ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Системы программ математического обеспечения решения задач расчета процессов многокомпонентной ректификации из "Процессы и аппараты химической технологии Том 2" В настоящее время решению данной проблемы уделяется очень большое внимание, что является следствием необходимости разработки наиболее эффективных методов анализа процесса ректификации многокомпонентных смесей. К сожалению, известно лишь небольшое число таких систем программ [130, 135, 276] и публикации [268, 269, 277] о многих из них носят рекламный характер. [c.69] Одной из первых систем программ, предназначенной для проведения проектных расчетов, связанных с определением минимального числа ступеней разделения и флегмового числа, является система FLOWTRAN [277—280]. Общим назначением системы является расчет статических режимов колонн непрерывной ректификации многокомпонентных смесей. В состав системы входят следующие основные блоки. [c.69] Широко используется в отечественной практике и система программ, уже ранее упоминавшаяся в разделе о паро-жидко-стном равновесии [135]. В состав данной системы входят следующие программы. [c.70] Если учесть все недостатки данной системы программ, то становится очевидным, что она может быть использована для решения ограниченного круга задач и не может быть рекомендована для создания автоматизированных систем синтеза и анализа процессов ректификации. [c.71] Одной из наиболее развитых систем программ является система моделирования комплексов ректификационных колонн разработанная фирмой 1ВМ. [c.72] Максимальная размерность решаемой задачи (ЭВМ 1ВМ 360/67) может быть определена следующим образом. Допускается расчет сложных комплексов ректификационных колони с числом колонн, в комплексе до 30 для каждой колонны допускается до 15 потоков питания и отборш продуктов разделения максимальное число компонентов разделяемой смеси равно 30 для каждой из колонн допускается наличие до 250 ступеней разделения и до 15 промежуточных теплообменников. [c.72] В результате расчетов при заданных величинах каждого иа потоков в системе колонн, структуре системы, числе тарелок и флегмовом числе, положениях тарелок отборов и питания для каждой из колонн, а также характеристиках исходных потоков сырья, подаваемого на разделение, определяются профили концентраций и температур по высоте каждой из колон , составы продуктов разделения и потоков-связей в комплексе, нагрузки на теплообменное оборудование. [c.72] Система анализа физико-химических данных предназначена для 1прове рки наличия необходимых данных в библиотеке свойств компонентов. В случае отсутствия необходимых свойств, проводится их расчет с использованием известных методов. [c.72] При проведении расчета сложной системы ректификационных колонн выполняется следующая последовательность этапов моделирования. [c.72] В основу общей структуры системы положен блочный принцип реализации отдельных этапов рещения общей системы уравнений математического описания независимо от вида используемых соотношений (рис. 7). Выделяются шесть основных этапов расчета (блоки 1—6), кроме которых используются блоки О и 7, которые не входят в итерационный цикл, а предназначены для начальной обработки исходных данных с определением некоторых типов ошибок, возникающих при вводе исходной информации, и для представления результатов моделирования в желаемой форме. [c.74] Отличительной особенностью общего алгоритма расчета является наличие блоков 4а и 46, которые автоматически включаются для расчетов сложных комплексов колонн. В блоке 4а реализуется предварительный расчет составов связующих потоков комплекса колонн, а в блоке 46 — 0-коррекция этих составов. После выполнения этапов 4а и 46 производится расчет кояцентраций компонентов разделяемой смеси по ступеням всех колонн, при котором составы потоков, поступающих в каждую колонну, рассматриваются как заданные. [c.75] Благодаря используемому методу расчета значения концентраций компонентов на ступенях разделения в каждой колонне удовлетворяют материальным балансам для каждой колонны и для баланса по комплексу в целом, чего нельзя обеспечить без использования дополнительной 6-коррекции (блок 46). Рассматриваемый алгоритм моделирования обеспечивает существенно лучшие характеристики сходимости итерационных расчетов, чем известные алгоритмы моделирования комплексов колонн [130, 276], в которых обычно применяются те же расчетные схемы, что и для одной колонны. [c.75] Моделирование установки разделения может быть реализовано как с учетом тепловых балансов установки, так и при допущении постоянства потоков пара и жидкости в колоннах по их высоте. Последнее может использоваться для грубой оценки схем разделения, так как расчет в этом случае существенно ускоряется. [c.75] Параметры используемых зависимостей для расчета коэффициентов активности определяются с помощью ранее рассмотренной специальной подсистемы обслуживающих программ 131]. [c.76] Расчет разделительной способности ступеней паро-жидкостного контакта реализуется при использовании различных типов гидродинамических моделей движения потоков пара и жидкости с учетом кинетики массопередачи или при заданных локальных к. п. д. контакта. [c.76] В последних двух случаях разделительная способность тарелок рассчитывается при заданной гидродинамической структуре потока жидкости на тарелке при условии модели полного вытеснения по паровому потоку в массообменном пространстве тарелки. Возможно использование одной из следующих реализованных гидродинамических моделей движения жидкости на ступени разделения. [c.76] Перечисленные выше модели приняты в качестве основных, однако, на их основе могут быть построены и более сложные комбинированные модели при замене моделей каналов или ячеек другими, более сложными. В рамках основных моделей возможен также учет таких явлений, как байпассирование части потока жидкости без контакта с паром через тарелку и наличие застойных зон в массообменном пространстве тарелки [125, 130, 276]. [c.77] На первом этапе моделирования в блоке О производится контроль исходной информации, а также задание начального приближения по составам и величинам потоков во всех колоннах комплекса. В качестве начального распределения концентраций в алгоритме принимается равномерное распределение, т. е. все концентрации принимаются равными 1/fe, где k — число компонентов разделяемой смеси, задаваемое в исходной информации. Такой способ задания начального приближения для расчета комплекса колонн принят потому, что исследования [125, 130, 183, 186] показали нечувствительность алгоритма к этому этапу вычислений. [c.77] Для определения температуры конденсации пара обычно требуется несколько большее число итераций, так как зависимость коэффициентов активности от составов жидкости, как правило, более сильная, чем зависимость коэффициентов летучести от состава пара. [c.78] Расчет разделительной способности тарелок в системе программ ДИСТИЛЛЯЦИЯ сводится к решению следующих задач 1) расчет локального состава пара, уходящего из массообменного пространства тарелки 2) расчет усредненного состава пара, уходящего с тарелки. [c.80] Вернуться к основной статье