Алгоритмическое и программное обеспечение для анализа и принятия решения при создании технологических схем непрерывной ректификации

• Автор: Димитрова Людмила Кузманова
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 254 с. : ил

Введение

1. Литературный обзор.

1.1. Применение теории динамических систем для анализа дистилляции и ректификации .

1.2. Динамическая система дистилляции

1.3. Динамическая система двухсекционной ректификационной колонны

1.4. Анализ степеней свободы модели динамических систем.

1.5. Стационарные точки процесса и их применение

1.6. Области существования продуктов разделения при бесконечной флегме

1.7. Области продуктов существования при произвольном флегмовом числе.

1.8. Динамическая система экстрактивной ректификации .

1.9. Полистационарность процесса ректификации.

1 Математические методы моделирования массообменный процессов.
1 Применение обобщенных сетей Петри в системном анализе
1 Постановка задачи исследования .
2. Системный анализ процесса синтеза ректификационной схемы разделения многокомпонентных азеотропных смесей
2.1. Схема предпроектной разработки ректификационных систем на основе моделей динамических систем.
2.2. Программный комплекс для исследования стационарных линий
3. Исследование динамических систем обычной и экстрактивной ректификации
3.1. Динамические системы ректификации в двухсекционных колоннах .
3.1.1. Исследование влияния параметров на ход линий стационарности в двухсекционных колоннах.
3.1.2. Алгоритмы определения граничных параметров при обычной ректификации
3.2. Сопряженные динамические системы ректификации в двухсекционных колоннах .
3.2.1. Использование бистационарной точки для оценки возможности получения заданных продуктов .
3.2.2. Использование 8ш2точки для определения характера стыковки траекторий при минимальном флегмовом числе.
3.2.3. Алгоритм 2егоУо1 для определения минимального флегмового числа
3.2.4. Определение минимального флегмового числа при наличии гистерезиса на ветви 8тлинии
3.2.5. Алгоритм Ятт для определения минимального флегмового числа из условия касания траекторий
3.2.6. Стыковка траекторий при минимальной флегме при наличии нескольких ветвей Бтлинин одной из частей колонны.
3.2.7. Стыковка траекторий при минимальной флегме при наличии несколько ветвей 8тлинии для обеих секций колонны
3.2.8. Стыковка траекторий при наличии точки перегиба на Бтлинии .
3.2.9. Алгоритм Бш2 проверки реализуемости заданного разделения
3.2 Программный комплекс 8т2 проверки реализуемости заданного разделения
3.2 Бистационарная 8т2 линия .
3.2 Границы существования продуктов при произвольном флегмовом числе .
3.3. Динамические системы экстрактивной .
3.3.1. Математическая модель трехсекционной колонный
3.3.2. Эволюция стационарных точек средней части при изменении параметров системы для зеотропной смеси.
3.3.3. Анализ реализуемости процесса разделения экстрактивной ректификацией в зеотропной смеси.
3.3.4. Алгоритм ехМтМах для определения минимального и максимального флегмового числа при разделении зеотропной смеси экстрактивной ректификацией
3.3.5. Эволюция стационарных точек экстрактивной части при изменении флегмового числа для смеси с минимальнокипящим азеотропом между компомнентами 1 и
3.3.6. Эволюция стационарных точек при изменении удельного расхода экстрактивного агента при постоянном флегмовом числе.
3.3.7. Исследование возможности реализации процесса разделения азеотропной смеси с минимум температуры кипения тяжелокипящим экстрагентом
3.3.8. Программный комплекс определения диапазона допустимых параметров при разделении экстрактивной ректификации
4. Исследование полистационарности ректификационного процесса.
4.1. Математическая модель процесса.
4.2. Программный комплекс СоШош для расчета ректификационной колонный
4.3. Определение диапазона полистационарности
4.3.1. Система с минимальнокипящим азеотропом между компонентами 1 и 3
4.3.2. Система с минимальнокипящим азеотропом между компонентами и максимальнокипящим азеотропом между компонентами
4.3.3. Полистационарность в системах с большой кривизной разделяющих
5. Использование математической модели обобщенных сетей для принятия решения при создании технологических схем непрерывной ректификации
Результаты и выводы
Список использованной литературы


