Введение к работе
Актуальность темы. Программные документы определяют научно-тіхі?йческЖ"прогресс как проблему кардинального повышения технического уровня производства за счёт комплекса мероприятий ло соворшенствованг.ю его технологии.Комплекс мероприятий включает создание технологий и совериенатоваиие технологий действующих производств при максимальной автоматизации управления технологическими процессами с использованием средств вычислительной техники.'
'. Наиболее успешное решение поставленных задач возможно на базе установленных формализации ааяономерностей связей переменных характеризующих входы и выхода процесса..
Промышленное производство пеллюяозм имеет более чем ееко-ву» историю.За этот период отечественные' и зарубежные учетов , обеспечили создание теоретический и практических основ химии и технологии получений пеллюлозы.
Но развитие средств электронно-вычислительной техники и .достижения в области прикладной математики создали потребности и предпосылки качественно нового этапа исследований проблем химической технояогии.Дяя решения задач^связанных с разработкой новых процессор,управлением,мнтейсифияаііийй и оптимизацией ' режимор функционирования действующих производств, возникла tits— требнйсть создания математических мвдеяей.технологических про- пессов. "..'''
Однако первые попытки математического описания физико-химических превращений, в процессах получения пейяйлозы показали,что существующий банк данных недостаточен для создания, зависимостей,характеривущих химическую киНетйку. Отсутствовала теоретическая база формализации кинетических закономерностей, обеспечивающая создание уравнений способных прогнозировать поведение химико-технологического промесса! (ХТПУ.представлйщего собой сочетание разгичных механических.физических и химических процессов,тесно связанных с параметрами структуры растительного сырья.
Проблема.решаемая в диссертационной работе для отрасли, поставлена в масттббах страны комплексными программами 083.05.05, "создать и ввести ч действие автоматизированнте системы управления технологическими процессами",ОЦ.026.01 'создать головные образны автоматизированных и автоматических сістем упра-.
аяения технологическими процессами и производствами", OIf.026.04.03 "разработать методические указания па определению и анализу производственных резервов (потенциала) технологических объектов автоматизации", 0^.047 "создать и ввести в эксплуатацию автоматизированные технологические комгілеКсьі На баяе средств микро- процессорной техники для автоматизированных предприятий и производств промышленности" и отраслевой Програти по созданию и внедрении новых сйотей управления,. утвержденный приказом № 5І1 МйнлвсЬ^Мп{<ома СССІ* от -.
il/Цъ работку fcociotrr в создании методологии исследований и количественного описания кинетики гетерогенных физико-химических превращений в процессах получения целлюлозы для решения задач» связанных с управлением; совершенствованием й синтезом иа'Ш. Jffih '.'"'..".,;.
. Основними эадачаии.^&6otu< составляющими се Цель, являлись:
- ф*э{)айдгка теоретических основ структурно-функционального ат~
1иэа Ktili позволяющих; определить количественное значение пара-
йЙ>ов$ характёризуодйх структуру.и условий ^нкШіоНирования
- ЯрбІйЄСв{ .....'
- разработка моделей &акрокйнетики процессов получения целля-
Jjoife» позволяющих управлять и совершенствовать технологи»;
- исследование ййирокйиетакй процессов получения Целлюлозы с
учетом' пареШетров структурі* растйтельногр сырья и разработка
Методов otifcHkti основній кинетических закономерностей, обесле-
«йаайіДОх црогйоз состояний КЩ ,
''- поиск faato4o8 оценки бт'ейёни .завершенности физико-химических , гірМрадений, пригодній для реігіаМмя практических задач, связанных с управлением технологиейі прдцевсов получения целлюлозы;
- свидание методологии фзрналйзашй структур КТІІ Для решения
аеййч анализе;,. управления» со Ве^внетвованяя режимов и синтеза
нойЦх йроійоссів с йспфльзЬваййей средств вычислительной техники.
.Матойа йсследоъЯнЩ*Йри решений Поставленных задач исполь-, 80І«яіісі. метода» мйтеіШїічеекорр «статистического анализов, .; теорий. ^й^рвнЦйаяькнх у^авнегіий, подоййя и моделирования, сис-: теУо^р анализа'-U сйуЫщх П&Швссйб» .'".
Данные^хйрайарйзу»^*, $«эйЫ^химйческие процессы, получе-
: на с при«ен^ййв« ЬоереййНных мвгодов.я яойтрбЛьно-йзмврителвных
, jr#tjwhere» Для несл^ввШя кинйтйнй гетерогенных (реакций исполь-
г.. зовалйсі. методы oiifJitiecRbfl, эяёк*^ок«ой микроскопий и инфракрас-
s I) ИбЙ спектроскопии, еезуіьтвітн Цодвйртйлись статистической обра- /
- боткё с ойредеяенйвй доверительных границ» . . '.'
Адекватность формализации закономерностей и математических '-.<
- . ---4- '.".-'
моделей устанавливалась по соответствующим критериям в результате длительных'промышленных проверок.
