ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о системном анализе процессов перегонки к ректификации из "Перегонка и ректификация в нефтепереработке" Системный анализ процессов перегонки и ректификации предусматривает сложный характер взаимосвязей между следующими основными этапами проектирования синтезом, анализом и оценкой проектного решения. [c.99] Анализ является важнейшим этапом проектирования процессов перегонки и ректификации и характеризуется определением оптимальных режимных параметров процесса и конструктивных размеров аппаратов при заданных технологических требованиях и ограничениях на процесс. Анализ сложных систем ректификации проводится методом декомпозиции их на ряд подсистем с де-тальным исследованием полученных подсистем методом математического моделирования. Проведение анализа сложных систем возможно также при одновременном решении всех уравнений си-стемы с учетом особенностей взаимного влияния режимов разделения в каждом элементе системы. Последний метод анализа является более перспективным для однородных систем сравнительно небольшой размерности, так как в этом методе не требуется рассмотрения сложной проблемы оптимальной декомпозиции системы. [c.99] Синтез процессов перегонки и ректификации заключается в определении такой технологической схемы процесса, которая должна удовлетворять оптимальной ее структуре и оптимальным параметрам разделения. Этап синтеза всегда предшествует анализу системы, однако последний оказывает существенное влияние на последующие этапы синтеза. В связи с этим проектирование разделительных установок проводится итерационным путем с применением последовательно методов синтеза и анализа систем. Следовательно, синтез разделительных установок — это определение оптимальной технологической схемы процесса с одновременным поиском оптимальных режимных параметров процесса и конструктивных размеров агапаратов. [c.99] например, при 5=10 для случая разделения смеси на семь фракций или чистых компонентов число возможных схем проведения процесса возрастает уже до 132 млн. [c.100] Исследование всех вариантов схем обычно не представляется возможным, и поэтому методы оптимизации с простым перебором этих вариантов используют лишь в задачах малой размерности — при разделении смеси на 3—4 фракции в простых ректификационных колоннах. [c.100] Проблемами синтеза сложных химико-технологических систем начали интенсивно заниматься всего лишь в конце 60-х годов. В то же время литература по этому вопросу насчитывает уже не один десяток наименований [1, 2]. Для синтеза технологических схем ректификации многокомпонентных смесей применяют специальные методы декомпозиционные, эвристические, эволюционные и алгоритмические (прямой оптимизации). [c.100] Основой метода декомпозиции является выбор таких переменных системы, при которых возможен отдельный расчет подсистем с определением оптимальных условий функционировантпг всей си-стемы при минимальном времени счета. Использование метода декомпозиции не всегда.обеспечивает синтез оптимальной структуры системы. [c.101] Эвристические методы синтеза позволяют находить решение оптимальной структуры или технологической схемы с помошью вероятностных, но всегда не безошибочных предположений (эвристик). Эвристики, применяемые при синтезе схем ректификации, будут рассмотрены ниже. Эвристический метод синтеза широко используется в сочетании с другими методами, так как одновременное применение их обеспечивает значительную экономию времени счета. [c.101] Эволюционные методы синтеза предполагают последовательную модификацию первоначально постулируемой технологической схемы процесса. При эволюционном синтезе используют также эвристические и декомпозиционные методы. Эволюционные методы разумно использовать лишь после того, как исходный вариант процесса синтезирован на основе общих принципов оптимального построения систем или методов прямой оптимизации. [c.101] В следующих параграфах более подробно будут рассмотрены отдельные алгоритмы синтеза указанных выше методов. [c.102] При решении задач синтеза и анализа технологических схем перегонки и ректификации необходимо располагать объективной оценкой эффективности работы разделительной установки. Для этого используют различные критерии, большинство которых основано на экономической оценке. [c.102] При определении оптимальных параметров процесса ректификации необходимо учитывать стоимость не только самой колонны, но и вспомогательного оборудования, так как доля его в общих затратах достаточно велика. Например, стоимость различного оборудования в общих капитальных затратах составляет ориентировочно (в %) колонна —40, кипятильник — 35, конденсатор — 20, емкость орошения —5, остальное приходится на теплообменник для нагрева сырья и насосы. [c.102] Капитальные и эксплуатационные затраты можно определить, пользуясь приведенными ниже уравнениями [4]. [c.102] Стоимость 1 ГДж тепловой энергии принимается в зависимости от температуры греющего пара по прейскуранту 09—01. [c.104] Для учета затрат на КИП, трубопроводы, металлоконструкции и прочее общезаводское вспомогательное оборудование необходимо вводить поправочный коэффициент, равный 1,5 от стоимости основного технологического оборудования установки. [c.104] Здесь Ко — коэффициент, учитывающий наличие люков, не используемой тарелками части колонны (Ко=1.18) Цк —стоимость материала колонны, тыс. руб,/т Рп —плотность пара, кг/м нип — допустимая скорость пара в свободном сечении колонны, м/с т) — к. п. д. тарелки g — масса тарелки, отнесенная к 1 м ее поверхности, т/м р — плотность материала корпуса колонны, т/м Я — расстояние между тарелками, м г — удельная теплота испарения дистиллята. кДж/т 0 — продолжительность работы установки, ч/год Ц,- —цена теплоносителя, используемого при эксплуатации кипятильника и цена хладоагента в дефлегматоре, тыс./руб. т Дй,- — изменение энтальпии теплоносителя и хладоагента, МДж/т К1 — коэффициент теплопередачи в кипятильнике и дефлегматоре, МВт/(м -К) А ср — средняя разность температур при теплопередаче, С. [c.104] Указанные функции имеют коэффициенты корреляции с экономическими критериями, изменяющиеся от 0,945 до 0,864. [c.105] Применение сложных ректификационных систем наиболее эффективно при разделении углеводородных газов и особенно легких углеводородов, фазовые превращения которых при дросселировании потоков сопровождаются заметными тепловыми эффектами. [c.106] Рассмотрим более подробно сложные технологические схемы одноколонных систем ректификации. [c.106] Одноколонные ректификационные системы с несколькими сырьевыми потоками легко реализуются при разделении углеводородных газов по одной из схем, изображенных на рис. П-1 [8]. По схеме на рис. П-1, а сырье после теплообменника делится на два потока, которые затем дросселируются, один из потоков после дросселя поступает в колонну, а другой проходит теплообменник и поступает также в колонну на более низкий уровень по сравнению с первым потоком. По схеме на рис. П-1, б сырье проходит теплообменник и охлаждается обратным потоком жидкости, выходящего из сепаратора, дросселируется и затем делится на паровую и жидкую фазы в сепараторе. Паровая и жидкая фазы дросселируются до рабочего давления колонны и раздельными потоками подаются на ректификацию. Применение таких схем при разделении легких углеводородов позволяет на 30—50% сократить требуемые флегмовые числа, значительно уменьшив тем самым расход дорогих хладоагентов. [c.106] Вернуться к основной статье