Автоматизированный синтез схем ректификации с рекуперацией тепла на основе интегрально-гипотетического принципа

• Автор: Виноград, Дмитрий Леонидович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 225 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЩАЯ МЕТОДОЛОГИЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ IЛ.Принципы синтеза ХТС

1.1 Л. Декошозиционный принцип.

1.1 2. Эвристический принцип.II

1Л.З. Эволюционный принцип

1.1.4. Интегральногипотетический принцип

1.2. Автоматизированная система ЙУЫБУЗ

Глава 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИРУЮЩИХ БЛОКОВ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СИНТЕЗА РЕКТШЙКАЦИОННЫХ СХЕМ С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ТЕПЛА

2.1. Общие принципы построения

2.2. Моделирование ректификационных колонн

2.3. Разработка моделирующего блока простой ректификационной колонны
2.3.1. Мультивариантность блока
2.3.2. Алгоритмы расчета МБ ПРК
2.3.3. Миниматематическая модель блока ПРК
2.3.4. Определение техникоэкономических параметров проектируемых ректификационных колонн.
2.3.5. Тестирование МБ ПРК.
2.4. Разработка моделирующего блока теплообменника. .
2.4.1. Математическая модель теплообменного аппарата.
2.4.2. Расчет теплосодержания потока с фазовым переходом в многокомпонентной смеси
2.4.3. Мультивариантность МБ та
2.5. Шводы по главе 2.
Глава 3. СИНТЕЗ ОДНОРОДНЫХ СХЕМ тТШЖЯЩ
3.1. Методы дискретного рассмотрения структурных вариантов схем разделения
3.1.1. Эвристические метода
З Л ,2. Эволюционные метода
ЗЛ.З. Метода, основанные на переборе вариантов
3.2. Разработка методов синтеза путем оптимизации.
3.2.1. Разработка интегральногипотетических схем ректификации со структурными параметрами .
3.2.2. Глобальная гипотетическая схема разделения.
3.3. Вывода по главе 3.
Глава 4. СИНТЕЗ ОДНОРОДНЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ СХЕМ
4.1. Интегральный подход с использованием прямой оптимизации.
4.2. Методы последовательной генерации схем теплообмена
4.3. Методы одновременной генерации схем теплообмена
4.4. Усовершенствование термодинамического метода синтеза схем теплообмена
4.5. Выводы по главе 4.
Глава 5. СИНТЕЗ ТЕПЛОИНТЕГРИРОВАННЫХ СХЕМ РЕКТШИКАЦИИ
5.1. Метод Раторе, ВанВормера и Пауэрса
5.2. Объединенный глобальнотермодинамический
5.3. Опыт синтеза схем ректификации с рекуперацией тепла
5.3.1. Оптимизация схем с фиксированной последовательностью разделения
5.3.2. Оптимизация глобальной схемы с разрешенной рекуперацией тепла.
5.4. Выводы по главе 5
Глава 6. СИНТЕЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ СХЕМ РАЗДЕЛЕНИЯ
6.1. Синтез схемы выделения изомеров нитрохлорбензола из отходной эвтектики.
6.2. Разработка промышленной схемы непрерывной ректификации изомеров нитрохлорбензола из реакционной смеси
6.3. Проектирование схемы выделения фреона
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДА
ЛИТЕРАТУРА


Метод, как правило, представляет собой объединение на базе одного из принципов нескольких подходов к решению отдельных подзадач, но с учетом специфики основной задачи. Следуя методике обзора [] , целесообразно рассмотреть три проблемы, удачное решение которых ведет к успеху в синтезе ХТС, а именно: проблему репрезентации или принципиального наглядного изображения задачи, проблему перебора, понимаемую в смысле генерации и оценки альтернатив, и проблему стратегии выбора наилучшего варианта. Заметим, что для решения проблемы репрезентации требуется выбрать принцип, для генерации вариантов - подход и, наконец, стратегия находит свое выражение в методе. В уже упомянутой работе Умеда и др. ХТС разработано вплоть до уровня стратегии поиска оптимальной структуры, то есть все три проблемы решены совместно, что в дальнейшем при систематизации работ по синтезу ХТС привело к превращению интегрального подхода [із] в интегрально-гипотетический принцип. В подобной неточности, на наш взгляд, кроется опасность следования стереотипу мышления, - если пользоваться при синтезе концепцией или принципом "от сложного к простому", то надо обязательно построить гипотетическую схему с коэффициентами разделения и т. А ведь гипотетическую схему можно построить и без использования параметров разделения потоков, например, для однородных теплообменных схем в форме матрицы(рис. I) оптимальная схема из которой вычленяется после решения "задачи о назначениях" [зЗ-Зб]. Рис. И-Г теплообменная схема. Будем в дальнейшем под ИГЛ подразумевать только идею поиска оптимальной структуры ХТС внутри полученной произвольным образом гипотетической объединенной структуры, а объединение этой идеи с методом сведения дискретной задачи оптимизации путем введения коэффициентов разделения - интегральным подходом (что, кстати, и имеет место в заглавии работы [] ). ИГЛ составляет методологическую основу данной работы, и подробности его применения к синтезу схем ректификации вместе с соответствующим обзором литературы будут даны в соответствующих главах. Постараемся здесь рассмотреть только те черты ИГЛ, которые позволили сделать прогноз о перспективности его применения к синтезу однородных ректификационных схем с рекуперацией тепла. Построение исходной гипотетической схемы может быть полностью автоматизировано как с использованием метода структурных параметров, так и на базе оригинального глобального подхода к синтезу схем разделения в простых колоннах [з? Исходная ректификационная схема может быть дополнена подсистемой рекуперации тепла. Практически исключена стадия генерации вариантов схем. Поиск оптимальной структуры может осуществляться одновременно с определением оптимальных значений режимных и конструктивных параметров. Возможно применение известных эвристических правил как вспомогательного средства для сокращения размерности. Эти объективные достоинства ИГЛ, не вызвали, судя по исследованиям последнего десятилетия, повышенного интереса к нему как к основе для синтеза схем многокомпонентной ректификации. Большинство работ посвящены усовершенствованию методов перебора вариантов на дереве решений и поиску новых эвристических правил. Один из ведущих специалистов в области синтеза Вестерберг считает [], что будущее за эволюционным подходом. Известно, что основным недостатком ИГП является резкий рост числа оптимизирующих переменных для исходной схемы с увеличением количества компонентов в разделяемой смеси и, кроме того, крайне сложный вид целевой функции, что не позволяет применить . Ранее совместно с Жванецким, Платоновым, Островским и Волиным [] был предложен так называемый глобальный подход к синтезу схем разделения в простых колоннах, априори позволяющий существенно сократить число оптимизирующих переменных в исходной гипотетической схеме. ЭВМ как быстродействие и размер оперативной памяти. Интегральный подход предполагает использование сравнительно медленных методов оптимизации нулевого порядка и тем более надежен, чем больше машинного времени мы можем потратить на поиск глобального оптт/ума.