Napi Magyarország, 1999. május (3. évfolyam, 101-124. szám)

1999-05-28 / 122. szám

1999. május 28., péntek * ^ Tudomány ^ JA MAGYARORSZÁG*13 ESCAPE-9 Budapesten - Vegyészmérnökök a világ minden tájáról A harmadik paradigma korában vagyunk Az Európai Vegyészmérnök Szövetség (EFCE) számítógéppel segített folyamatmérnöki (CAPE) munkabizottsága az idén a Magyar Kémikusok Egyesületét bízta meg az ESCAPE-9 nem­zetközi konferencia megszervezésével, amelyet május 31. és jú­nius 2. között tartanak Budapesten. Az EFCE már a hatvanas évek óta rendszeresen megrendezi a témával foglalkozó szak­emberek konferenciáját, 1992 óta egységesen ESCAPE néven. Magyarország eddig egyetlen alkalommal, 1980-ban adott ott­hont a rendezvénynek. Az idei a 32. a sorban. A konferencia nemzetközi tudományos bizottságának elnöke Fonyó Zsolt akadémikus, a Budapesti Műszaki Egyetem vegyipari művele­tek tanszékének vezetője, akitől a konferencia szakmai részle­tei iránt érdeklődtünk. - Milyen fejlődés tette szük­ségessé az Európai Vegyész­­mérnök Szövetség folyamat­­mérnöki munkabizottságá­nak megalakulását? - A vegyészmérnökség 1980- ban ünnepelte centenáriumát, és az azt követő két évtized fejlődése egyértelműen mutatta, hogy az ez­redfordulóra a számítógéppel se­gített folyamattervezés és folya­matirányítás a modern „chemical engineering” leginkább fejlődés­ben lévő területének bizonyul. Persze hosszú út vezetett idáig. A fejlődés érzékeltetéséhez először a vegyészmérnöki tudo­mány úgynevezett „paradigma­korszakait” szükséges áttekinte­nünk. (A paradigma ebben az érte­lemben a valóságos tudományos gyakorlat egyes elfogadott mintáit jelenti, melyek magukba foglalják a megfelelő törvényeket, elméle­tet, az alkalmazást és a kutatási eszközöket.­­ A szert) A század elején a vegyipari gyártmányok száma meghatvá­nyozódott, és ez a vegyészmérnöki tudomány strukturális megváltozá­sát hozta magával. A gyártásokat külön-külön tárgyaló, leíró jellegű, korabeli kémiai technológia mel­lett az egyedi műveletek­­kerültek a tudomány középpontjába. Az ipari vegyészek rájöttek: fü­ggetlenül at­tól, hogy történetesen műtrágyát, textilalapanyagot, élelmiszert, mo­­torhajtó anyagok gyógyszert vagy műanyag terméket gyártunk, a gyártások olyan műveletekből te­vődnek ösze, melyeknek közösek az elméleti alapjaik. Ilyenek példá­ul a kémiai reaktorok, a desztillá­­ció, a különböző hőcserék, a gra­­nulálás vagy a szűrés. - Mi jelentett ez esetben fon­tos változást? - A lényeges változás az volt, hogy a gépek és készülékek ismer­tetése helyébe az egyedi művele­tek elemző jellegű mennyiségi le­írása került, művelettan néven. Ez a strukturális változás nyomon kö­vethetővé vált a fejlesztésben, a mérnöki gyakorlatban, az oktatás­ban és a szakirodalomban egy­aránt, az úgynevezett első paradig­ma szerint. A klasszikus ipari ve­gyészek pedig a fejlődés során las­san vegyészmérnökökké váltak. A művelettan igazán tudomá­nyos rangját az ötvenes években fejlődésnek indult transzportfolya­matok elmélete hozta meg. Kide­rült ugyanis, hogy a művelettan matematikai modelljei közös ala­pokra vezethetők vissza. Mégpe­dig az úgynevezett transzportáló­dó mennyiségekre, azaz az impul­zus-, a komponens- és hőmennyi­ségekre felírt parciális differen­ciálegyenletek rendszerére, vagyis az általánosított mérlegegyenletek műveletspecifikus változataira. Ezek általánosítása és rendszere­zése ma már lehetővé teszi a mű­velettan egységes tárgyalását. Te­hát egy újabb absztrakciós lépés­sel - a transzportfolyamatok elmé­letének bevonásával - kidolgozha­­tóvá vált a tudományos megalapo­zottságú művelettan, és e köré le­hetett felállítani a második para­digmát.