Разработка и применение методического обеспечения блочного компьютерного моделирования энергоресурсоёмких химико-технологических систем с применением инструментальных комплексов программ

• Автор: Советин, Филипп Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОВЕРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО КОМПЬЮТЕРНОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ СЛОЖНЫХ ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
1.1. Общая постановка и актуальность научной задачи компьютерного моделирования сложных химикотехнологических систем ХТС
1.2. Аналитический обзор современных комплексов проблемноориентированных программ для компьютерного моделирования ХТС.
1.3. Краткая характеристика архитектуры и режимов функционирования комплекса проблемноориентированных программ СНЕМСАО.
1.4. Краткий анализ действующих крупнотоннажных энергоресурсомких ХТС производств синтетического жидкого топлива СЖТ и метанола

1.5. Общая характеристика ХТС как объектов блочного компьютерного моделирования

1.5.1. ХТС производства СЖТ из природного газа.

1.5.2. ХТС производства метанола из природного газа

1.6. Цели и задачи диссертационной работы

ГЛАВА И. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ЛОГИКОВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕДУР БЛОЧНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТОВ, ЭНЕРГОРЕСУРСОМКИХ СЛОЖНЫХ ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
2.1 Логиковычислительная процедура блочного компьютерного моделирования химических реакторов.
2.2 Блочные компьютерные модели различных типов химических реакторов
2.2.1 Компьютерные модели химических реакторов в отделениях парокислородной конверсии ХТС производств СЖТ и метанола
2.2.2 Компьютерные модели химических реакторов каталитического синтеза ФишераТропша.
2.2.3 Компьютерная модель реактора гидрокрекинга тяжлых углеводородов в ХТС
производства СЖТ
2.2.4. Компьютерная модель химического реактора синтеза метанола.
2.3 Логиковычислительная процедура блочного компьютерного моделирования ректификационных колонн
2.4 Блочные компьютерные модели крупнотоннажных энергорссурсосмких систем ректификации многокомпонентных смесей
2.4.1 Система ректификации многокомпонентной смеси углеводородов в ХТС производства СЖТ.
2.4.2 Система ректификации смеси метанолвода в ХТС производства
метанола.
2.5 ВыводыИЗ
ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА ЭВРИСТИЧЕСКОВЫЧИСЛИТЕЛЬНЬ1Х ПРОЦЕДУР БЛОЧНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОМКИХ СЛОЖНЫХ ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ СНЕМСАЛ
3.1. Эвристическовычислительная процедура построения блочных компьютерных моделей сложных энергорссурсомких ХТС.
3.2. Алгоритм ускорения сходимости расчтов многомерных нелинейных систем алгебраических и трансцендентных уравнений, математических моделей.
3.3. Результаты блочного компьютерного моделирования сложной ХТС производства СЖТ.
3.4. Результаты блочного компьютерного моделирования сложной ХТС
производства метанола.
3.5 Выводы
ГЛАВА IV. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЭНЕРГОРЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО ЖИДКОГО ТОПЛИВА И МЕТАНОЛА ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА
4.1 Эвристическовычислительная процедура синтеза интегрированных энергоресурсоэффективных сложных ХТС.
4.2 Автоматизированный синтез энергоресурсоэффективной интегрированной ХТС производства СЖТ и метанола из природного газа
4.2.1. Предпосылки инженернотехнологического объединения индивидуальных крупнотоннажных энергоресурсомких ХТС производств СЖТ и метанола в интегрированную ХТС
4.2.2. Разработка блочной компьютерной модели интегрированной ХТС совместного производства СЖТ и метанола
4.3.Анализ параметрической чувствительности блочной компьютерной модели интегрированной ХТС
4.4. Разработка научнообоснованных рекомендаций по изменению технологических режимов отдельных ХТП интегрированной ХТС
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛОССАРИЙ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Инструкция пользователя комплекса проблемноориентированных программ для построения блочных компьютерных
моделей ХТП и ХТС в целом.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Сравнительный анализ основных технологических показателей энергоресурсоэффективности индивидуальных ХТС и интегрированной ХТС совместного производства СЖТ и метанола.
Список условных сокращений
ХТП химикотехнологический процесс.
ХТС химикотехнологическая система.
СЖТ синтетическое жидкое топливо.
Г1МП пакеты моделирующих программ.
ПК персональный компьютер.
СФТ синтез ФишераТропша синтез углеводородов по реакции ФишераТропша. ЛВП логиковычислительная процедура.
ЭВП эвристическовычислительная процедура
ВВЕДЕНИЕ


