Ｏ２ 化低 温 乙醇 水蒸气 重整 制氢 ＝Ｈｙ ｏ ｅ ｒ． ｉＺ Ｏ—ｒ 催 ｒ ｄ ｇ ｎ ｐｏ
ｄ ｃ ｏ ｏ ｓ ａ ｒｆｒ ｎ ｆ ｔａｏ ｖｒ ／ ｎ —ｒ ａ － ｕ ｔ ｎｆ ｍ ｅｍ． ｏｍｉｇｏ ｈ ｌ ｅ Ｚ Ｏ ＺＯ２ ｔ ｉ ｒ ｔ ｅ ｅ ｎ ｏ Ｎｉ ｃａ
３０ 时 乙 醇 转化 率达 １０ ， ５ ℃ 氢 气 选 择 性 接 近 ９ ％： Ｐ ５℃ ０％ ４０ ０ Ｔ Ｏ
为 了减 少离 子液体 用量 及解 决催化 剂分 离 问题 ， 文采 用溶 该 胶． 凝胶法制备 出一种硅胶 固载 Ｂ ￣ ｓ ｄ酸性 离子液体催化 剂 ｒ ｎｔ ｅ ｆＨ ｍ］ ｓ ／ｉｃ ｅ ｗ（Ｈ ｍ］ Ｓ ＝６ ％｝ ［ ｍｉ Ｔ Ｏ ｓｉａ ｌ ［ ｍｉ Ｔ Ｏ） ２ ，用 ＤＲ Ｉ Ｓ ｌ ｇ ＦＴ 、 ￣ｒ ａ ｎ 、Ｂ Ｔ对其进行 了表征 ，结果表 明，离子液体 已较好 Ｒ ｍａ Ｅ 地固载于硅胶 上，催化 剂比表 面积为 ５ ． ２ｇ １１ ｍ ／ ．将其 应用于 ５ 催化合成醋酸丁酯反应 ， 较佳 反应 条件 为： ５ ，丁醇） ，（ ９ ℃， （ ｚ ：ｚ醋 酸） ． ，离子液体用量为反应物 总质 量的 ５６ ＝１ ２：Ｉ ．％，反应 时 间６ ， 酯化率可达 ９ ％． 与单纯离子液 体 ［ ｍｉ Ｔ Ｏ催化 效 ｈ ４ Ｈ ｍ］ ｓ 果相 比，离子液体质 量减少 ７ ％，酯化 率提 高了 ８ ％，催 化 ２ ． ９ 剂易分离 ，循 环使用 ６次后 ，酯化率仍可达到 ８ ．％． 图 ５表 ３ ３
卤水一 酸铵法制 取活性氧 化镁工艺研 究＝Ｓｕ ｙ ｏ ｅｈ ｉ ｅ 碳 ｔｄ ｎ ｔ ｎｑ ｃ ｕ
ｏ ｒ ｄ ｃｎ ａ ｔｖ ｇ ｅ ｉｍ ｏ ｉ ｅ ｗｉ ｉ ｅ —ｍｍｏ ｉ ｆ ｐ ｏ ｕ ｉ ｇ ｃ ｅ ｍａ ｎ ｓｕ ｉ ｘｄ ｔ ｂｔ ｒ ａ ｈ ｔｎ ｎｕ ｍ
系统工程的发展及在化工生产中应用
系统⼯程的发展及在化⼯⽣产中应⽤摘要随着化⼯⽣产⽇趋复杂化、⼤型化和⾃动化，化⼯系统⼯程这门学科正在蓬勃发展并得社会各界的⽇益关注。
本⽂对系统⼯程发展现状进⾏了客观的阐述，及化⼯⽣产中的应⽤及发展趋势地⾏了分析探讨。
关键词：化⼯⽣产；化⼯系统⼯程；发展趋势；系统分析与综合AbstractWith the chemical production are becoming increasingly complicated, large-scale and automation. Chemical system engineering this subject is booming and have to pay more and more attention to the social from all walks of life. In this paper, the current situation of the development of the system engineering objective paper, and chemical production of the application and development trend analysis to do. Keywords:chemical production; Chemical system engineering; Development tendency; System analysis and comprehensive1 系统⼯程综述1．1 系统⼯程起源是20世纪20年代美国贝尔实验室在建造美国全国电话⽹络中⾸先提出。
系统⼯程的雏形形成于40年代，在50年代到60年代。
系统⼯程迎来了其发展的⾼潮。
电⼦计算机的出现和应⽤，则为系统⼯程提供了强有⼒的运算⼯具和信息处理⼿段，成为实施系统⼯程的重要物质基础。
系统⼯程可以说是⼯程活动的总结，是为构建系统的所有⼯程活动的⽀持。