­­ Hogyan jutott el a vegyész­­mérnöki tudomány a harma­dik paradigma korszakához? - Az első paradigma korszakát képező vegyipari műveletek isko­lája után a fejlődés és a hozzá tar­tozó témaváltás két, egymást befo­lyásoló, párhuzamosan haladó, különböző szinten történt. Az elő­zőekben vázolt, mikroszintű fejlő­dés eredményezte a transzportfo­lyamatok elméletét, és tette lehető­vé a különböző műveletek tudo­mányos igényű megértését és le­írását. E mikroszintű kutatás nap­jainkban a műveletek energetiká­jával folytatódik. Ennek célja a változások magyarázata, a hajtó­erők, az energiafajták és a nem megmaradó entrópia segítségével. A párhuzamosan végbement, „felfelé építkező”, makroszintű fejlődés a folyamatok rendszeres vegyészmérnöki tervezését tette lehetővé. Ennek első fejlődési fo­kozata a folyamatanalízis, vagyis a műveletek hálózatának anyag- és hőmérlegszámítása, értékelése és optimálása volt, a második fo­kozat pedig a rendszeres folya­matszintézis. Ennek eredménye­képpen ma már nyilvánvaló, hogy az elszigetelt és integrált műveletek optimális jellemzői (konverzió, refluxarány, nyomás stb.) különbözőek, továbbá, hogy az üzemi rendszerjellemzőket - a lefúvatást, recirkulációt, regene­rálást - is figyelembe kell ven­nünk az optimalizálandó változók között. A műveletek hálózatának anyag- és hőmérlegszámítása ön­magában még nem jelentett önálló paradigmát, de a folyamatszinté­zis, vagyis új struktúrák és általá­ban a korábbiaknál jobb termelő­­folyamatok kialakítása az a gon­dolat, amely köré a harmadik pa­radigma kifejtése történik napja­inkban. - Mi a harmadik paradigma­korszak további jelemzője? - Ez a felfelé építkező, makro­szintű fejlődés egyúttal bizonyos célfüggvényváltozással is párosul: a folyamatok értékelésénél mára már meghatározóvá váltak a kör­nyezettudomány által szolgáltatott szempontok, azaz a környezet vé­delme a folyamattervezés új ve­zérelve lett. A vegyészmérnöki tu­domány fejlődése során alkalma­zott matematikai modellek a kü­lönböző paradigmakorszakokban eltérőek voltak, és egyre bonyolul­tabb számítástechnikai feladatokat jelentettek. Szerencsére a számító­gépek fejlődése az évszázad má­sodik felében katalizálta ezt a ha­ladást. A mind összetettebb felada­tok új típusú mérnökszemléletet igényeltek: ez a folyamatmérnöki szemlélet. Ezt ismerte fel az Euró­pai Vegyészmérnök Szövetség, és hozta létre a hatvanas években a CAPE folyamatmérnöki munka­­bizottságot.