Разработка энергосберегающих схем экстрактивной ректификации, содержащих комплексы с частично связанными тепловыми и материальными потоками

• Автор: Моргунов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 с. : ил. + Прил. ( 190 с. : ил. )

Содержание
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Экстрактивная ректификация и ее роль в промышленности органического синтеза

1.1.1 Теоретические основы экстрактивной ректификации.

1.1.2 Промышленные технологии экстрактивной рект ификации

1.2 Структурная оптимизация технологических схем разделения

1.2.1 Термодинамически обратимая ректификация как наиболее совершенный процесс разделения

1.2.2 Приближение реального процесса к термодинамически

обратимому и другие способы повышения термодинамической эффективности процессов разделения

1.2.3 Энергосбережение в процессах экстрактивной ректификации.

1.3 Методы синтеза схем экстрактивной ректификации
Постановка задачи
2. Разработка метода синтеза схем экстрактивной ректификации в комплексах колонн с частично связанными материальными потоками
3. Объекты и методы исследования
3.1 Моделирование парожидкостного равновесия
3.2 Порядок оптимизации схем экстрактивной ректификации
3.3 Методика расчета схем со связанными материальными 8 потоками
4. Выбор оптимальной схемы процесса экстрактивной 1 ректификации смеси циклогексан бензол 2,4диетилпентан
5. Выбор оптимальном схемы процесса экстрактивной ректификации смеси циклогексан бензол толуол
Выводы
Список литературы


Колонны со стриппингами более сложны в управлении по сравнению с простыми колоннами, однако позволяют существенно снизить энергозатраты, в связи с чем они получили широкое применения в химической технологии, особенно в процессах переработки нефти. Эффективность использования таких структур будет рассмотрена ниже. Наиболее перспективным методом приближения процесса необратимой ректификации к обратимой, является именно теплоинтеграция потоков. Теплоинтеграция позволяет исключить процессы необратимого смешения и потому является термодинамически более эффективной, нежели применение простых двухотборных колонн. Использование сложных колонн как элементов разделительного комплекса резко повышает число возможных вариантов организации процесса разделения. Для определения вариантов разделения с использованием сложной колонны с боковыми отборами и боковыми секциями в работе [] применена теория графов. В общем случае сложная колонна имеет Р; входов и Э; выходов, секции которой работают при определенных соотношениях потоков пара и жидкости ш = Ь/У. Каждому входу и выходу поставлена в соответствие вершина графа, а секции колонны - ребро. Вся совокупность вершин, в таком случае, состоит из вводов исходных фракций ? Р; — 2) и двух выходов конечных фракций. В этих графах, могут варьироваться уровень ввода исходной смеси и уровень расположения бокового отбора или боковой секции. Для определения возможных конфигураций графа использована комбинаторная теория размещений. В таблице 1. Таблица 1. В работе [] рассмотрены вопросы поливариантности технологических схем, представляющих комбинацию простых двухсекционных колонн и одной сложной колонны с множеством боковых отборов. Авторами предложен метод для синтеза схем разделения^ п-компонентной смеси, заключающийся в последовательном расчете числа схем, в которых первая колонна не содержит боковых отборов, содержит один боковой отбор, два и так далее до N-2 боковых отборов. Полученные авторами данные для N < приведены в таблице 1. Таблица 1. Общее число схем для смесей с числом компонентов менее []. Метод «суперсфуктуры» применим и для- синтеза технологических схем, содержащих сложные колонны. Такой алгоритм был впервые предложен авторами [] в -х годах прошлого века как альтернатива комбинаторным методам. Суперструктура представляет собой граф (рис. Промежуточные вершины определяют отдельные стадии разделения исходной смеси. Конечные вершины соответствуют требуемым продуктам. Ребра графа, соединяющие две соседние вершины, эксплицируют секции ректификационной колонны. Рис. Суперструктура включает в себя все возможные варианты схем разделения, содержащие простые двухсекционные колонны и сложные колонны с полностью или частично связанными тепловыми и материальными потоками. Любая конфигурация может быть получена путем перемещения секций колонн, кипятильников, конденсаторов или промежуточных потоков между собой. В продолжение метода автором [-] разработан систематический алгоритм перечисления всех возможных конфигураций технологических схем с полностью связанными тепловыми и материальными потоками, содержащих один кипятильник и один дефлегматор. Возможные конфигурации схем могут быть получены путем удаления соответствующих вершин и ребер суперструктуры [] (рис. Рис. Каждая подгруппа имеет три линейных сегмента за исключением потоков питания и продуктов. Я, - число конфигураций подграфа ^компонентной смеси. Авторами [] разработана универсальная «суперструктура» для синтеза схем, состоящих из простых двухсекционных колонн, смешанных последовательностей, а также комплексов с полностью связанными тепловыми и материальными потоками. Корневой вершиной суперструктуры является исходная смесь. Каждому такому^ оператору соответствуют две разделительные секции. Общая структура включает в себя последовательное чередование продуктовых фракций и аппаратов, связанных друг с другом потоками (ребрами графа). ЬГ-6)/2, т. К этим правилам добавляется эвристика из работы []: подгруппу, содержащую более трех компонентов, не следует подвергать четкому разделению на подгруппы, содержащие два и более компонентов.