Следовательно, возможные концентрации в укрепляющей части заключены между дистилляционной линией через точку дистиллята и соответствующей ему линией стационарности . Траектории заключены между дистилляционной линией и линией стационарности, проходящих через кубовой продукт рис. Чтобы реализовалось разделение смеси на продукты В и И, траектории двух частей колонны должны пересекаться в общей для двух секций области возможных концентраций. Если пересечение наблюдается на определеное целое число ступеней в каждой из частей, то состав точки пересечения соответствует составу на тарелке питания который в общем случае отличается от состава питания. КУп 4 4 Оха
1. К, в
, 4 4,1 Вхв
1. Возможно существование нескольких решений, соответствующих различным комбинациям режимных параметров. Ринм . С
Рис. Из условия существования непрерывной траектории, связывающей верхний и нижний продукт следует, что существует и максимальное флегмовое число, выше которого невозможно получение продуктов точно определенного состава, так как продукта не лежат на одной и той же дистиляционной линии. Если цель получить продуктов с минимально возможной концентрацией примесей тогда максимальное флегмовое число не существует. На рис. О0 соответствует точке пересечения линий стационарности для двух секций колонны. Составы, лежащие на линии баланса между Втп и не могут быть достигнуты профилем укрепляющей секции , следовательно они нереализуемы. Стационарная точка Втп является возможной не только для профиля через , но и для других составов дистиллята на той же балансовой линии. Эти рассуждения можно сделать и для линий материального баланса через заданный состав питания с другим наклоном. Для каждой из них не могут быть продукты, разположены между точкой питания и точкой пересечения линий стационарности продуктов точки . В этой точке касательная к дистиляционной линии проходит через состав питания. Совкупность всех точек дает границу возможных концентраций продуктов линию8, i i v. Разделение возможно, если линия материального баланса пересекает эту кривую два раза, включая пересечение в точку питания. Наоборот, при кубовом продукте , обогащенном тяжелокипящим компонентом профиль укрепляющей части заканчивается на профиле исчерпывающей в хг и и в укрепляющей части число тарелок бесконечно рис,1. Рис. Она соответствует разделению но балансовой линии, совпадающей с направлением ноды жидкостьпар в точке питания рис. Г. 1. X. i У. У . X.2 i У. Области существования продуктов ограничены линиями материального баланса через легкокипящий и тяжелокипящий компонент или азеотроп и линией, соответствующей предельным вариантам разделения, когда 1 стационарная точка исчерпывающей секции равновесна составу дистилята 2 стационарная точка укрепляющей секции совпадает с составом куба. Как отмечают авторы , в точках на этой линии минимальное флегмовое число совпадает с максимальным и они определяют границу нечеткого разделения , называемая ими дистилляционной границей. У2 2. Па рисунке показана также переходная линия и выделены области, соответствующие различным вариантам стыковки при минимальной флегме. Рис. Области существования продуктов разделения при произвольной флегме. Прмм. Диггипааимш гр. Один из способов разделения бинарной азеотропной смеси на чистые компоненты добавление экстрактивного агента, который изменяет относительную летучесть азеотропных компонентов, не вводя при этом расслоение жидкой фазы. Первая колонна азеотропная или экстрактивная дает одного из азеотропных компонентов в качестве чистого продукта, а другой продукт содержит экстрактивный агент и второй азеотропный компонент. Вторая колонна колонна регенерации экстрактивного агента разделяет второго компонента от экстрактивного агента. Типичная схема экстрактивной колонны показана на рисунке 1. Так как азеотропы с максимумом температуры кипения встречаются значительно реже, показана схема разделения гомогенной экстрактивной ректификацией смеси с минимумом температуры кипения. Экстрактивный агент является тяжелокипящим и подается вблизи вершины экстрактивной колонны. Это наиболее часто использованная, но не единственная схема разделения.