Схема разделения многокомпонентных систем

Анализ возможностей рекуперации тепла. Тепловое объединение потоков внутри схемы является одним из путей повышения энергетической эффективности производства. За исключением отдельных работ [37, 56—58], эта проблема при синтезе технологических схем разделения многокомпонентных смесей не рассматривается, что объясняется высокой размерностью задачи и вычислительными трудностями оптимизации системы высокого порядка. Так, при разделении пятикомпонентной смеси имеется [c.496]

СИСТЕМА СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ РАЗДЕЛЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ [c.137]

Синтез технологической схемы на основе метода динамического программирования заключается в следующем. Схема разделения многокомпонентной смеси рассматривается как многостадийный процесс без обратных потоков массы и энергии. В качестве стадий или подзадач выделяются колонны для деления бинарных, тройных и т. д. смесей исходной системы. Начиная с колонн для разделения бинарных смесей отыскивается оптимальная в смысле при- [c.138]

Другая модификация метода релаксации [3] была взята нами за основу при моделировании сложной ректификационной системы с взаимосвязанными потоками (рис. 1). Схема этой системы [4—6] имеет значительные экономические преимущества по сравнению с обычными схемами разделения многокомпонентных смесей. [c.100]

После оценки оптимальных условий разделения многокомпонентной системы необходимо рассчитать газовый баланс и соответственно аппаратуру методом абсорбционного фактора. Для рассмотренной на рис. VI1-34 принципиальной схемы выделения ацетилена селективным растворителем (диметилформамидом) при условиях, указанных в табл. УП-8, рассчитаны отдельные стадии процесса абсорбции аце- [c.351]

Синтез методом прямой оптимизации. Методы прямой оптимизации предполагают использование на этапе синтеза таких известных методов как динамическое, линейное и нелинейное программирование [10]. В частности, эти методы использовались при решении задач синтеза схем проведения реакторных процессов, построения оптимальных схем разделения многокомпонентных смесей [13, 93—96]. Метод заключается в том, что определяется конфигурация синтезируемой системы, в которую входят все возможные варианты объединения отдельных групп оборудования или единиц оборудования. При этом каждой возможной взаимосвязи между отдельными элементами системы ставится в соответствие некоторый коэффициент, величина которого лежит в пределах от О до 1. Тогда задача синтеза оптимальной системы сводится к определению оптимальных величин этих коэффициентов для каждой возможной взаимосвязи элементов системы совместно с определением оптимальных проектных параметров для каждого элемента системы. [c.10]

Аналогичные задачи могут быть решены и без использования эвристических методов. Допустим, что необходимо построить схему из элементов таким образом, чтобы каждый элемент был некоторым образом связан с соседними. Тогда при заданной длине связи между элементами (при заданном весовом коэффициенте связи) задача построения оптимальной схемы может быть поставлена как задача отыскания такой последовательности элементов в схеме, при которой суммарная длина всех связей в системе минимальна. Основные особенности такой постановки задачи заключаются в том что при заданных условиях не существует большого числа вариантов построения схемы [9, 72]. Аналогичным образом основные особенности построения схем разделения многокомпонентных смесей заключается в том, что в процессе синтеза схемы разделения появляются некоторые подгруппы компонентов (фракции), которые в дальнейшем возможно должны быть разделены на отдельные компоненты или в свою очередь на некоторые фракции. Методы, которые могут быть использованы для реализации дальнейшего разделения каждой из таких фракций ограничены с той точки зрения, что в результате синтеза должна быть получена реализуемая последовательность процессов разделения, объединяемых в общую схему. Использование этого метода может быть проиллюстрировано на следующей задаче построения схемы разделения гипотетической смеси [c.25]

Несколько возвращаясь к методам декомпозиционного решения задачи синтеза схем разделения многокомпонентных смесей, важно подчеркнуть, что решение задачи оптимальной декомпозиции самой системы также является весьма слож- [c.27]

Рис. УИ-1. Примеры последовательных (а) и последовательно-параллельных (б) технологических схем системы разделения многокомпонентных смесей.

