ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы расчета рабочих режимов процесса ректификации многокомпонентных смесей из "Многокомпонентная ректификация" Практической значение и трудность решения этих задач весьма велики. 0 этом свидетельствует тот факт, что в отечественной и зарубежной литературе, начиная с конца пятидесятых годов и по настоящее время, было опубликовано очень большое число работ, посвященных методам численного расчета рабочих режимов п роцесса ректификации. [c.245] Детальное изложение разработанных алгоритмов и их сравнительный анализ далеко выходят за рамки настоящей книги. [c.245] Поэтому ниже будут кратко изложены особенности только тех алгоритмов и программ, по которым имеется авторский опыт разработки и эксплуатации. Это те программы, которые вошли в систему автоматизированного проектирования (САПР) нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Будут даны примеры их использования при проектировании различных технологических установок. [c.245] Поскольку расчет рабочих режимов ректификации сводится к решению системы нелинейных алгебраических уравнений высокой размерности (уравнения материального и теплового балансов, уравнения фазового равновесия), основная трудность состоит в обеспечении сходимости итерационного процесса. [c.245] Конечно, было бы заманчиво создать идеальную программу расчета, которая сочетала бы в себе такие качества, как универсальность использования, высокое быстродействие, малый объем оперативной памяти ЭВМ, надежность в отношении сходимости итерационного процесса и т.д. Однако, к сожалению, эти качества в большинстве своем несовместимы. Поэтому для обеспечения возможности проектирования разнообразных ректификационных установок необходимо иметь целый пакет программ, различающихся по следующему ряду признаков 1) степень сложности и характер математической модели (упрощенная, потарелочная термодинамическая, кинетическая) 2) постановка задачи расчета (проверочная, проектно-проверочная, проектная) 3) вид разделяемой смеси (близкокипящая идеальная, нефтяная, состоящая из легких углеводородов, азеотропная, гетероазеотропная) 4) тип ректификационной колонны или комплекса (простые колонны, колонны с несколькими вводами и выводами, колонны с боковыми стриппинг-секциями, гетероазеотропный комплекс и др.) 5) общая организация итерационного процесса и т. д. [c.246] Упрощенными программами расчета ректификации будем считать все программы, за исключением потарелочной. Упрощенные программы могут быть полезны для оперативной приближенной оценки материальных балансов, при синтезе оптимальной схемы разделения, при системном расчете сложной химико-технологической схемы. [c.246] В настоящее время основными являются термодинамически точные программы, основанные на концепции теоретической тарелки. Кинетические же методики и программы, по которым имеются некоторые разработки [110 139], пока еще не обладают надежностью, достаточной для проектирования причина этого — в исключительной сложности процесса массопередачи на тарелке. [c.247] В связи с этим переход от теоретических ступеней разделения к реальным тарелкам осуществляется, как правило, путем использования коэффициентов полезного действия, полученных при обследовании аналогичных промышленных установок. [c.247] Такой подход не приводит к существенным ошибкам при проектировании, поскольку величина минимального флегмового числа, определяющая энергетические затраты на разделение и размеры кипятильников и дефлегматоров, не зависит от математической модели ступени разделения (см. гл. V). [c.247] Ошибка в выборе коэффициента полезного действия тарелок прпподь т лишь к сиижетствующей ошибке в числе тарелок колонны. Однако при их завышении ошибка не так страшна, поскольку она не сильно сказывается на суммарных приведенных затратах. [c.247] По постановке задачи, т. е. по характеру входной и выходной информации, все существующие методики и программы потарелочного расчета ректификации являются проверочными или проектно-проверочными. При проверочной постановке задачи входная информация содержит числа ступеней разделения по секциям и величины всех внешних (входных и выходных) потоков (включая поток флегмы), а выходная информация — составы продуктов разделения иными словами, проверочная задача состоит в определении составов продуктов разделения по заданным параметрам процесса ректификации. [c.247] Проектная задача предусматривает определение всех основных параметров ректификации (флегмовое число и число ступеней разделения) по заданным требованиям к продуктам разделения. Поскольку при ее решении число неизвестных больше, чем число уравнений, проектная задача является неоднозначной. По существу она представляет собой задачу оптимизации. Необходимо найти такие параметры ректификации, которые при некоторых ограничениях обеспечивают минимум затрат на разделение. Проектная задача не может быть решена путем однократного расчета, необходимо провести серию проверочных или проектно-проверочных расчетов. [c.248] Особое место занимает программа проверочного расчета ректификации непрерывных пефтя11ыл смесей в простых колоннах, основанная на аналитическом интегрировании уравнений фазового равновесия и материального баланса (см. разд. 4 настоящей главы). Применение непрерывной модели позволяет избежать ошибок, которые могут возникать при расчете четкой ректификации по псевдокомпонентам. [c.249] Для расчета сложных гетероазеотропных ректификационных комплексов были разработаны программы, основанные на модифицированном релаксационном и комбинированном методах (см. раздел 6 настоящей главы). Эти программы отличаются большой универсальностью в отношении схемы комплекса, простотой и надежной сходимостью итераций. Основной их недостаток — очень большое число итераций и, как следствие, большая продолжительность счета. [c.249] Для некоторых задач расчета ректификации в простых колоннах и в колоннах с несколькими вводами и выводами получить решение наиболее быстро можно, применяя методику оа-новременного решения системы уравнений (см. разд. 5 настоящей главы). [c.249] Перспективными являются программы проектно-проверочно-го расчета ректификации, основанные на методе от тарелки к тарелке (см. разд. 7 настоящей главы). Эти программы разработаны для разных видов смесей (близкокипящие, состоящие из легких углеводородов, гетероазеотропные). Для ряда важных частных случаев разделения эти программы обеспечивают быстрое решение проектно-проверочной задачи с одновременным определением оптимальной тарелки питания. [c.249] Использование программ расчета ректификации в САПРе налагает на них некоторые дополнительные требования. Программы должны работать в различных режимах эксплуатации в режиме одиночных и серийных расчетов, в режиме комплексного расчета, (включающего наряду с термодинамическим расчетом процесса гидравлические, механические и экономические расчеты, расчеты вспомогательного оборудования), в режиме моделирования и оптимизации многоколонных ректификационных установок, в режиме синтеза схем разделения. Поэтому программы должны работать совместно с различным управляющим программным обеспечением, т. е. иметь стандартизированные по форме массивы входной и выходной информации. [c.250] Вернуться к основной статье