­­ Melyek azok a számítás­­technikai problémák, ame­lyek a munkabizottság fő ku­tatási témáit alkották? -Az első és második paradigma-, korszak idején a nemlineáris egyen­letrendszerek és a parciális diffe­renciál-egyenletrendszerek meg­oldása volt a fő téma, és ez a mű­veletek tervezésével, hálóza­taik modellezésével és a folyamatirá­nyítási feladatok megoldásával függött össze. Ezek között külön magyarázatot igényel a hálózatok modellezése. A vegyipari termelésben ugyanis az egyedi műveletek nem önmagukban vesznek részt, ha­nem ezek hálózatai. Nevezhetjük őket strangnak, üzemrésznek vagy­ üzemnek. Az ilyen bonyolult rend­szerek stacionárius modellezésére, szimulációjára már a hetvenes évek elejére számítógépes prog­ramrendszerek... azaz szoftverek születtek. A professzionális dina­mikus szimulátorok megjelenése pedig az elmúlt másfél évtized eredménye.­­ A rendszer fejlesztése ezzel be is fejeződött? - A vegyipari folyamattervezés célja több, nevezetesen a műveleti egységek számának, típusának, optimális kapcsolási módjának, szerkezeti és üzemeltetési paramé­tereinek meghatározása. Ez pedig már a folyamatszintézis, amely a problémát koncepcionális szem­pontból egy úgynevezett integetés folytonos optimalizálási feladat­ként kezeli, és azt matematikailag egy vegyes egészértékű - nemli­neáris programozási - feladatként fogalmazza meg. Ez az a témakör, amely a mai folyamattervezési ku­tatások fő tárgyát képezi.­­ Kérem, beszéljen erről bő­vebben.­­ Érdemes megemlíteni, hogy a hierarchikus modellezés általá­nosan elfogadott gyakorlata sze­rint a rendszertani tárgyalás a hie­rarchiaszinteknek megfelelő mate­matikai modelleket igényel, vagyis a felsőbb szintű modellek­­től nem követelhetjük meg az al­sóbb szinten szükséges részletes­séget. Ez a megállapítás voltakép­pen azt jelenti, hogy a struktúrá­nak stabilabbnak kell lennie alko­tóelemei modelljénél, továbbá, hogy a modellezés felsőbb szint­jén létjogosultsága van az alrend­szerek zárt, analitikus közelítő összefüggéseinek, amelyeket ré­gebben - a számítógép előtti kor­szakban - az alsóbb hierarchia­szinteken használtak, így kerülnek helyükre a különböző vegyész­­mérnöki tudománytörténeti ko­rokból származó matematikai mo­dellek. - Mi az ESCAPE konferen­ciák célja, és a budapesti ta­lálkozón milyen témakörök megvitatása várható? - AZ ESCAPE konferenciák célja a számítógéppel segített fo­lyamatmérnöki kutatások és fej­lesztések legújabb eredményeinek ismertetése és áttekintése, különös tekintettel arra, hogy milyen hatás­sal van az informatika a vegyi és rokon ipari eljárások tervezésére és üzemeltetésére. A konferencia témái felölelik a vegyipari folyamatszintézis, a tervezés, a folyamatdinamika, a folyamatirányítás, az üzemelte­tés, a modellezés, a szimuláció, az ütemezés és az optimalizálás különböző aspektusait. Külön szekciókban foglalkozunk az úgynevezett intelligens rendsze­rekkel és az információfeldolgo­zással, az oktatással és a tréning témaköreivel, a tervezési segéd­eszközökkel és szoftverekkel, valamint az esettanulmányok és az ipari alkalmazások bemutatá­sával. Külön figyelmet fordítunk az energiagazdálkodásra és általában az energia- és anyagintegrációra, továbbá a környezetvédelmi szempontokra. - Mi az anyag- és energia­integrációs kutatások lényege? - A vegyipari üzemek optimá­lis energiagyalálkodásának kérdé­se a folyamatmérnöki tevékenység egyik kezdeti motiváló témaköre volt. Napjainkban pedig az ener­gia- és anyagcseréi­ hálózatok op­timális megvalósítása került a ku­tatás középpontjába. Az