Файл: Применение методов статистического моделирования в автоматизированном химическом производстве..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 50
Скачиваний: 0
|
|
|
|
Т а б л и ц а 10 |
|
Часовая производитель |
Производи |
Затраты на |
|
Период |
|
тельность |
сырье, пар, |
|
ность реактора, т/час |
|
|||
|
за |
период, г |
топливо, руб/т |
|
|
|
|||
Первый |
2,4-0,867-0,3907=0,8126 |
|
3510,4 |
298,3 |
Второй |
2,4-0,867-0,36067=0,75 |
|
1656 |
291,26 |
Третий |
2,4-0,867-0,337=0,702 |
|
1566,86 |
285,4 |
Среднегодовая технологическая себестоимость (с учетом затрат на воду, катализатор, электроэнергию, охлаждение) равна
293,6+ 3,5 =---297,1 руб/т.
Расчеты проводятся в условиях максимального выхода продукта на пропущенную шихту и соответствующей ей по дачи 2400 л/час. Предположим, что технологический регла мент позволяет увеличить подачу шихты до 2900 л/час. В этом случае подача пара в испаритель будет 470 кг/час, а выход продукта на пропущенную шихту снизится начиная со 150 су ток. Однако производительность установки будет увеличивать ся (табл. 11). Очевидно, за один и тот же период (350 суток) можно получить разное количество целевого продукта при различных количествах подаваемого сырья в единицу време-
Таблица 11
|
|
Производи |
Выход про |
Производи |
Выход про |
||
|
|
тельность |
дукта на |
тельность |
дукта на |
||
|
Актив |
пропущен |
пропущен |
||||
|
установки |
установки |
|||||
Сутки |
ность |
У |
ную шихту |
|
|
ную |
шихту |
катали |
|
|
|
|
|
|
|
|
при подаче этилбензола |
па реактор, |
л/час |
||||
|
затора |
||||||
|
|
2400 |
| |
2900 |
|
||
100 |
4,8 |
39,07 |
811,2 |
|
39,27 |
|
987,4 |
150 |
4,57 |
38,79 |
807,04 |
|
36,87 |
|
927,0 |
200 |
4,15 |
37,09 |
771,68 |
|
34,39 |
|
864,66 |
250 |
3,87 |
35,81 |
744,64 |
|
31,88 |
|
801,56 |
300 |
3,6 |
34,07 |
709,28 |
|
29,7 |
|
746,75 |
350 |
3,2 |
33,72 |
700,96 |
|
27,62 |
|
694,25 |
ни. Расчеты показывают, что одно и то же количество целево го продукта (6427,2 т) можно получить при подаче 2400 л/час за 350 суток и при 2900 л/час за 306 суток. Однако при ве дении процесса с подачей этилбензола 2900 л/час износ обо рудования и скорость изменения активности катализатора увеличиваются. К сожалению, в настоящее время установить
34
степень влияния форсирования режима на износ оборудова ния не представляется возможным. Предел активности ката лизатора при нагрузке 2900 л/час можно определить пример но 210 сутками. За указанный промежуток времени при пода че 2900 л/час можно получить 471,1 т, то есть меньше, чем за 350 суток при подаче 2400 л/час. Поэтому экономическая це лесообразность ведения процесса на том или ином технологи ческом режиме будет определяться стоимостью катализатора на 1 т выработанного продукта и удельным весом расходов на амортизацию, зарплату с начислениями, цеховых расходов на 1 тпродукта, выработанного за одно и то же время в раз ных условиях. Например, за 350 суток при работе с подачей этилбензола 2400 л/час будет выработано 6427,2 т; за это же время при работе с подачей этилбензола 2900 л/час — 7878,7 т. Стоимость загруженного катализатора в первом варианте со
ставляет 14 210 руб. и 2,21 руб. на |
1 т, |
во втором варианте — |
23 589 руб., то есть на 1 т2,99 руб. |
|
|
Сумма расходов на зарплату, на амортизацию и цеховых |
||
расходов за это время составит 31 |
872 |
руб.; на единицу вы |
работанной продукции в первом варианте 4,95 руб/т, во вто ром — 4,06 руб/т.
Таким образом, проигрывая на катализаторе 0,78 руб/т, мы имеем выигрыш 0,89 руб/т на зарплате, амортизации, це ховых расходах. Пример показывает, что экономически целе сообразно вести процесс при большей подаче даже с учетом некоторого снижения выхода продукта на пропущенную шихту.
В случае товарной продукции этот разрыв еще более уве личивается за счет общезаводских и внепроизводственных рас ходов.
Рассмотрим вариант оперативного плана участка дегид рирования в условиях минимальной технологической себестои мости. Как показывает табл. 12, в которой приведена структу ра технологической себестоимости 1 т стирола в печном мас ле, процесс дегидрирования является материалоемким про цессом, поэтому для получения продукта с наименьшей себе стоимостью необходимо иметь минимальный расход сырья на 1 т продукта, что достигается при максимальном выходе про дукта на разложенную шихту. В результате проведения опти мизации получены следующие оптимальные значения факто ров:
Соотношение |
пар — шихта . . . . |
2,1 |
|
Температура |
верха реактора, |
град . |
620,2 |
Давление перед реактором, ати |
0,5 |
||
Подача пара |
в испаритель, |
кг/час . |
. ' 420,4 |
Активность |
катализатора |
. . . . |
2,5 |
Эти значения обеспечили максимальный выход продукта на разложенную шихту (92,7%) и на пропущенную шихту
3* |
35 |
(26,4%)- В этих условиях часовая производительность адиа батического реактора составляет только 653,7 кг/час, а затра ты на сырье, пар, топливо 287,1 руб., что значительно ниже технологической себестоимости первого варианта. Выбор того или иного варианта плана будет определяться потребностью народного хозяйства в продукте.
|
Т а б л и ц а 12 |
Наименование статей расхода |
% технологичес |
кой себестои |
|
|
мости |
Этилбензол |
92,39 |
Катализатор |
0,62 |
Гидрохинон |
0,1 |
Топливо технологическое |
3,79 |
Электроэнергия |
0,29 |
Пар |
2,52 |
Холод |
0,06 |
Вода промышленная |
0,15 |
Азот |
0,06 |
Сжатый воздух |
0,02 |
И т о г о |
100 |
Рассмотрим второе направление оперативного планирова ния технико-экономических показателей участка.