系统工程概论论文
系统工程概论论文理工学院经管学部工业工程一班************2012-10-10系统工程概论现代社会纷繁而复杂，无论是组织还是个人，所面临的问题都越来越复杂，常有“剪不断，理还乱”之感，因此，能够帮助我们思考并解决这些复杂问题的方法显得越来越重要。
系统工程就是其中一类重要方法，自从其诞生后，就为人类社会利用有限资源、处理问题提供了有力的支持。
学校为提高我们新一代青年处理和结局问题的能力，专门为我们开设了系统工程概论这样一门课程。
通过这一段时间的学习，我对系统工程有了一个整体的认识。
1.什么是系统工程系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门交叉学科。
它是把自然科学和社会科学的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据总体协调的需要，有机的联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来，应用定性分析和和定量分析相结合的方法和计算机等技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最有管理的目的，以便最充分地发挥人力、物力的潜力，通过各种管理技术，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的最优化。
2.系统工程的发展作为一门新型学科，系统工程经过了长足的发展。
第二次世界大战以后，适应社会化大生产和复杂科学技术体系的需要．逐步把自然科学与社会科学中的某些理论和策略、方法联系起来．应用现代数学和电子计算机等工具．解决复杂系统的组织、管理相控制问题，以达到最优设计、最优控制和最优管理的目标。
系统工程是一门高度综合性的管理工程技术，涉及自然科学棚社会科学的多门学科。
构成系统工程的基本要素是：人、物、财、目标、机器设备、信息等六大因素。
各个因素之间是互相联系、互相制约的关系。
系统工程大体上可分为系统开发、系统制造和系统运用三个阶段，每个阶段又可划分为若干小阶段或步骤。
系统工程的基该方法是：系统分析、系统设计相系统的综合评价。
具体地说，就是用数学模型和逻辑模型来描述系统，通过模拟反映系统的运行、求得系统的最优组合方案和最优的运行方案。
精细化工生产过程的若干安全系统工程技术问题探讨
精细化工生产过程的若干安全系统工程技术问题探讨摘要：阐述了安全系统工程技术的应用价值，对生产工艺过程自动危险与可操作性分析进行了介绍，并提出其在精细化工生产过程中的具体应用，希望能够从理论层面上为推动我国化工产业发展提供一点指导与支持。
关键词：精细化工；生产；安全系统；技术引言在科学技术不断发展的背景下，化工行业中开始运用更加先进的技术手段，其中精细化工产业在整个行业中具有更大的危险性，因此提高生产安全性具有重要意义。
而危险与可操作性分析的运用则适应了现代化工产生的发展需求，基于可以对生产中存在的偏差进行分析，并以此消除安全隐患，使整个精细化工生产过程的安全得到保障。
由此可见，关于精细化工生产过程的若干安全系统工程技术问题具有较高研究价值。
一、安全系统工程技术的价值精细化工生产工程中的危险与可操作性系统又被称为HAZOP，这一系统可以帮助工程技术人员将生产中由于操作失误或者工艺参数错误而导致的误差找出来，然后基于对生产装置的研究，使误差原因得到分析，进而实施有效改进对策，使误差得以消除。
通常情况下，在石化或化工工程设计审查中，该操作系统发挥着重大作用，而在工艺生产中的应用则并不广泛。
在该系统的支持下，精细化工生产中的潜在风险以及操作问题能够被及时发现，如此一来，技术人员就可以采取针对性的安全控制措施，为生产顺利进行提供有力支持。
关于这一安全系统工程技术的作用与价值，首先是能够获取更加可靠、准确的资料支持。
该系统是基于自动分析与推理，使前因与后果得以完成，如此一来数据的安全性与可靠性就得到提升。
其次，该系统的综合模拟程度很高，其对三维建模加以运用，并以此展开分析与预测，并采取有效的改进方法，使操作变得更加安全。
就算面对突发情况，该系统也可以联系到链条保护，使风险得到有效控制，如此一来就使生产的安全性得到真正提升。
二、生产工艺过程自动危险与可操作性分析1 生产工艺过程的深层次危险与可操作性系统分析在对危险与可操作性进行分析的过程中，操作程序或工艺流程应进行细化处理，使其形成几个节点，基于此对生产过程中控制与运行参数的潜在偏差与结果展开研究，使偏差原因被找出来。
化工系统工程在大型炼化一体化企业管理优化中的策略与模型
化工系统工程在大型炼化一体化企业管理优化中的策略与模型化工系统工程是一门综合性学科，通过运用系统理论和工程技术的知识与方法，对化工生产过程进行系统分析、设计、优化与控制。
在大型炼化一体化企业中，化工系统工程的应用可以提供有效的管理优化策略与模型，帮助企业实现资源高效利用、能耗降低、安全生产和环境保护的目标。
一、化工系统工程在大型炼化一体化企业中的应用大型炼化一体化企业涉及多个化工生产过程，包括原料处理、催化剂制备、反应器设计、装置运行和产品分离等。
通过应用化工系统工程的理论和方法，可以对这些过程进行模拟、优化和控制，实现企业的管理优化。
1.1 过程模拟和设计化工系统工程可以开展对生产过程的模拟和设计工作。
通过建立模型，可以分析、预测和评估不同操作条件对生产过程的影响，从而为工艺参数的优化和控制提供依据。
例如，在炼油生产中，可以通过模拟和设计工作确定最佳的操作温度、压力和催化剂用量，以提高产品质量和产量。
1.2 资源优化和能耗降低在大型炼化一体化企业中，资源优化和能耗降低是重要的管理目标。
化工系统工程可以通过优化调度和控制策略，实现资源的高效利用和能耗的降低。
例如，在石化企业中，可以通过合理的物料配送和设备优化配置，降低能耗和原料损耗。
1.3 安全生产和环境保护安全生产和环境保护是大型炼化一体化企业的重要任务。
化工系统工程可以通过建立安全评估模型和优化控制策略，提高生产过程的安全性和环境友好性。
例如，在化工企业中，可以通过建立模型和优化算法，实现对危险品储存和转运等环节的安全监控和管理。
二、化工系统工程在大型炼化一体化企业管理优化中的策略针对大型炼化一体化企业的管理优化，可以采用以下策略：2.1 数据采集与分析通过建立和完善数据采集系统，及时获取生产过程中的各项数据，并进行有效的分析。
基于数据分析结果，可实现对生产过程的监控和控制，及时发现问题和异常，并采取相应措施进行调整。
2.2 模型建立与优化建立生产过程的模型，并通过优化算法对模型进行求解，得到最佳的操作参数和控制策略。
化工过程系统工程的研究与实践
化工过程系统工程的研究与实践化工工程是一个非常关键的学科，它专门研究如何将化学反应过程转化为具有市场经济价值的产品。
化学工业是中国最大的制造业行业之一，具有非常重要的地位。
化工过程系统工程是化工工程的重要分支，是采用系统方法和综合技术来优化和规划化工过程的一种交叉学科。
本文将详细探讨这个领域的研究与实践。
1. 研究简介化工过程系统工程是一个综合性的交叉学科，涉及化学工程、控制工程、计算机技术、数学和统计学等多个学科。
化工过程系统工程旨在将各个生产单元联系起来，形成一个有机的整体，从而提高生产效率和产品质量。
化工过程系统工程的研究内容包括：研究化工过程的控制策略和优化方法，设计和应用化工过程的智能化控制系统，开发和应用基于计算机的模拟和仿真技术，运用最新的信息技术建立化工过程控制体系，对化工过程中的各种数据进行处理和分析，以及制定化工生产的管理策略等。
其中，化工过程的控制策略和优化方法是化工过程系统工程的核心内容。
控制策略和优化方法主要涉及化工生产的各个方面，包括反应、传质、热量和动力学等。
化工过程系统工程可以通过优化控制方法，推进化工过程的高效化、低能耗化、低排放化等方面的发展。
2. 实践案例实践是检验理论正确性的重要方式，下面介绍两种不同类型的实践案例，以对化工过程系统工程的研究与实践有更深入的理解。
2.1 微生物发酵过程控制微生物发酵过程是人类历史上最早的发酵产业。
当今，在微生物学和分子生物学等科学技术的推动下，微生物发酵技术已经成为全球范围内的重要产业。
微生物发酵过程的控制是化工过程系统工程的重点研究内容之一，涵盖了微生物生长、代谢及产物分泌等领域。
德国Breunig在其研究中，采用黑曲霉和青霉菌等微生物的发酵过程，以明胶和甲基纤维素等多元酸为底物，构建了一个基于功率控制的发酵控制系统。
该系统实现了对反应过程中气体流量、料液混合等操作参数的自动控制，使反应能够在不同的条件下快速调整，从而获得了较好的反应效果。
化工系统工程
ｅｓｎｕｔ ａｅ ｎｍａｅ－ｌ ｎ ａ ｓ 刊 ，中］ 徐 圆，朱群 ｓ ｉｄ ｓｙｂｓｄｏ ｔｒ ｅ ｔ ｌ ｉ ｒ ｔ ｅ ｍｅ ａ ｙ ｓ［ ｎ ／
雄 （ 京化 工 大 学 信 息科 学与 技 术 学 院 ，北 京 １０ ２ ）∥化工 学 北 ０ ０９
过 程 工业 报警 系 统设 定 的报 警 点多 且 复杂 ，给 监控 生 产带 来 了一 定 的 困难 ． 结合报 警 系统 的特 点和物 元 分析 方 法 ，构造 各 报警 参 数 的物 元模 型 ，定 义 各报 警 参数 与报 警 级别 的 关联 函数 ，提 出基 于 关联 函 数 的权 重分 配改 进 ，计 算各 报警 参 数 与报 警 级别 的综 合 关联 度 ．在 保 证 安全 生产 的 前提 下 ，根据 综 合 关联 度 的大 小对 各 报警 参 数进 行优 化 选择 ，形成 适 合过 程 工业 的报 警优 化 方法 ． 结 合精 对 苯二 甲酸 溶 剂脱 水 塔报 警 系统 验证 了该方 法 的有 效性 ，基 于物 元 分析 的报 警优 化 方 法合 理地 降低 了报 警系 统 的报 警量 和报 警 频率 ， 为报警 管理 和操 作优 化提 供 了新思 路． 图２ １ ｌ （ 岚） 表 参 ５于 关 键词 ：物 元分 析 ；报警 优化 ；溶 剂脱 水塔
２０ ０ ８年 第 １ 卷 第 ２ 期 ４ ２
中 国学术 期刊 文摘
２１ ３
甲醇 汽油 既能 使发动 机稳 定运 行 ，又可 在一 ０ 以上保 持均 一相 ， １℃ 无助 溶剂添 加 ；但与９ 油相 比 ，其 动力 性下 降 明显 ． 向 Ｍ６ 中 Ｏ汽 ５ 添加 １ ％ （ 量分 数） ． 质 ５ 的增 能剂 Ａ后 ， 该燃 油 的动 力性 提高 到 了９ ０ 汽油 的水平 ，且 油耗 量 （ 当量 汽油 ） 于９ 优 ０汽油 ，适 宜在 最低 气温 高于 一５ 的地 区或季 节使 用 ．图６ ２ １ （ 于 红） ℃ 表 参 ２贺 关键 词 ： 甲醇 ； 轻烃 ；汽 油 ；配 方 ；混 合燃 料 ；小 型汽 油 机 ；燃 料经济 性
精细化工生产过程的若干安全系统工程技术问题探讨
精细化工生产过程的若干安全系统工程技术问题探讨随着我国化工企业的规模不断扩大，化工技术不断发展，工艺过程日益复杂，生产自动程度越来越高，极大的增加了化工产的安全隐患程度及安全事故发生的频率。
加之，化工生产自身的特殊性，要求原材料的生产过程中具有极高的技术和工艺，生产过程具有复杂性，使得工业成品、半成品多具有强腐蚀性、剧毒等，且极易发生爆炸或燃烧。
本文通过对国内外化工生产过程的安全系统工程技术等问题进行分析，探讨了危险与可操作系统（HAZOP），生产工艺过程自动HAZOP 分析等精细化工生产过程的安全系统工程技术问题，并讨论了构建精细化工生产过程的安全仿真系统的相关策略，最后提出了有关精细化生产过程中安全系统设计的技术方案。
标签：化工生产；危险与可操作系统；安全系统1 国内外关于化工生产过程中安全装置的使用情况危险与可操作性系统（简称HAZOP），通过该系统，可以找出在生产过程中操作控制和工艺参数可能出现的偏差，并通过研究生产装置等，找出出现偏差的原因，并提出相应的对策。
