Разработка энергосберегающих схем ректификации, содержащих сложные колонны

• Автор: Буев, Денис Леонидович
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 240 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Синтез множества , состоящих из простых двухсекционных колонн

1.2. Синтез множества , содержащих сложные колонны

1.3. Методы синтеза оптимальной технологической

схемы разделения.

1.3.1. Эвристический метод

1.3.2. Эволюционный метод.

1.3.3. Метод динамического программирования.

1.3.4. Интегральный метод.

1.3.5. Метод ветвей и границ
1.4. Сопоставительный анализ схем ректификационного разделения зеотропных смесей, содержащих
сложные колонны
1.5. Общие замечания.
1.6. Постановка задачи.
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Программное обеспечение.
2.1.1. Общие особенности программного комплекса.
2.1.2. Расчет ректификации
2.2. Выбор модели ПЖР
2.2.1. Описание моделей парожидкостного взаимодействия
2.2.1.1. Модель
2.2.1.2. Модель Вильсона
2.2.1.3. Модель I
2.2.1.4. Модель I1.
2.2.1.5. Модель I.
2.2.1.6. Модель i
2.2.2. Оценка адекватности описания ПЖР.
2.3. Материальный баланс установки.
2.4. Синтез вариантов разделения.
2.5. Оптимизация технологических схем ректификации.
2.5.1. Критерии оптимизации.
2.5.1. Иерархия оптимизации.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СХЕМ, СОДЕРЖАЩИХ СЛОЖНЫЕ КОЛОННЫ
3.1. Ректификация трехкомпонентных смесей в сложных колоннах
3.1.1. Анализ траекторий ректификации для различных
схем разделения
3.1.2. Анализ эффективности применения колонн с боковым отбором
3.1.3. Анализ эффективности применения колонн с боковой секцией
3.2. Разработка энергосберегающих схем разделения на основе отображения одного множества ТСР на другое.
3.2.1. Синтез ТСР с использованием методики трансформации
графов структур.
3.2.2. Разработка энергосберегающих схем разделения смесей предельных углеводородов в сложных колоннах с боковыми секциями.
3.2.3. Разработка энергосберегающих схем разделения смеси СЖК
в последовательностях простых двухсекционных колонн.
3.2.4. Разработка энергосберегающих схем разделения смеси СЖК в смешанных последовательностях, содержащих сложную колонну с боковым отбором
3.2.5. Применение метода синтеза ОТСР на основании принципа преемственности
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это дает возможность проводи ть анализ эффективности применения той или иной схемы в зависимости не только от исходного состава питания, но и от структурных параметров. Как было показано выше, число возможных вариантов ТСР нелинейно возрастает с увеличением числа разделяемых компонентов. Поиск ОТСР методом полного перебора при высокой размерности смеси часто трудно реализуем на практике, поскольку требует высокой производительности ЭВМ. Эвристические методы во многом упрощают задачу системного анализа и оптимизации технологических схем разделения, поэтому до начала -х годов на предварительной стадии синтеза использовался именно это метод. Ряд эвристических правил также был предложен в работах [ - ]. Авторами [] проведено сопоставление схем разделения 3-х, 4-х и 5-и компонентных смесей предельных углеводородов с целью определения области применения эвристики (1). В работе исследовалась зависимость полных годовых затрат от состава питания, летучести компонентов и качества продуктовых потоков. Исследованные составы питания представлены в табл. Таблица 1. Составы питания, исследованные в []. Компонент Составы питания, м. Исследование проведено при качествах продуктовых потоков , , %мол. Рабочее давление поддерживалось постоянным в каждой колонне, коэффициент избытка флегмы принят равным 1,. Для каждого состава питания был произведен расчет материального и энергетического балансов. В результате исследования было установлено, что во всех рассмотренных случаях оптимальной является схема соответствующая первому заданному разделению (схема 1). Это соотносится с эвристикой о предпочтении первого заданного разделения. Но для состава питания №2 наблюдается равенство затрат для схемы 1 и 5, а для питания №3 наблюдается равенство затрат для схем 1 и 3 (рис. Рис. Схемы разделения, обладающие равными затратами []. В работе [] предложено руководствоваться принципом дихотомии, который утверждает, что минимальными энергозатратами на разделение обладает технологическая схема, в которой потоки дистиллята и кубового продукта для каждой из колонн разделительного комплекса наиболее близки друг к другу. Авторы [] показали, что корректные результаты метод дихотомии может дать только в случае разделения близкокипящих смесей и изомеров. Главным недостатком эвристического метода является противоречивость эвристических правил между собой. С целью устранения этого недостатка были разработаны различные модификации данного метода. Так в работах [, ] было предложено учитывать удельные веса эвристик. С помощью введения весовых коэффициентов в работе [] дано более точное определение областей применимости эвристических правил. Информационно-энтропийный подход, разработанный Майковым с сотрудниками [, ] можно рассматривать как разновидность эвристического метода. Согласно данному подходу оптимальная схема разделения сопоставляется с наиболее эффективным процессом получения информации и рассматривается как система с многоуровневой иерархической структурой, на каждом из уровней которой можно использовать локальные информационные и экономические критерии оптимизации. Оптимальной схеме соответствует максимум суммы информационных критериев разделительной способности всех ректификационных колонн. При этом в каждой колонне смесь рассматривается как бинарная. В работе [] проведено расчетное исследование схем установок газофракциомирования. Было исследовано 2 схемы для одного заданного состава питания. На основе ряда эвристических правил были синтезированы оптимальные схемы разделения. Проведенный анализ показал, что ни одно из эвристических правил не может быть рекомендовано для выбора оптимальной схемы разделения. Особенно плохие результаты дало правило дихотомии и информационно-энтропийный подход. Своеобразным подходом является сочетание эвристик с теорией нечетких множеств []. Большинство эвристических правил представляет собой нечеткие рекомендации и указания, так как их точное выполнение связано с соблюдением редкого сочетания условий. Эвристические правила можно представить в виде нечетких импликаций типа: если А, тогда В, где А и В — нечеткие множества. Л и В, /і - функция принадлежности.