ГИБКОСТЬ СХЕМЫ РЕКТИФИКАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЫ НА ПРИМЕРЕ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ ТОЛУОЛА [c.155]

Режим минимального орошения сложной укрепляющей колонны с кипятильником нижней флегмы. Схему укрепляющей колонны, оборудованной кипятильником нижней флегмы, можно применить к разделению многокомпонентной углеводородной системы. Пусть состав равен хщ. Часть этой флегмы — Щ полностью испаряется в кипятильнике и смешивается с сырьем (рис. УП1.5). [c.369]

В результате проведенной работы были предложены следующие эвристики для синтеза РКС 1) процесс разделения наиболее трудноразделимой пары компонентов должен проводиться последним в общей схеме системы разделения многокомпонентной сме-, си . 2) последовательность колонн в схеме должна быть построена таким образом, чтобы для каждой колонны выполнялись условия балансного отбора. Последнее правило является более строгим, чем первое, но в практике построения схем используется неоправданно редко. [c.287]

При применении рассмотренного алгоритма разработки РКС для разделения многокомпонентных смесей может быть доказано следующее стоимость оптимальной РКС, синтезируемой на каждой последующей итерации общего алгоритма, монотонно возрастает с числом итераций. Отсюда система, полученная на первой же итерации, является оптимальной и, следовательно, нужна проверка схемы только на реализуемость объединения соответствующих источников и потребителей тепла. В любом случае для выбора оптимальной технологической схемы РКС со связанными тепловыми потоками необходимо провести лишь несколько итераций. [c.310]

В зависимости от типа элементов схемы (однородные или неоднородные) задача синтеза технологической схемы может ставиться по-разному. При выборе технологической схемы с однородными элементами (теплообменной системы, системы разделения многокомпонентных идеальных смесей методом ректификации) обычно отсутствует исходный вариант схемы и элементы могут соединяться между собой самыми различными способами. Задача состоит в том, чтобы найти оптимальный вариант их соединения (оптимальный в смысле критерия). В случае теплообменной системы задача синтеза может быть сформулирована следующим образом [34]. Имеется М горячих потоков 8 1 И = 1, 2,. . ., М), которые необходимо охладить, и N холодных потоков (7 = 1,2,.... . ., N), которые необходимо нагреть. Для каждого потока заданы начальная Гн, конечная Гк температуры и водяной эквивалент. Имеются также вспомогательные нагреватели и холодильники. Задача синтеза Состоит в том, чтобы создать систему из рекуперативных теплообменников, нагревателей и холодильников, которая позволила бы достичь заданных конечных температур потоков при минимуме полной стоимости системы при заданных стоимостях элементов. [c.108]

Функциональная структура системы. При разработке системы синтеза технологической схемы для разделения многокомпонентной смеси выделено три основных этапа [c.139]

В общем случае при решении задачи построения оптимальной схемы разделения многокомпонентных смесей рассматриваются две взаимосвязанные задачи выбор основных методов проведения процессов разделения (обычная, экстрактивная, азеотропная ректификация, сорбционные и экстракционные процессы и т. д.) и построение оптимальной последовательности элементов схемы, в каждом из Кфторых реализуется некоторый тип процесса разделения. Выбор метода проведения процесса разделения принципиально может быть проведен при известных физико-химических свойствах компонентов исходной разделяемой смеси. Все же до настоящего времени этот этап синтеза схемы разделения разработан недостаточно полно я в большинстве случаев в качестве основного функционального элемента системы обычно принимается простая ректификационная колонна, оборудованная собственным кубом и дефлегматором [9, 53-—59]. В некоторых случаях такой метод построения схем ректификации действительно является наиболее экономичным методом разделения исходной смеси на чистые компоненты или на фракции определенного состава [9, 103]. [c.15]

Описание фазового равновесия является одной из важнейших задач при расчете процессов разделения. Знание условий равновесия позволяет не только принципиально решить вопрос о возможности разделения многокомпонентной смеси методами ректификации, абсорбции, экстракции, но и выбрать схему разделения. Наиболее обший метод расчета равновесия основан на применении некоторого уравнения (уравнения состояния) ко всем фазам системы пар - жидкость. Однако использование уравнений состояния возможно лишь в случае простых систем, которые образованы веществами с аналогичными свойствами, например неполярными веществами, составляющими природный газ. [c.40]

Рис. VI1-1. Примеры последовательных (а) и последовательно-нарилельных (б) технологических схем системы разделении многокомпонентных смесей.

Рис. VI [-8. Сиитезированная на первом этапе решения исходной задачи синтеза схема с затратами на разделение в каждом элементе системы разделения многокомпонентных смесей (/— < —блоки разделеявя).

Разработка оптимальных тех1Нологич1бских схем РКС со связанными тепловыми потоками возможна только путем совместного решения как задачи синтеза подсистемы разделения многокомпонентных смесей, так и задачи синтеза тепловой системы энергообеспечения. [c.303]

В зависимости от типа элементов схемы (однородные или неоднородные) задача синтеза технологической схемы может ставиться по-разному. При выборе технологической схемы с однородными элементами (теплообменной системы, системы разделения многокомпонентных идемьных смесей методом ректификации) обычно отсутствует исходный вариант схемы и элементы могут соединяться между собой самыми различными способами. Задача состоит в том, чтобы найти оптимальный вариант их соединения (оптимальный в смысле критерия). [c.62]

