Синтез и построение технологических систем

Синтез и построение ТС заключается в определении основных технологических операций и последовательности их проведения, выборе аппаратов и установлении связей между ними. При этом стремятся выбрать такой режим работы, который обеспечивал бы получение наилучших показателей функционирования техноло­гической системы.

Для синтеза и построения ТС необходимо иметь следующие данные:

сведения о виде и качестве целевой продукции и мощности производства;

характеристика исходного сырья;

сведения о функциональных подсистемах, обеспечивающих переработку сырья в целевые продукты;

возможные аппаратурные решения для осуществления про­изводственного процесса.

После изучения и анализа исходных данных для синтеза и по­строения ТС, обеспечивающих необходимые технологические и экологические показатели, должны быть выданы следующие ре­комендации:

элементный состав ТС, т.е. указаны аппараты, машины, уст­ройства, функциональные подсистемы, необходимые для прове­дения производственного процесса;

структура связей между отдельными элементами ТС и опреде­лена последовательность проведения операций;

оптимальные параметры и режимы проведения отдельных операций и работы всей ТС.

Выданные рекомендации должны позволить получить лучшие показатели работы ТС. Среди них важнейшими являются:

максимальное использование сырьевых и энергетических ре­сурсов, что является основой для разработки ресурсосберегающих технологий;

минимальное количество отходов;

использование современных методов очистки и утилизации промышленных выбросов.

Внедрение этих рекомендаций в практику лежит в основе со­здания безотходных и малоотходных производств.

Безотходные производства

Масштабы производства во всех странах мира возрастают, что приводит к увеличению антропогенных выбросов. Наиболее раци­онально решить проблему снижения техногенных отходов и их воздействия на окружающую среду можно путем создания и вне­дрения принципов безотходного, или «чистого», производства.

Техническое решение этих вопросов связано с анализом по­строения технологических схем конкретных производств и синте­зом новых схем в соответствии с современными экологическими требованиями, а также с рациональной организацией материаль­ных и энергетических потоков производства.

Теоретические основы создания безотходных производств были разработаны российскими учеными-академиками Н.Н.Семено­вым, И. В. Петряновым-Соколовым, В. Н.Ласкориным.

В настоящее время термин «безотходное производство», пред­ложенный академиками Н.Н.Семеновым и И. В. Петряновым-Со­коловым признан во всем мире и получил широкое распростра­нение.

Первоначально была принята следующая формулировка поня­тия «безотходная технология» (БОТ):

безотходная технология есть практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы обеспечить в рамках человеческих потребностей наиболее рациональное использование природных ре­сурсов и энергии и защиту окружающей среды.

Новое определение понятия безотходного производства было принято на семинаре Европейской экономической комиссии по малоотходной технологии в Ташкенте (1984). Рекомендации семи­нара были одобрены на заседании представителей правительств ЕЭК по окружающей среде.

Новая формулировка звучит так:

безотходная технология — это такой способ производства про­дукции, при котором наиболее рационально и комплексно использу­ются сырье и энергия в цикле «сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные ресурсы» таким образом, чтобы любые воздействия на окружающую среду не нарушали ее нормального фун­кционирования.

В литературе применяют обе формулировки. Под безотходной технологией понимается идеальная модель производства, которая в большинстве случаев может быть реали­зована не в полной мере, а лишь частично.

В связи с этим используют понятие «малоотходная технология»: под малоотходной технологией понимают такую организацию промышленного производства, которая на современном уровне разви­тия техники обеспечивает наиболее полное и рациональное использо­вание природных ресурсов и энергии и минимальное количество тех­ногенных отходов.

Позже было дано еще одно определение: под малоотходной технологией понимается такой способ произ­водства продукции, при котором вредное воздействие на окружаю­щую среду не превышает уровня, допустимого санитарно-гигиени­ческими нормами. При этом по техническим, организационным, эко­номическим или другим причинам часть сырья переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захоронение.

Позднее был введен термин «чистая технология», предложен­ный на заседании рабочей группы ЮНЕП/ИЕО (1989). В настоящее время после Семинара по стимулированию чистого производства (ЮНЕП/ИЕО, Кантенбери, Великобритания, 17 — 20сентября 1990 г.), в основном применяется термин «чистое производство»:

чистое производство — это такое производство, которое хара­ктеризуется непрерывным и полным применением к процессам и про­дуктам природоохранной стратегии, предотвращающей загрязнение окружающей среды таким образом, чтобы понизить риск для челове­чества и окружающей среды.

С точки зрения продукции чистое производство означает умень­шение ее воздействия на окружающую среду в течение всего жиз­ненного цикла от производства до утилизации (или обезврежива­ния) после использования.

Чистое производство достигается путем улучшения технологии, применением ноу-хау и (или) за счет изменения управления производ­ством и его организации.

Применительно к отдельным процессам — это рациональное использование сырья и энергии, исключение употребления ток­сичных сырьевых материалов, уменьшение количества и степени токсичности всех выбросов и отходов, образующихся в процессе производства.

В области создания новых технологических процессов важны­ми являются следующие направления:

• разработка принципиально новых технологий, исключающих или значительно снижающих образование токсичных веществ;

Рис. 3.2. Схема производства товарного продукта

создание энерготехнологических процессов, максимально использующих энергоресурсы при проведении промышленного процесса;

разработка и внедрение комбинированных технологических процессов, направленных как на получение основных продуктов потребления, так и на использование отходов в качестве вторич­ного сырья.

Товарный продукт

Рис. 3.3. Схема безотходного производства товарного продукта

Экологическая выгода применения природоохранного процес­са вытекает из сравнения характеристик обычного и безотходного производств.

Для получения товарного продукта требуются затраты сырья, воды и вспомогательных материалов. При проведении технологи­ческого процесса (рис. 3.2) получают твердые, жидкие и газооб­разные отходы. Их очистка приводит к образованию шламов, га­зовых выбросов и сточных вод.

При организации безотходного производства (рис. 3.3) исполь­зуют те же исходные продукты. Однако дополнительно предусмат­ривается проведение организационных и технологических меро­приятий по переработке отходов для получения товарной продук­ции, комплексной очистке сточных вод и их многократного ис­пользования в производстве.

Далее будут рассмотрены основные принципы создания ресур­сосберегающих производств.