Научная новизна. С позиций системного подхода исследованы и^ормалиооа?н5"аконоийріюстіі химической кинетики структурно-неоднородных гетерогенных реакпионных-систем в процессах получения пеллюлоаы.Для этого разработаны основи структурно-функционального анализа,характеризующие взаимосвязи физико-химических явлений и позволяющие исследовать их эаканомерност! , гк закономерности кваоиавтоцомных звеньев (операторові) пропели. Методом функционального анализа вскрыта спепифика процессов ' получения'иеллшгазы-переопределенность оператора химических Превращений.Это свойство является основой разработки способов получения целлюлозы с требуемыми качественным» показателями. Проведена структурная и параметрическая идентификация моделей макрокинетики проиессов получения целлюлозы,а для оценки степени завершенности диффузионных процессов,разработай и проверен в промышленных условиях интегральный критерий.
Исследовано и формализовано влияние структуры растительного сырья на скорость гетерогенных химических превращение. Выделены уровни (страты)проиеесов химических взаимодействий с различными кинетическими характеристиками и ойуслордена природа случайных возмущений,прнррадаих « {(вменению скорое*}» реакций. Разработаны метода количественно!» оценки скорости химических реакний и формализованы закономерности кинетики сульфатной, сульфитной и ступенчатых варок целлюлозы. '.
Закономерности химической кинетики использованы при созда
нии методики вывода кинетических интегральных Критериев для
опенки степени завершенности химических превращений в процессах
Получения целлюлозы.Для управления и оптимизации режимов, хте'и-
.чеоких превращений разработаны математические модели .содержащие.
,' интегральные критерии в качества основных,входных комплексных .
! переменных.Созданы новые способы,системы управления и способы
\ Ьовераенствовпния структуры процессов получения целлюлозы.
'. ' Практическая иоиность. Закономерности кинетики и матеыа-
j тйческие модели физико-химических явлё'-чй процессов получения Целлюлозы испольэуюгся для:
-совершенствования технологии действующих производств с иелыо интенсификации режимов,повыыенид качества продукции,снижения, расходов реагентов,энергии и сбросов в окружающу» среду} -синтеза новых технологических пропьссов.оборудоііяния л упрз-
' 5 "
вляющих систем.
PeaJWjafflB работы .в промышленности. Результати работы обеспечили оснащение отрасли автоматизированным системами управления технологическими процессаш варки цел-лшозы для химической переработки (Братский ЛІ1К, Байкальский и Котласский \$>ti) с общий годовым экономическим эффектом 2,0 млн.
РУб. ;.
От Внедрения новых; способов управления технологией производства цеЯлялоэй Йолучен годовой экономический эффект 700,0
тас.руб. _- ' .. .
: ііолученнне результати' йсіюльзованьї для создания новых систем управления процессами варки целлшгозы для бумаг на Калининградском и СДонскЬм 10 с общим годовым экономическим аффектом 3bp,0 тіїс.руЙ, и для вновь создаваемых АСУТП на Котласском, «{«ангельском^ Сояомйальсйок ЩМ и Братском 1ПК с'ожидаемым эйонёйМесним, аффектом Z,b адШруб.
Данные работы йсііомьзоЄались Для создания методических ' уМэанМЙ ho опрвдейёйио и «ШаДиз'у производственных резервов (потесала) технологических объектов управления («елевая Программа ГКНГ и Госпййна СССР 0Ц.)26,О4,Ш.) и отраслевых руяр&одяйих, методических іиатериалав ho созданию АСУТП в лесной СйяІшіЬз'но-бумажней fi деревообрабатывающей промышленности (целевая программаі ГМІІТ СССР.-
яйробацйя paflptfo .. МвтерйалЫ диссертаций докладывались на научных семинарах "Суб-йЙй^осйоЬйческое строение древесины и его роль в процессах двійЬнЙфИкации" РиГа^ 1979, 1983, І9Й6 г.Г.{
Всеебюзнои научно-технической конференции "Автоматизирован-йые системы управления в ЩИ", Астрахань, 1980г.",
ІЗ йё«дунароДйЬй коН$й.рвИЙий ИМИ, Бельгия, tern, 1980г.;
j Йсйоояэной конферёндаи по химии и физика целлюлозы, Ташкент
їя&гь.;' . ;.,
- Ік>&сошноМ совещании "Использование микропроцессорной техники
Й миви-ЭВЙ для пос*рЧ»еЙия АСУТП в tpi", Ленинград, 1982г.
Работа обсуздалас»» ha йлучно-технических советах ВНПОбум-проМ, Мучник, семинарах'» ДЙІГОІ в ЛТЙ.ЦВП.
ОйублийЬбанйкв jtee мончгрефш (1975, І98ІГ-.) одобрены на читательских кои^Р^йЦях ># НПОбумпром.
А|гЬ4ккацйй. По теме диосёртаЦйи опубликовано 48 работ, в том числа ііоіучвнЬ 16 авторских свидетельств - 6
на изобретения.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шестйТлав-и эаоюченйя7Ша~содержит 425 стр.машинописного текста,62 рисунка,15 таблип,библиографию (45с.)- 401 ссылка на литературные источники,34 страницы приложений,содержащих акты внедрения.