Практически применить разработанное методическое обеспечение блочного компьютерного моделирования сложных ХТС и комплекс программ СНЕМСАБ для решения задач анализа энергорссурсооффективности ХТС производств СЖТ и метанола из природного газа. II. III. VI. ХТС совместного производства СЖТ и метанола. Методы исследования. Методы математического моделирования ХТП и ХТС, методы системного анализа, а также вычислительный эксперимент с применением комплекса проблемноориентированных программ СНЕМСАО. Основные положения, выносимые на защиту. Компьютерный анализ энсргоресурсоэффеюгивности синтезированной интегрированной сложной ХТС совместного производства СЖТ и метанола 7 отделений, 5 аппаратов, 1 поток, в том числе внешних рециклов с научнообоснованным выбором вариантов инженернотехнологического оформления отдельных ХТП, определением параметров основных технологических аппаратов и структуры рециклов в интегрированной ХТС. Обоснованность научных результатов диссертационной работы базируется на использовании известных научных положений, методов системного анализа и математического моделирования, на корректном применении методов математического моделирования ХТП и ХТС и методов вычислительной математики. Достоверность полученных результатов подтверждается проверкой адекватности разработанных блочных компьютерных моделей ХТП и ХТС, практической применимостью созданного методического обеспечения, включающего процедуры и алгоритмы для решения разнообразных задач компьютерного моделирования сложных ХТС, а также соответствием полученных результатов вычислительных экспериментов экспериментальным данным. Разработана синтезирована на основе комбинирования технологических схем индивидуальных ХТС производств СЖТ и метанола новая интегрированная ХТС совместного производства СЖТ и метанола из природного газа, для которой определены научнообоснованные варианты инженерноаппаратурного оформления отдельных ХТП, значения параметров основных технологических аппаратов и новая структура рециклов в интегрированной ХТС, что позволило снизить показатели удельной энергоресурсомкости интегрированной ХТС по сравнению с индивидуальными ХТС. Научная значимость работы. Разработанные в диссертации методическое обеспечение блочного компьютерного моделирования сложных ХТС включающее, совокупность процедур и алгоритмов, вносят определнный вклад в развитие методов математического моделирования сложных ХТС и может быть применено для построения компьютерных моделей сложных энергорссурсомких ХТС производств НГХК. Увеличить производство перегретого пара и водорода на внутренний и внешний экспорт энергоресурсов, т. Уменьшить значение парового числа в первой ректификационной колонне системы ректификации смеси метанолвода в интегрированной ХТС, что позволяет снизить тепловые нагрузки для кипятильника и конденсатора при требуемом качестве целевого продукта. Реализация результатов работы Разработанное автором специальное методическое обеспечение, применено для построения блочных компьютерных моделей и компьютерного анализа энергоресурсоэффективности с использованием комплекса программ СНЕМСЛБ для следующих ХТС производства СЖТ из природного газа производства метанола из природного газа интегрированной ХТС совместного производства СЖТ и метанола. Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на Международном симпозиуме, посвящнном 5летию со дня рождения Д. И. Менделеева Москва, г. Международной научнопрактической конференции Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промышленности. Самара, г. XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии Волгоград, г. Шей международной конференции Российского химического общества им. Д. И. Менделеева Москва, г. Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в публикациях, в том числе в 2 статьях в изданиях из перечня ВАК. Объем и структу ра диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырх глав, заключения и списка литературы, а также приложений. Диссертация изложена на 0 страницах, содержит рисунков и таблиц. Список использованной литературы включает 2 наименования.