2015-08-21
429
В начале 30–х годов американцы продали нашей стране и смонтировали в Бобриках (ныне Новомосковск) колонны синтеза аммиака по новейшей (тогда) технологии; однако в обусловленные сроки запустить их с гарантированной производительностью они не сумели. Выяснить причину было поручено молодому профессору Н.И.Гельперину. Он вскрыл колонны, проанализировал работу их теплообменных зон и выявил недопустимые температурные перекосы. На основе его расчетов была изменена конструкция теплообменного устройства в колоннах, и они были запущены (на том же катализаторе, с тем же синтез–газом, при тех же параметрах работы) с производительностью, заметно выше проектной. (Между прочим, американцы купили у нас лицензию – за немалые деньги – на свою колонну, но с нашей теплообменной начинкой!) Таким образом, в осуществлении каталитического процесса решающей явилась тепловая обстановка, обеспеченная грамотным анализом и созданной на его основе рациональной конструкцией теплообменной зоны реактора.
Приведенный пример не должен создавать впечатления, что наука ПАХТ сегодня способна давать однозначные и исчерпывающие ответы на все технологические вопросы. До сих пор в химической технологии до трети капитальных затрат уходит на переделки и модернизацию оборудования – в значительной степени потому, что его не сумели достаточно хорошо рассчитать и сконструировать сразу. Это обусловлено:
во–первых, сложностью самих технологических процессов, недостаточной изученностью механизмов их протекания; отсюда приближенность анализа и расчета, введение «коэффициентов незнания» (обоснованных и не очень) – различного рода коэффициентов полезного действия (КПД), степени приближения к оптимальному процессу и т.п.
во–вторых, принципиальной вариативностью разумных технологических решений, да и не всегда заранее можно сказать, какое решение лучше в данной конкретной ситуации.
Повышение эффективности химико-технологических процессов возможно путем количественных и качественных изменений. При количественных изменениях (величин и соотношений потоков, технологической аппаратуры и т.п.) за повышение эффективности, как правило, приходится «платить» усложнением и удорожанием (процесса, аппаратов, систем управления). Повышения эффективности при одновременном упрощении и удешевлении технологического процесса удается добиться при качественных изменениях последнего: принципиально новых подходах к его осуществлению, возможно – на основе новых технологических приемов.
ПАХТ являются в значительной мере «синтетической» наукой; здесь широко используются инструментарий Математики и знания из ряда областей Физики, Прикладной механики, Технической термодинамики, Физической химии (прежде всего термодинамики и кинетики) и других дисциплин. Так, некоторые задачи ПАХТ прямо решаются с использованием понятийного аппарата Прикладной механики (например, задача о гидравлическом ударе), Электротехники (расчет электрофильтров), Физической химии (задачи макрокинетики) и т. п.
