L1.Т1.1. Ієрархічність хіміко-технологічної системи

L1.T1.Хіміко-технологічна система. Загальні поняття.

Хіміко-технологічна система -- сукупність взаємозв’язаних технологічними потоками й діючих як одне ціле апаратів, у яких здійснюється певна послідовність технологічних операцій по переробці вихідної сировини, частина з яких обов’язково є хімічними перетворенями.

Взаємодія окремих елементів і підсистем ХТС, а також елементів ХТС і зовнішнього середовища здійснюється завдяки наявності між ними системи технологічних зв'язків. Кожному технологічному зв’язку відповідає певний матеріальний, енергетичний або інформаційний потік.

Більшості ХТС є ієрархічними. Для хімічного виробництва (ХТС) звичайно, виділяють чотири рівні ієрархії (підпорядкування).

Перший рівень - це окремі машини й апарати. Це може бути апарат, як наприклад, реактор із сорочкою для теплообміну, турбінною мішалкою, нижнім спуском, передбачений для роботи під тиском (схема рис 1.1). Для ХТС такий окремий апарат вважається неділимим елементом системи – найменшим рівнем ієрархії. Ознакою елементарності є те, що відсутні внутрішні потоки (зв’язки). Є тільки вхідні та вихідні потоки.

Другий рівень - машини й апарати поєднуються в установки, відділення або агрегати, що здійснюють певну операцію. Наприклад, це може бути ректифікаційна установка з насипною насадкою, що працює під атмосферним тиском. Спрощена блок-схема якої приведена на рис.1.2. Дана установка, крім реактифікаціної колони, включає в себе чотири теплообмінника та дві помпи. На цьому рівні уже можна спостерігати внутрішні потоки, що не виходять за межі виділеної одиниці. Саме починаючи з цього рівня уже можна, за рахунок додаткових зв’язків, дублювання обладнання, забезпечувати надійність роботи. Але структурні одиниці цього рівня ще не забезпечують випуск кінцевої продукції.

Третій рівень - сукупність установок, агрегатів, відділень, а деколи й допоміжних служб, утворюють цех по виробництву цільового продукту. На рис.1.3, для прикладу, приводиться спрощена блок-схема цеху виробництва етилбензолу Теоретично структура цього рівня може функціонувати повністю самостійно. Переважно вони націлені на виробництво одного виду продукції. Формально системи даного рівня уже вважатися ХТС, тому що володіють основною їх властивістю – здатністю перетворювати вихідну сировину в кінцевий продукт. Але при випуску одного виду продукції рідко вдається забезпечити в повній мірі здатність системи до інтегративності, її синергічність та адаптивність. Властивостей, які є вкрай необхідними на сучасному етапі для ефективного функціонування ХТС.

Це можна проілюструвати наступним чином. Якщо попит на етилбензол на ринку різко падає, через припинення діяльності одного зі споживачів етилбензолу, або відбувається раптовий вихід на ринок конкурента з нижчою собівартістю, тоді ХТС, що продукує лише етилбензол загрожує банкротство. Висловлюючись термінами теорії системи, у такої ХТС є дуже низька адаптивність. Але якщо, ХТС, крім того що продає етилбензол як товар, використовує його як внутрішню сировину для виробництва іншої продукції (наприклад стиролу), тоді адаптивність до даної зміни ринку різко зростає. У такої системи існує цілий ряд можливостей для реакції на збурення ринку. З’являється можливість, або дочекатись відновлення ємності ринку (відновлення роботи споживача), або провести реконструкцію своєї установки, для пониження собівартості, що забезпечить відновлення конкурентоспроможності власного етилбензолу.

Вищий рівень (четвертий) - хімічне виробництво в цілому, об’єднує різні цехи й допоміжні служби в яких спостерігається взаємодія між різними структурами. Приблизна, спрощена схема такої ХТС наведена на рисунку 1.4. У правильно організованій ХТС такого рівня уже передбачається комплексне використання сировини з випуском асортименту продукції взаємоузгодженої по сировині. Крім того, можна гнучко підійти до стадій підготовки сировини, утилізації відходів, енергозбереження. Це дозволяє суттєво зменшити собівартість продукту, що виробляється. В межах структур четвертого рівня є можливість створення запасу сировини та продукції на складах. Такі запаси забезпечують ритмічність відван­таження продукції споживачеві по наперед узгодженій ціні не зважаючи на коливання ринку сировини. В результаті цього, при комплексній переробці сировини, грамотній утилізації відходів та розвинутим заходам по енергозбереженні на ХТС, конкурентам стає важко витіснити її з ринку.

Користуючись схемою приведеною на рис.1.4, можна показати основну особливість структури ХТС. Основні виробничі потужності практично завжди будуються на тріадах: підготовка сировини→реакціний блок→розділення реакційної суміші. Переважно кожна з таких, більш менш самостійних тріад, об’єднуються в структурну одиницю – цех (рідко установку, наприклад в нафтопереробці).

Управління ХТС здійснюється від четвертого рівня до першого. Подібна ієрархічність дозволяє зв'язати ближні цілі з віддаленими, технічні перспективи із соціально-економічними, а також передбачати наслідки функціонування систем аж до глобальних масштабів.

Дата добавления: 2014-01-04