这种操作系统一般应用于石化或化工工程的设计审查阶段，较少用于工艺生产。
通过该系统可以查出潜在的危险与在操作上存在的问题，对加强生产的安全控制有重要意义。
在化工生产过程系统安全评价领域中，安全仿真技术作为化工工艺设计与运行中的关键技术，是辅助安全分析的新手段，正逐步推广应用。
在国外一般使用动态、稳态仿真集成的安全仿真方法，并与计算机技术相结合，讲安全仿真平台更加现代化与实用化，而且在使用范围上也有所发展与扩大，如扩大到了内在危险的仿真，设备内在结构的仿真，燃烧、爆炸与毒物扩散的后果仿真，故障诊断仿真等等方面。
在进行化工生产过程中，积极采取措施进行安全预防与安全运行技术，是安全生产中的一个重要课题。
由于化工生产自身具有特殊性，潜藏着很大的安全隐患，极易在生产过程中发生安全事故，一次安全事故不但影响化工生产的正常进行，甚至会危及生产操作人员的生命安全，导致不可挽回的后果。
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化工系统工程与化工设计学院：化学工程学院班级：化工01姓名：贾鹏学号：20110052012-11-13在四个现代化建设中,如何使化工设计现代化,是广大设计人员共同奋斗的目标。
人们都希望设计出的工厂,除产品的质量和数量满足要求外,力求资源和能源消耗也最少。
若将设计做到如此完美地步,沿用传统的设计方法难以奏效。
为实现这个目标,将化工技术与系统工程和技术经济理论有机结合起来,运用于化工设计之中,已成为必由之路。
以下简要地介绍化工系统工程的基本内容,与技术经济的关系,阐明化工设计工作中应用系统工程方法的实际意义、必要性以及今后将会遇到的实际问题等做粗浅的探讨。
一、最优化与化工系统工程所谓最优化，是指在满足给定的条件下,达到或接近最优目标,称之为有约束最优化。
没有约束条件,即称无约束最优化,常见的是前者。
关于化工系统工程,至今尚无公认的严格定义,不过,粗略地说,它是系统工程在化工中的应用,是实现复杂化工系统最优化的工程决策方法。
它的核心是使整个系统达到最优目标,即不仅着眼于个别局部（化工单元）,而且,根据限定的范围（一个装置或整个工厂等）,协调各部分的要求,以谋求最大的、长期的效益。
上述最优目标,在设计中常遇到的是技术经济指标往往与节约能源相联系。
其最优目标就体现在每年付出的设备投资额和水、电、汽等操作费用的总和最少。
用目标函数表示为：随着化工系统工程的不断发展,其内容也在不断地丰富。
除经济因素之外,还应考虑对原料和能源质量与数量变化的适应性、开车与停车等的生产自动控制问题,不仅使设计的装置经济效益好,还便于操作,安全可靠。
这就是近年来发展起来的多目标最优化问题。
二、化工设计中的过程合成我国的化工设计部门,在建立化工过程模拟系统和物性数据库工作方面做了大量工作,并已成为化工设计的重要工具。
通过不同条件下的化工过程的物料及能量平衡等方面的运算,对系统进行分析,为化工过程系统的最优化提供了重要信息。
有的方法也需要结合过程模拟进行系统的最优化。
过程模拟的先决条件是工艺流程已经明确。
虽然根据直观和过去的经验做一些方案比较,毕竟有限,而过程合成的任务却是在所有可行的流程中找出最优的。
由于一个化工过程中的各单元设备可能有许多组合方式,因此,过程合成是挖掘经济效益潜力的一种有效的手段,在化工系统工程中占有十分重要的地位。
Lee.K.F曾做过计算,由两股加热物流和两股冷却物流构成的换热系统,总共有4200种结合方式。
炼油厂常减压装置中,为了提高原油预热温度和增加热量回收而建立的换热网络中,油品有数种,其温度和数量各异,需要换热器达几十台,其可能的连接方式的数目是相当大的。
在蒸馏过程中,将一种原料分馏为4种产品,通常需三座塔,可构成五种流程,而有四座蒸馏塔的过程,有14 种流程可供选择,如原料中有10个组份要进行分离,则可比较的方案将有4862 个。
一个化工过程包含的化工单元的种类和数量越多,这个过程的合成越加复杂,寻找最优的流程也越加困难,需要用专门的合成方法。
已开发的方法,大致可归纳为分解法、试择法、直接最优化法和调优法等四大类。
虽不能说已臻成熟,但已有不少成功的例子报导,人们仍在不断努力,创造出新的方法。
应当指出,一般少有将过程最优化的全将过程最优化的全部结果直接应用到设计中去,需要进行化工过程的灵敏度分析。
三、灵敏度分析与设计裕度（安全系数）灵敏度分析是化工系统工程设计的重要组成部分,是由自动控制系统理论发展而来。
按D.J.Wilde提出的定义,它是确定约束函数（条件）的扰动而引起的最优值变化的速率。
人们主观上,希望设计出的化工生产装置能够持续稳定地进行生产。
实际上,由于各种内在因素或外界千扰,如原料质量和性质的变动,蒸汽和冷却水等的温度、压力以及供应量的波动等等,不可避免地引起操作条件的扰动,需要进行调节。
因此,不可能使生产条件永久保持在原设计的最优值。
若略微偏离了最优值,各项技术经济指标或生产状况显著恶化,则此系统的适应性太差,称之为灵敏度过高。
实际生产需要建立一个灵敏度低的、稳定的生产系统现以脱丁烷塔为例加以说明；在提出设备设计、自动控制和管道设计技术条件时,应当考虑各种因素变动对设计结果的影响。
这些因素包括1，能量因素，包括：A、温度（进料温度、塔顶和塔底温度、冷却水和蒸汽温度等）；B、压力（塔顶压力、进料、冷却水和蒸汽压力以及设备的压力降等）。
2，量的因素,,包括：A、流量（进料、产品、回流量等）,B、原料及产品的组份等,C、液面（冷凝器、塔底和回流罐的液面）。
3，物性,（比重、粘度、比热及蒸发潜热等）。
4,各种系数（板效率和传热系数等）。
以下仅就理论塔板数、进料和馏出量一定的情况下,进料温度在150-180度范围内变动对其它方面的影响做粗略的分析。
由上表可以看出,进料温度由160升至180，回流量大幅度增加（为原来的1.57倍）。
冷凝器热负荷增加45%,而再沸器的热负荷几乎不变,原料的汽化率增加到原来的2.87倍。
由此可见,脱丁烷塔的精馏段对进料温度变动的灵敏度比较大而提馏段显示出的灵敏度比较低。
所以必须控制进料温度,自动控制设计条件应当规定进料温度在160以下,以期达到稳定生产的目的。
进料温度波动对其它设备的影响,也应予以考虑,如根据冷凝器热负荷的变化幅度,确定出相应的设计裕量。
由于对再沸器的影响微小,故其传热面的设计裕量可取得小些,甚至不加裕量。
实际的影响因素不止一个,经对各种因素分析做出明确的判断之后,再确定出最终设计值。
以上说明,经过灵敏度分析,可以确定出哪些设计变量对整个系统的技术经济指标和生产的稳定性影响比较大,以及设计裕量取多大才能弥补这些设计变量变化对系统所产生的不良影响。
一个复杂的系统,影响因素非常多,显然只靠直观和经验确定出合理的设计裕量是不可能的。
除此之外,有时还要考虑基础数据和计算公式的不准确性,设备制造和安装上的误差等的不确定性,以及由于结垢引起的传热系数随时间变化等的不确定因素现在已有方法能比较合理地估计这些因素来确定设计裕量。
过去,国内外在设计上有一个传统做法,即在实际承担的设计生产规模上,加一个总的安全系数。
例如,按计划生产量的115%进行设计,以防各种不测。
此外,在各局部的设计中,有时还按最不利的情况考虑,在总设计裕量15%的基础上,再加裕量。
这种不加具体分析,简单的处理方法,其后果是增加不必要的投资,在经济上造成浪费,有时这种浪费相当可观。
关于灵敏度分析和设计裕量的确定问题,近年来日益受到重视,已成为化工设计的重要课题。
有的以技术经济指标作为目标函数,而将灵敏度作为约束条件。
另一种做法是在进行系统最优化后,做灵敏度分析,估计某些设计参数不确定性对系统的影响,合理分配设计裕度。
四、技术经济问题为了节约能源,总要付出一定的代价所以在付诸实现之前,需对设计做出经济评价。
