Оптимизация химико-технологических систем с использованием декомпозиционно-проективных методов (на примере процессов газопереработки)

• Автор: Анисимов, Игорь Эбович
• Шифр специальности: 05.00.00
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 c. : ил

ГЛАВА I.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ ХИМИКОТЕЖНОЛОШЧЕСКИХ СИСТЕМ
1.1.Оптимизация ХТС как единого целого и декомпозиционная оптимизация
1.2.Процессы низкотемпературной переработки природного и нефтяного газов как объекты оптимизации
1.3.Математическое моделирование и оптимизация процессов газопереработки
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 2.ИССЛЕДОВАНИЕ ЧИСЛЕННОЙ ОБУСЛОВЛЕННОСТИ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ ХТС И РАЗРАБОТКА ДЕКОМПОЗИЦИОННО-ПРОЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ
2.1.Постановка задачи оптимизации расширенной ХТС
2.2.Трехуровневой подход в задаче оптимизации расширенной ХТС
2.3.Исследование влияния структурных взаимосвязей на численную обусловленность задач оптимизации

2.4.Принцип непрерывной координации
2.5.Трехуровневая декомпозиционно-проективная оптимизация ХТС
2.6.Некоторые особенности реализации трехуровневого декомпозиционно-проективного алгоритма оптимизации
2.7.Трехуровневая декомпозиционно-проективная оптимизация действующих газоперерабатывающих установок
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3.ОПТИМИЗАЦИЯ ГАЗОПЕРЕРАБАТЬШАЩЕЙ УСТАНОВКИ НА
ГРОЗНЕНСКОМ ГПЗ
3.1.Исследование промышленной установки с целью оптимизации
3.2.Расчет теплофизических свойств углеводородных систем

3.3.Математические модели отдельных аппаратов
3.4.Корректировка математических моделей по экспериментальным данным
3.5.Основные этапы применения трехуровневой декомпозиционно-проективной методики и оптимальный режим установки
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года /Г/ предусматривается увеличение мощности по комплексной переработке нефтяного и природного газов. Решение данной проблемы определяет необходимость в наиболее полном и рациональном извлечении из природного и нефтяного газов этана,пропана,бутанов и более тяжелых углеводородов - сырьевой основы промышленности органического синтеза. Метан в общем объеме добываемого газа составляет большую часть и используется в основном как котельно-печное топливо.
Одним из направлений решения поставленной задачи является интенсификация и оптимизация действующих газоперерабатывающих установок, которые в отечественной газоперерабатывающей промышленности главным образом представлены процессами низкотемпературной конденсации (НТК), низкотемпературной абсорбции и ректификации (НТА и ИГР). Основной причиной, порождающей резервы для оптимизации в газопереработке, является изменение условий формирования сырьевой базы производств в ходе их эксплуатации по сравнению с проектной. Использование указанных резервов является важной народнохозяйственной задачей, научный подход в решении которой основан на применении системного анализа /2-4/ к действующим производствам.
Газоперерабатывающие установки, как объекты оптимизации, относятся к сложным химико-технологическим системам (ХТС),характерными чертами которых являются: многокомпонентность составов перерабатываемого сырья, сложность взаимосвязей между отдельными аппаратами и узлами технологических схем (материальные и тепловые рециклические потоки, обратные потоки), наличие двухфазных потоков в теплообменных аппаратах и сложность процессов тепло- и мае-

удовлетворительно описывают теплофизические свойства углеводородных смесей в более узких интервалах температуры и давления, чем точные методы.
Нами уже были рассмотрены специфические особенности задач математического моделирования и оптимизации газоперерабатывающих установок. Существуют также и более общие черты, характерные для проблем оптимизации сложных систем: высокая размерность, обусловленная многокомпонентным составом потоков и сложностью взаимосвязей между элементами ХТС, неизменно сопровождаемая явлением "овражности” задач оптимизации. Основные аспекты данной проблемы нами были рассмотрены в разделе 1.1, поэтому мы рассмотрим некоторые подходы,которые применялись при решении задач оптимизации процессов газопереработки.
Способ преодоления "овражности", характерный прежде всего для задач проектирования газоперерабатывающих установок /64/, состоит в комбинировании двух взаимоисключающих подходов:
1)либо корректно и всесторонне рассматривают синтез и оптимизацию ХТС, пренебрегая качеством математических моделей подсистем (аппаратов); 2)либо с помощью сложных и совершенных моделей осуществляют оптимизацию оборудования, не оптимизируя ХТС в целом. Ни один из указанных приемов ( в том числе и использование более простых аппроксимационных моделей, получаемых с помощью численных экспериментов на точных моделях) принципиально не устраняют явления "овражности" и плохой обусловленности, которые являются признаком системной сложности решаемых задач. Отмеченные выше подходы, по своей сути, основаны на эвристической замене сложной исходной задачи задачей, вообще говоря, другой, менее сложной.