Введение к работе
В связи с сокращением запасов ископаемого органического сы
рья, в последнее время во всем мире уделяется серьезное внима
ние вопросам химической и биохимической переработки раститель
ного сырья. Один из наиОолев перспективных методов химической
переработки древесины - гидролизное производство, основными
продуктами которого являются кормовые и пвдввнв дрожжи, техни
ческий этанол, синтетические СМОЛЫ И Т.П. '
Большой интерес з качестве объектов, исследования в гидролизном производстве представляют процесс горколщионного гидролиза, эффективность которого в значительной степени определяет технико-экономические показатели гидролизного производства в целом и процесс биологической очистки заводских стоков, являющийся заключительной стадией производства, которая определяет экологическую безопасность всего гидролизного производства.
Актуальность данной работы вытекает из того.что существующее в настоящее время управление процессом перколяцвшного гидро-1 лиза не учитывает особенности сырья, нэстацнонарность процесса гидролиза, не позволяет оперативно измененять технологические режимы. Процесс гидролиза определяет выход реяуцирущих веществ, их себестоимость и следовательно в значительной мере эффективность последувдих стадий гидролизного производства.
Что se касается процесса биологической очистка, то он является "узким местом" во всем гидролизном производстве,ограничивая рост.выпуска продукции. К тому же, постоянвпе ужесточение экологических требований к промышленности, ставит задачу использования возможных резервов в повышении эффективности очистки промышленных стоков и как следствие всего гидролизного производства.
Цельв работы является повышение эффективности гидролизного производства за счет увеличения эффективности процесса перке— ляционного гидролиза путем разработки оптимально технологических режимов, учитывавших качество сырья и гоотватствупцие характеристики процесса гидролиза, в комплексе с одновременным увеличением эффективности биоочистки за счет изшнения соединения биоокислителей в системе биоочистки.
Задачи исследования:
разработка иатематической модели перколяционного гидролиза, пригодной два целей управления;
решение задачи оптимального управления процессом гидролиза и получение ошимальных управлений, учитывавзцих содержание в сырье трудно- и легкогидролизуемых полисахаридов;
исследование влияния различных схем соединений Оиоокислите-лей на эффективность биоочистки (при нескольких аппаратах);
Методы исследований. В процессе решения поставленных задач, в диссертационной работе использовались методы математического моделирования, теории оптимального управления.
Научная новизна:
Обоснована целесообразность рассмотрения процесса перколяционного гидролиза как типового объекта из класса процессов, имеющих две фазы с предельными гидродинамическими режимами.
Предложено строить математическую модель процесса гидролиза для целей управления в виде системы из обыкновенных векторных дифференциальных уравнений для каадой из контактирулдих фаз и интегральной связи времени пребывания жидкости в аппарате с ее расходом.
~ Предлокенс жспаяьзовать в качестве рационального управления гидродинамическим режимом биоочистки различные схемы соединения биокислителэй.
~- Выявлены области эффективности работы биоочистки для различных схем соединения биоокислителей и получены аналитические выражения для границ этих областей; сформулированны условия перехода на соответствующую схему соединения биоокислителей.
- Поставлена и решена задача оптимизации с учетом взаимосвязи
исходной (гидролиз) с конечной (биоочистка) стадиями производ
ства кормовых дрожжей.
Практическая значимость.
- Построены графические зависимости, позволяющие производить
выбор оптимальных режимных параметров процесса гидролиза (рас
ход варочной снеси, теммпература варочной смеси, время перко-
ляции, температура прогрева) от содержания в сырье трудно- и
лвгкогидролвзувашх сахароз. . . .,_
- Разраоотда алгоритм, позволяющий осуществить выбор оптималь
ной схемы соединения биоокислителей в зависимости от нагрузки,-
прячем увеличение эффективности работы биоочистка при этом составляет 1D-15S.
— Ожидаемый экономический эффект от внедрения апикальных режимов составит более 2.Э млн. руб.на один гидролжшгшарат (в ценах I кв.. 1993 г.). Разработанные модели и алгоратмы используются в учебном процессе на кафедре "Биотехника* Московской государственной академии химического мапшностороегая. Основные разработки включены в состав алгоритмического обвгавчения типовой АСУ Тії гидролизного производства. Полученнвэ результаты могут быть использованы на аналогичных предпрзягшх, а такте в других отраслях, использующих процессы Сиоочиизи.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы, список которых приведен в заключительной чггти автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит вз введения, четырех глав, выводов, списка литературы и прилаввяий. Работа представлена на 138 страницах,содержит 27 рисунгазв и диаграмм. Список литературы включает 93 наименований^