现以增设一台换热器为例,说明在设计中所应考虑的有关因素。
设每年耗用的设备费为F,每年回收能量的收益为E,二者与传热面的关系示于图1。
图2所示为传热面与利润之间的关系。
图中A、B为能源价格,N和M为使用年限。
对于能源价格为A,使用年限为N时,其最大利润时的面积为P,能源价格上涨为B时,则移至Q。
而当设备使用年限缩短为M年,能源价格为A，E保持不变,则传热面为R时利润为最大。
但利润绝对值最大并不是经济效益的唯一指标。
如F为10000元/年,E为13000元/年,而当F为10000元/年,E为104000元/年时,前者的利润率为30%,而后者只有4%,其利润率低于贷款利率,则这项投资无经济效益可言。
一般资金回收期短,利润率高,但若一味追求最高的利润率,则传热面趋近于零,其利润也趋近于零。
这是由于热回收率愈高,温差愈小,单位热回收量下降所致。
通常的做法是将利润率作为约束条件,谋求最大利润。
自能源危机以来,油价上涨的速度远比设备为快,对设计产生深刻的影响。
如在过去热交换器的设计中,于加大温差,减小传热面以减少设备投资。
而现在从节能角度出发,减小温差,增加传热面。
对于精馏塔,一般推荐回流比为最小回流比的1.1-1.2倍。
西德一家公司,在产品质量要求严格的丙烯一丙烷分离的设计中,采用最小回流比的1.05倍,其实质是以增加塔板数来节约能源。
而如何使固定资金操作费之间达到最佳平衡,正是过程优化所要解决的向题。
目标函数中的设备投资系数a是根据设备折旧率、限界利润率、贴现率和设备大修提成率等确定的。
既然能源、设备价格、折旧率、限界利润率等对设计有影响,就需要制定一套适应我国情况的经济评价方法。
我国现在与世界各国有着广泛的贸易往来,国际金融状况,市场价格的波动,无疑会对我国的经济发展带来影响。
如果经济评价方法不能客观地反映经济的发展,我们所追求的最大经济效益的目标将变得模糊不清。
五、化工系统工程在化工设计中的应用问题由于化工系统工程本身的复杂性,电子计算机成为不可缺少的工具。
甚至可以说,化工系统工程是电子计算机发展的产物。
今后仍将随着它在技术上的进步而不断发展。
但并非说,依靠电子计算机从理论上可以解决一切问题。
诚然,计算技术如运用得当,是可以指导实践,纯粹依靠实践进行摸索的过程,但实际的化工生产非常复杂,影响的因素越多,使所建立的数学模型符合生产实际相当困难。
而电子计算机的计算必须建立在可靠的数学模型上,困难是不能回避的。
在国外,化工系统工程应用于新开发的设计,要通过中试装置的试验来搞清主要设计变量与目标函数的关系,分析所获得的试验结果,以建立最优化的数学模型。
如上所述,化工系统工程涉及到系统工程、化工技术、技术经济、自动控制、电子计算技术等方面的理论和实践问题,它本身体现出问题的复杂性,需认真对待。
所以,在化工设计中,全面推广应用系统工程方法为时尚早,困难不少,仍有许多工作要做,但不能因此而裹足不前。
可以一方面加强基础性研究一方面选择比较简单的化工过程,从化工系统工程角度进行设计,不断积累有关电子计算机软件,使从事这方面工的设计人员逐步得到锻炼。
如果具备条件,也可做较复杂的化工系统工程设计。
应该看到,我国经过多年努力在这方面取得的成果。
北京燕山石油化学总公司东方红炼油厂的常减压装置的节能改造中,应用了化工系统工程方法,已于1981年投人运行,取得明显节能和经济效果。
山东齐鲁石油化学总公司炼油厂也进行了同样的改造。
改造后进人加热炉前的原油预热温度由原来的250左,提高到300左右。
能耗降低约四分之一。
每年节约的能量折合燃料油达1.4万吨(以每年处理200万吨原油计),改造投资73.17万元,每年全部收益约140万元,一年以内即可收回全部费用。
这个可喜的成果,早在1981年下半年已正式通过鉴定。
化工系统工程在化工设计中的应用,是化工设计中的一项重要改革,是提高设计水平和工程经济效益的必要手段。