Исследования Фальдикса и Штаге [176 а] позволили найти оптимальные схемы системы, состоящей из двух ректификационных колонн. Мюллер [1766] разработал различные схемы соединений колонн с боковым отбором продукта из колонн при разделении многокомпонентных смесей. [c.134]

Высокая стоимость программного обеспечения препятствует практически работать в среде САПР в ходе учебного процесса, однако использование демонстрационного варианта системы PRO - П на лабораторном занятии позволяет студентам ознакомиться со вс м этапами автоматизированного проектирования. В течение часа удается разобраться в архитектуре САПР, рассмотреть принципы работы с банками и базами знаний и построения схемы рассчитываемой установки или производства, формы ввода исходной информации о проектируемой установке, преобразование различных видов размерностей параметров в единую систему. Рассматриваемый в делюнстрационном варианте PRO - II расчет блока разделения природного газа позволяет проанализировать поведение многокомпонентной системы в условиях низкотемпературного ректификационного разделения с использованием тл рбодетандера для снижения энергозатрат на ведение процесса. [c.84]

Построение интеллектуальных экспертных систем изучается на примере синтеза неоднородных систем разделения многокомпонентных смесей, использование ЭВМ в системах искус ствешюго интеллекта носит интерактивный характер. Лабораторный практикум предусматривает самостоятельную работу сгудентов на персональных ЭВМ по построению конкретных экспертных систем (фрагменты общей системы синтеза неоднородных схем разделения). Инструментальным средством разработки является известная оболочка Интер-Эксперт . [c.34]

Значение энергосбережения при проектировании и реконструкции ректификационных установок не нуждается в обосновании. Наибольшее влияние на экономичность процесса ректификации оказывает его правильная организация, направленная на снижение источников термодинамических потерь, выбор наиболее эффективного распределения материальных и тепловых потоков, то есть выбор схемы разделения. Известно [1], что термодинамически идеальный процесс разделения в одной колонне достигается при подводе тепла по всей высоте исчерпывающей секции колонны и отводе тепла также по всей высоте укрепляющей секции ( идеальный каскад ). При этом достигается минимальный расход энергии, хотя одновременно возрастает и число тарелок необходимь[х для реализации заданного разделения (при флегмовом числе Л=<ю число тарелок возрастает в два раза). При разделении многокомпонентной смеси (МКС) огггимальнь оказывается проведение процесса в комплексе сложньк колонн с полностью связанными тепловыми н материальными потоками. При этом тепло подводится и отводится только в 2-х точках комплекса (система имеет 1 испаритель и I дефлегматор). Комплексы характеризуются большим суммарным количеством связанных секций и чрезвычайно большим суммарным числом тарелок. Изначально заложенная связь по материальным потокам при учете гидравлических сопротивлений вызывает необходимость выделения высококипящих компонентов при более высоких давлениях чем низкокипяших, что практически неприемлемо при разделении ширококипящих смесей, в том числе и нефтяных. Затруднительно также решение вопросов управления такими комплексами. Указанные причины делают проблематичным их использование [24]. Поэтому комплексы колонн, [c.10]

Преимущество новых схем заключается в возможности похшерживать низкое давление в зоне вывода высококипяших фракций, и использовать тепло конденсации орошений среднекипящих продуктов. В них также исключается множество кипятильников и конденсаторов по сравнению с системами разделения смесей в простых колоннах. Крометого, при разделении многокомпонентных смесей в колонне в определенных зонах как в укрепляющей, так и в отгонной секциях происходит накопление (повышение концентрации) целевых продуктов. Поэтому желательно иметь такую схему, в которой в каждой колонне выводятся боковые погоны как зто предусмотрено в новых схемах. В системе простых колонн и в колоннах предварительного нечеткого разделения сложных колонн с полностью связанными потоками этот принцип нарушается. При этом жидкость, стекающая из укрепляющей секции колонны, или пар, поднимающийся нз отгонной секции, обогащенные целевыми продуктами, опять смешиваются соответственно с жидкой и паровой фазой сырья. Вывод боковых пого-нов второй колонны между вводами их из первой, вследствие проскока примесей через тарелки вывода [344 , обеспечивает снижение энергозатрат на выделение боковых погонов первой колонны или повышение четкости разделения. При необходимости количество потоков питания каждой секции многопоточной колонны может быть увеличено за счет многопоточного ввода каждого бокового погона первой колонны во вторую в паровом, парожидкостном или жидком виде с разными температурами. Осуществление многопоточного ввода и вывода боковых погонов в колоннах приближает их к термодинамически наиболее совершенным за счет обеспечения возможности использования распределенного по колонне подвода и отвода тепла и соответственно улучшения регенерации тепла конечных продуктов разделения и использования хладоагентов и теплоносителей. [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология