Разработка энергосберегающей технологии ректификации продуктов каталитического крекинга

• Автор: Голованов, Михаил Леонидович
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Алгоритмы синтеза технологических схем разделения

1.1.1. Синтез технологических схем разделения, состоящих из простых двухсекционных колонн.

1.1.2. Синтез технологических схем разделения, содержащих сложные колонны.

1.2. Обзор существующих методов синтеза оптимальных технологических схем разделения

1.3. Термодинамически обратимая ректификация.

1.4. Комплексы со связанными тепловыми и материальными потоками

1.5. Сопоставительный анализ технологических схем установок газофракционирования на НПЗ и НХК России.

1.6. Критерии оптимизации

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Программное обеспечение.
2.2. Описание моделей парожидкостного равновесия.
2.3. Выбор модели парожидкостного равновесия.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ГАЗОФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ.
3.1. АГФУ ОАО Куйбышевский НПЗ.
3.1.1. Описание технологической схемы
3.1.2. Характеристика качества сырьевых и продуктовых потоков
3.1.3. Материальный баланс.
3.2. Оптимизация фракционирующего абсорбера
3.2.1. Подбор оптимальных тарелок питания
3.2.2. Расчет выносных теплообменников.
3.3. Повышение эффективности установки АГФУ путем замены фракционирующего абсорбера на ректификационную колонну.
3.3.1. Определение оптимальных параметров колонн исходной схемы АГФУ.
3.3.2. Расчет конструктивных размеров колонн исходной схемы
3.3.3. Расчет схемы с ректификационной колонной К1.
3.3.4. Расчет дросселя.
3.3.5. Сравнение рассмотренных схем.
3.4. Определение оптимальной технологической схемы разделения ШФЛУ
3.4.1. Расчет Схемы 1.
3.4.2. Расчет Схемы 2.
3.4.3. Расчет Схемы 3
3.4.4. Расчет Схемы 4
3.4.5. Сравнение амортизационных и энергетических затрат всех представленных вариантов.
3.5. Разработка энергосберегающей технологии разделения на основе использования комплексов ректификации с частично связанными тепловыми и материальными потоками.
3.5.1. Объединение аппаратов К1 и К2 Схема 5.
3.5.2. Объединение аппаратов К1, К2 и КЗ Схема 6.
3.5.3. Объединение аппаратов К2 и КЗ Схема 7.
3.5.4. Сравнение амортизационных и энергетических затрат схем с частично связанными тепловыми и материальными потоками
ВЫВОДЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4.
ЛИТЕРАТУРА


С целью снижения этого недостатка и чтобы как-то согласовать противоречащие друг другу эвристические правила Пауэрс [] предложил использовать весовые коэффициенты при эвристиках. Это позволило более точно производить определение областей применения различных эвристических правил. Композиционные эвристики - учитывают количество компонентов в разделяемой смеси. К этим категориям относятся все ранее рассмотренные эвристические правила. В работе [] был предложен интересный подход к синтезу ТСР, представляющий собой сочетание эвристик и теории нечетных множеств. Достоинство метода заключается в возможности легко пополнять запас эвристических правил и изменять вид функций, введя весовые коэффициенты. Эвристические правила не учитывают и не могут учесть всей сложности и многообразия ректификационных процессов, поэтому для определения действительно оптимальной схемы разделения многокомпонентных смесей необходимо использовать более строгие методы синтеза. Использование эвристических методов целесообразно для задач, решение которых традиционными математическими методами затруднено. С середины -х годов наблюдается снижение количества публикаций по эвристическим методам синтеза, что можно объяснить появлением ЭВМ, и соответственно разработкой строгих математических методов. Эволюционный метод синтеза. Наряду с эвристическим методом синтеза наиболее распространенным среди проектировщиков нефтехимических производств является эволюционный метод. Стратегия метода заключается в последовательной модификации отдельных частей химико-технологических систем. Успешность результатов, полученных с помощью данного метода, во многом зависели от успешности выбора исходного варианта и от интуиции и практического опыта инженера-проектировщика []. Общая стратегия эволюционного метода синтеза оптимальных ТСР многокомпонентных систем заключается в последовательном изменении отдельных частей или элементов исходного варианта на более эффективные или экономически выгодные, в соответствии с критерием эффективности, с целью улучшения всей системы. Подобные изменения повторяются до тех пор, пока не прекращается уменьшение значения критерия оптимизации, и дальнейшее улучшение ТСР станет невозможно. В работе [] рассматривалось применение ЭВМ для эволюционного метода синтеза ТСР. Изначально развитие эволюционного метода совершенствования отдельных элементов ТСР осуществлялось с помощью эвристических правил. После чего с помощью эвристических приемов производилась стыковка нового элемента и модифицированной части схемы с оставшимися элементами исходного варианта. Другой подход к эволюционному синтезу использовал алгоритмическую эволюционную процедуру, основанную на двухуровневой оптимизации []. Метод заключался в том, что с помощью верхних и нижних граничных оценок может быть выбрана лучшая из нескольких модификаций без необходимости проведения оптимизации всей модифицированной схемы. Кроме этого, в качестве возможной модификации схемы рассматривается возможность замены или удаления отдельных аппаратов, а так же введение рециклов продуктовых потоков. Одной из основных работ посвященных эволюционному методу синтеза является работа Стефанопулоса и Вестерберга []. Авторы предложили двухступенчатый эволюционный метод синтеза схем, который можно применять для обычной, азеотропной и экстрактивной ректификации. Поменять относительные позиции двух разделительных аппаратов <х и ам в «обратном» направлении по отношению к аь т. Поменять относительные позиции двух разделительных аппаратов щ и ам в «прямом» направлении по отношению к 0|, т. Заменить метод разделения а на р. При этом схема разделения формализуется в виде «двоичного» дерева, где а и р представляют собой аппараты, использующие разные методы разделения, например обычную и экстрактивную ректификации, а индексы обозначают последовательность стадий. Изменение исходной схемы начинают с первой колонны. С помощью эвристических правил можно значительно упростить синтез ТСР с числом компонентов больше 5. Поскольку с помощью эвристик можно выбрать только наиболее перспективные варианты и множества возможных. Авторы [] так же предложили стратегию эволюционного поиска оптимального решения.