Введение
Глава 1. Анализ научных подходов оптимальной организации химико технологических систем и актуальных задач переработки природных энергоносителей 17
1.1 Состояние теоретических разработок по проблеме оптимальной организации химико-технологических систем 17
1.1.1 Иерархия критериев в задачах оптимальной организации химико-технологических систем 19
1.1.2 Оптимальная организация химико-технологических систем на основе эксергетической концепции 22
1.1.3 Оптимальная организация химико-технологических систем на основе эксергоэкономической концепции 24
1.1.4 Оптимальная организация химико-технологических систем на основе концепции Пинч-анализа 27
1.1.5 Оптимальная организация химико-технологических систем на основе информационно-термодинамической концепции 37
1.2 Актуальные вопросы переработки природных энергоносителей 43
1.2.1 Анализ способов восстановления работоспособности потоков 43
1.2.1.1 Анализ способов восстановления работоспособности потоков на основе тепловых насосов 44
1.2.1.2 Анализ способов восстановления работоспособности потоков на основе тепловых двигателей 51
1.2.2 Анализ способов улавливания диоксида углерода 62
1.3 Выбор научной парадигмы и постановка задач исследования 78
Глава 2. Методические основы оптимальной организации химико технологических систем 81
2.1 Характеристики организованности химико-технологической системы 82
2.2 Дифференциация функций многоцелевых процессов между потоками продуктов 89
2.3 Дифференциация функций системы между ее элементами. Разработка критерия усложнения ХТС 93
2.4 Методика дифференциации затрат на организацию многопоточных процессов 106
2.5 Особенности организации химико-технологических систем 115
2.6 Методика расчета параметров макроуровня химико-технологических систем 120
Глава 3. Оптимальная организация химико-технологических систем на примере технологий переработки природных энергоносителей 129
3.1 Оптимальная организация химико-технологических систем с заданным типом и множеством элементов 129
3.1.1 Оптимальная организация отопительной системы печи коксования 135
3.1.1.1 Интерпретация результатов оптимальной организации отопительной системы на основе теории рециркуляции (этап 1) 139
3.1.1.2 Интерпретация результатов оптимальной организации отопительной системы на основе построения мультифункциональной установки с минимальными выбросами оксидов азота (этап 2) 1 3.1.2 Оптимальная организация процесса пылеугольной газификации бурого угля 163
3.1.3 Оптимальная организация процесса высокотемпературной конверсии оксида углерода 176
3.2 Синтез химико-технологической системы получения синтез-газа заданного состава газификацией бурого угля 182
Глава 4. Разработка способа получения товарного диоксида углерода из дымовых газов в энергоблоке тригенерации нового поколения 223
4.1 Разработка оптимально организованного энергоблока тригенерации для улавливания и выделения диоксида углерода из дымовых газов 223
4.1.1 Оптимальная организация подсистемы рекуперации теплоты дымовых газов на основе цикла Ренкина 226
4.1.1.1 Анализ оптимальной организации классического цикла Ренкина 232
4.1.1.2 Анализ оптимальной организации модифицированного цикла Ренкина 234
4.1.1.3 Анализ оптимальной организации цикла Ренкина с гипотетическим регенератором 238
4.1.1.4 Исследования эффективности теплового двигателя на экспериментальном стенде 242
4.1.2 Оптимальная организация подсистемы улавливания и выделения диоксида углерода из дымовых газов 255
4.1.2.1 Исследование возможности интеграции цикла Ренкина с гипотетическим регенератором и холодильного цикла 257
4.1.2.2 Выбор оптимальной топологии холодильного цикла 266
4.1.3 Разработка энергоблока тригенерации для улавливания и выделения диоксида углерода из дымовых газов 279
4.2 Разработка математической модели процесса получения товарного диоксида углерода в энергоблоке тригенерации и экспериментальные исследования 288
4.2.1 Анализ возможности получения товарного диоксида углерода в холодильном цикле среднего давления 288
4.2.2 Разработка математической модели процесса десублимации диоксида углерода 295
4.2.2.1 Разработка математического описания процесса
низкотемпературной десублимации диоксида углерода 297
4.2.2.2 Экспериментальные исследования процесса низкотемпературной десублимации диоксида углерода 308
4.2.2.2.1 Влияние параметров на процесс десублимации диоксида углерода 314
4.2.2.2.2 Анализ десублимированного остатка и выводы по результатам исследований 321
4.2.2.3 Проверка адекватности математической модели и результаты расчетов 325
Глава 5. Технико-экономическая оценка оптимально организованной системы получения товарного диоксида углерода из дымовых газов в энергоблоке тригенерации 341
5.1 Оценка синергетического эффекта тригенерации на основе эксергетических показателей 341
5.1.1 Эксергетический анализ варианта 1 342
5.1.1.1. Эксергетический анализ цикла Ренкина с рабочим телом метаном 342
5.1.1.2. Эксергетический анализ холодильного цикла 345
5.1.2. Эксергетический анализ варианта 2 348
5.2 Финансовая оценка инвестиционного проекта: «Получение товарного диоксида углерода в энергоблоке тригенерации производительностью до 160 тыс. тонн продукта в год» 351
5.2.1 Финансовая оценка инвестиционного проекта 353
5.3 Сравнение разработанного процесса получения товарного диоксида углерода в энергоблоке тригенерации с современными зарубежными аналогами 367
Основные выводы по работе 372