Оперативный план составляется на основании общей эко номико-математической модели и критерия оптимизации — обеспечения планового задания по выпуску продукции с ми нимальными затратами на производство.
Предположим, в цехе имеется три реактора с загрузкой ка тализатора в различные периоды времени. Задано выпустить 1850 т стирола в печном масле. Расход сырья (этилбензола) не должен превышать 2300 т. Установлено три аппарата со следующими технико-экономическими показателями (табл. 13).
Задача оперативного планирования может быть решена методами линейного программирования (например, симплексметодом). Рассмотрим следующие конкретные условия:
1. Общая выработка по трем аппаратам не должна быть меньше, чем заданная по плану, или Xi + x2 + x3> 1850.
2. Выработка по аппаратам не может превышать их мощ ность, следовательно: Х\<707; х2<652; х3<616.
36
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 13 |
||
Наименование |
показателя |
Аппарат |
Аппарат |
Аппарат |
|||
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
|||||
|
|
|
|
||||
Расходный |
коэффициент |
этилбен |
1,23 |
1,18 |
1,15 |
||
зола на 1 т стирола, |
т |
|
|
|
|
||
Мощность аппарата, |
т |
|
707 |
652 |
616 |
||
Технологическая себестоимость 1 т |
315,8 |
305,3 |
300,0 |
||||
стирола в печном масле, руб. |
|
|
|
||||
Цеховая себестоимость 1 |
т стиро |
352,54 |
344,9 |
942,1 |
|||
ла в печном |
масле, |
руб. |
|
|
|
|
3.Ограничителем является расход этилбензола: при рас пределении он не может быть больше 2300 т, то есть 1,23 Xj -f- ~1—1,18 лгг~I- 1,15 л^з<: 2300.
4.Распределение по аппаратам должно быть произведено так, чтобы общие затраты на производство были минималь ными. Это будет достигнуто, если целевая функция примет вид
315,8 Xi + 305,3 х2+ 300,0 *3-> min.
Для решения вводятся фиктивные (и) и ослабляющие {W) переменные, которые учитывают разницу между величинами переменных констант в неравенствах. Вследствие этого урав нения освобождаются от неравенств и принимают следующий вид:
Х[+ x2-j-х3—WI + Ui = 1850;
Х\ + W2 —707;
х2+ IP3 —652;
*3 + Ц74 = 616;
1,23 Xi + 1,18 х2+1,15 х3 + х$= 2300.
Целевая функция будет иметь вид
315,8л:, + 305,3х2 + 300,0*3— ОWv—Ми i+ OW2 + OWi +
OW2-\- OW3 —>min.
Здесь М и О — оценки соответственно фиктивных и ослаб ляющих переменных.
Однако симплекс-метод позволяет лишь максимизировать целевую функцию. Чтобы ее минимизировать, надо умножить эту функцию на —1, а затем максимизировать получаемое произведение. Математически это равносильно минимизации положительной величины.
37
Целевая функция примет вид
—315,8x1—305>3x2—30010*3 + O№i—AfUi—OW2—OWs—
—0W 4— OW5^m ax.
и войдет в отправной вариант симплекс-таблицы (табл. 14). Ограничения, показанные в уравнениях (1), (2), (3), также являются частью матрицы (табл. 14—15).
Как показывают расчеты, вариант, приведенный в табл. 14, является оптимальным, так как в индексной строке стоят положительные числа, а по строке М — нули.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
14 |
||
Оценка |
Столбец |
Объем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пере |
свобод |
продук |
■*1 |
|
*2 |
*3 |
wt |
ч |
щ |
щ |
|
|
ных |
|
|
|
|||||||||
мен ных |
членов |
ции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-315,8 -305,3 -300,0 0 |
-м |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||
—м |
ч |
1850 |
1 |
|
1 |
1 |
- 1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
w2 |
707 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
w 3 |
652 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
W4 |
616 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
2300 |
1,23 |
|
1,18 |
1,15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
целевой |
столбец |
столбец 315,8 305,3 300,0 0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||||
столбец |
перемен- |
констант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IIых |
|
—Ш —Ш - Ш - ш |
0 |
0 0 |
0 0 |
||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
15 |
|||
Оценка |
Столбец |
Объем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
перемен |
свобод |
продук |
*i |
*2 |
х 3 |
ITT |
1Ц |
w 3 |
Wi |
|
||
ных |
|
|||||||||||
ных |
членов |
ции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300,0 |
х 3 |
616 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
|
315,8 |
Х\ |
582 |
1 |
0 |
0 |
—1 |
0 |
- 1 |
|
—1 |
|
0 |
305,3 |
х 2 |
652 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
|
0 |
w 2 |
125 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
|
0 |
w 6 |
106,3 |
0 |
0 |
0 |
1,23 |
0 |
0,05 |
0,08 |
1 |
||
|
|
1850 |
0 |
0 |
0 |
315,8 |
0 |
10,5 |
15,8 |
0 |
||
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
0 |
38