energiaintegráció esetében a rendelkezésre álló meleg- és hi­degáramokat úgy kívánjuk kap­csolni, hogy a teljes rendszer szempontjából a kívülről bevitt fű-,ű­tés és hűtés minimális költségű le­gyen. Ezt oly módon érhetjük el, hogy a műveletek közti hőcserét, amely lehetővé teszi a hideg- és melegáramok hőjének kicserélő­dését, megpróbáljuk minél na­gyobbra kialakítani, így a külső fűtés és a külső hűtés csökkenthe­tő. Ugyanez a helyzet akkor is, amikor az anyagcserél­ hálózatnál azt vizsgáljuk, milyen módon le­het megvalósítani a külső oldó­szerrel történő anyagkinyerést mi­nimális oldószermennyiséggel, il­letve a lehető legkevesebb hulla­­dékanyag-termeléssel. Ez pedig már olyan fontos kutatásokhoz ve­zet, mint az ipari szennyvízhálóza­tok optimalizálása vagy a hulla­dékszegény új vegyipari folyama­tok tervezése. - Milyen hierarchiát mutat­nak a gazdaságossági, a kör­nyezetvédelmi és az üzemel­tetési szempontok? - A fő cél az üzemvitelnél - a termékigények kielégítése mellett - mindig a nyereséges termelés, ez azonban legtöbbször ellentét­ben áll a környezetvédelmi és mű­ködtetési szempontokkal. Jelen­leg azonban a környezeti szem­pontok meghatározóvá váltak, te­hát a környezet védelme a folya­matszintézis új vezérelve lett. A hangsúly áthelyeződött a keletke­zett kémiai hulladékok kezelésé­ről a hulladék keletkezésének csökkentésére. Ennek legfontosabb eszközei: áttérés a hulladékszegény folya­matok alkalmazására, a mégis ke­letkezett kémiai hulladékok mind teljesebb körű újrafelhasználása és visszaforgatása, valamint a hulladék anyagok és hulladék­energiák célirányos felhasználása az anyag- és energiaátalakító fo­lyamatok mind teljesebb integrá­ciójával. - Hogyan lehet ezzel a módszerrel ésszerű megta­karítást elérni? - A vegyipar és vele rokon iparok eljárásait - biokémiai technológiák, élelmiszeripar, környezetvédelmi folyamatok - úgy kell megvalósítani, hogy a hulladék termékeket, illetve hul­ladékenergiát ez a kombinált fo­lyamat már ne is állítsa elő. Úgy kell­­tehát több gyártási eljárást egymáshoz kapcsolni, hogy a ke­letkező melléktermék, hulladék és a hulladékhő a következő technológiánál újra felhasználha­tó legyen. Egy másik megoldás az, hogy a kapott hulladék anyag regenerálhatóvá váljék, s vissza lehessen vezetni a folyamat ele­jére. Éppen ez a lényeg: integrált vegyipari rendszereket akarunk létrehozni. Úgy akarjuk a külön­böző eljárásokat kombinálni, hogy hulladék ne is keletkezzék. Ez az úgynevezett zöld vegyipar természetesen elméleti cél, amelyre azonban a fejlesztő fo­­lyamatmérnöknek mindenkép­pen törekednie kell. - Mi az ESCAPE konferen­ciák jelentősége és a buda­pesti találkozó sajátossága? - E konferenciák az évek múlá­sával egyre nagyobb műszaki-tu­dományos rangot vívtak ki ma­guknak. A budapesti találkozó eb­ben a témakörben a világ ez évi legnagyobb és legrangosabb ren­dezvénye lesz. A konferencia 3 napja alatt 9 plenáris előadás és 92 szekcióelőadás hangzik el, emel­lett 149 posztert mutatnak be. A 22 tagú nemzetközi tudományos bi­zottság 439 összefoglalóból válo­gatta ki az előadásokat. Az elő­adók 48 országból érkeznek a vi­lág minden tájáról. A plenáris előadásokat a leg­rangosabb európai és tengerentúli szakemberek tartják, a résztvevők száma 350 körül várható. Az ESCAPE konferencia előadásait évről évre az amszterdami Elsevier Kiadó jelenteti meg, és a legszínvonalasabb előadásokat bővített formában a Computers and Chemical Engineering nem­zetközi folyóirat közli. - Milyen helyszíneken zajlik a konferencia? -A szervező Magyar Kémiku­sok Egyesülete egyrészt olyan feltételeket és környezetet próbál biztosítani, amely méltóan repre­zentálja az Európai Unióba tartó országunkat, másrészt igyekszik elérni, hogy a rendezvényen mi­nél több hazai és külföldi szak­ember vehessen részt. A rendez­vény helye a világörökség részét, képező budai Vár, pontosabban a Mátyás-templom és a Halászbás­tya szomszédságában álló Ma­gyar Kultúra Alapítvány székhá­za és a Hilton. Az 1980-ban Hévízen megtar­tott hasonló rendezvényre ma is jó szívvel gondolnak vissza a résztve­vők, és az akkori konferencia elnö­két, Pallai Iván professzort a mos­tani konferencia tiszteletbeli elnö­kének kértük fel. -Az előzőkhöz képest inlyen újdonságot, meglepetést tar­togatnak az érdeklődők szá­mára? - Miután elnyertük a rende­zés jogát, elhatároztuk, hogy az évszázad utolsó konferenciáját egybekötjük egy új kezdemé­nyezéssel, az inkább a gyakorla­ti alkalmazásokra koncentráló PRÉS konferenciasorozattal. Szeretnénk elérni, hogy közös konferencián találkozzanak az egyetemi oktatás, a kutatás, a tervezés, a fejlesztés és az ipari megvalósítás legjobb szakembe­rei. A PRÉS ’99 keretében to­vábbi mintegy 60 előadás hang­zik el, és 50 posztert mutatnak be, elsősorban a folyamatinteg­ráció és a hulladékcsökkentés témakörében. A nagyszabású rendezvény szervezésén sok kiváló szakem­ber dolgozik. A Magyar Kémiku­sok Egyesületének hivatásos munkatársai mellett szeretném kiemelni a szervező konferencia­elnök, Jedlovszky Pál tudomá­nyos főmunkatárs, a társkonfe­rencia tudományos bizottságának elnöke, Friedler Ferenc profesz­­szor és az ESCAPE tudományos bizottság titkára, Rév Endre do­cens nevét, akik munkájukkal e rendezvény megvalósítását lehe­tővé tették. Bizonyos vagyok abban, hogy a konferencia elősegíti a vegyész­mérnöki tudomány további ered­ményes fejlődését, és növeli a ma­gyar tudomány és kutatóink nem­zetközi hírnevét. Hanczár János Fonyó Zsolt professzor, akadémikus 1967-ben Veszprémben szerzett vegyészmérnöki oklevelet. Pályafutását az olajterv tervezőjeként kezdte, rövidesen azonban a Budapesti Műszaki Egyetem ku­tatója, majd oktatója lett. Hét esztendőt a zürichi Szövetségi Műszaki Főiskolán (ETH) töltött ven­dégtanárként. Onnan hazatérve vette át a BME vegyipari műveletek tanszékének vezetését. Kutatá­si és oktatási területe a vegyipari műveletek, vegyipari folyamatok tervezése, folyamatirányítás, in­tegrált vegyipari folyamatok megvalósítása. A Magyar Tudományos Akadémián székfoglaló előadá­sát 1999. február 16-án tartotta. Közel kétszáz publikáció, hét könyv és huszonhat megvalósított üzem folyamattervezése jelzi munkásságát. Fonyó Zsolt: A hangsúly áthelyeződött a keletkezett kémiai hulladékok kezeléséről a hulladék keletkezésé­nek csökkentésére Fotó: Somoskövy Béla -1920 1920-1950 1. paradigma 1950-1970 2. paradigma 1970-3. paradigma A vegyészmérnöki tudomány paradigmái

Next