Синтез систем разделения

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]

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]

По существу, все известные методы синтеза (см. разд. 8.1) имеют приложение к системам разделения многокомпонентных смесей, и по уделяемому ему вниманию разделение можно поставить на второе место после систем теплообмена. Однако наибольшее распространение получили методы, которые можно разделить на три группы эвристические, эволюционные и алгоритмические [1]. Этим методам на первом этапе было свойственно акцентирование внимания на снижении размерности задачи поиска оптимального варианта. Однако в дальнейшем все большее внимание уделяется разработке (модификации) алгоритмов применительно к решению проблемы создания замкнутых химических производств по энергетическим и материальным потокам. [c.472]

Алгоритмические методы синтеза. Эта группа методов наиболее развита именно применительно к системам разделения. Алгоритмические методы достаточно точные и надежные, однако сложные с вычислительной точки зрения. По используемым методам оптимизации, по подходам к проблеме синтеза эти методы можно подразделить на несколько подгрупп. [c.481]

Сложность задач синтеза требует максимального использования специфики при решении каждой отдельной задачи. В связи с этим получили большое развитие методы синтеза гомогенных схем, т. е. схем, состоящих из однородных аппаратов примером могут служить теплообменные системы (ТС) [46, с. 257—308], системы разделения [125], Рассмотрим методы синтеза как гетерогенных систем, т. е. схем состоящих из разнотипных аппаратов, так и гомогенных систем. [c.191]

Парофазное окисление низших углеводородов явилось бы весьма заманчивым путем для прямого промышленного синтеза многих кислородных соединений, нанример низших спиртов, альдегидов и кетонов. Однако практическое осуществление таких процессов осложняется необходимостью создания громоздкой и дорогостоящей системы разделения образующихся сложных смесей продуктов. [c.208]

Схема синтеза включает две основные стадии, сосредоточенные в реакционном узле и системе разделения (рис. 6.11). [c.362]

Проведен анализ энергозатрат [61] для достижения полной конверсии реагента в системе для случаев раздельного проведения процессов синтеза и разделения, совместной реализации указанных процессов в рамках одного реакционно - ректификационного аппарата для обратимой реакции. [c.109]

Фракционный рецикл используют при неполном превращении исходных реагентов. В системе разделения после реактора выделяют непрореагировавшие реагенты и возвращают на переработку. Типичный пример - синтез аммиака, в котором после конденсации и сепарации аммиака оставшуюся азотоводородную смесь снова направляют в реактор (см. рис. 3.5, 3.6). Во многих процессах нефтехимического синтеза образуется целый ряд продуктов. Их разделяют в многоколонной системе, и вьщеленный исходный компонент возвращают в систему вместе со свежей смесью. В этих случаях при неполном превращении реагентов в реакторе общее превращение исходного компонента в системе будет полным. [c.250]

Рассмотрим более подробно синтез матрицы разделения. Вначале рассматриваются исходная смесь и ее разделение в системе колонн обратимой ректификации 1,2,3 2,234,3)— - (1,2-.2,3)- 1 2) 2-.3) (2,4 2,234,3 —>(2 4)— [c.218]

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]

Ассоциация ионов вследствие образования комплексов в растворе или в ионите широко используется в ионообменной хроматографии, особенно при разделении редкоземельных и других близких по свойствам элементов. Системы с комплексообразованием рассмотрены, например, в монографиях [17, 62]. При ионообменном синтезе системы этого типа имеют более скромное значение, поэтому мы ограничимся кратким комментарием к примерам, приведенным в табл. 6. [c.63]

Как будет показано ниже, решение этой задачи суш ественно облегчается, если воспользоваться методикой разделения сигнала, над которым необходимо произвести операцию, на две составляющие — аналитическую (с ограниченным спектром) и регулярную (центрированную). Вообще говоря, задача синтеза системы с конечной памятью не нова. В ряде теорий предполагается, что система обладает конечной памятью Необходимость такой постановки задачи диктуется реальными физическими ситуациями. Например, при разработке систем автоматического управления может потребоваться, чтобы система, находившаяся в покое до момента времени = О, осуществляла наилучшую возможную отработку управляющего сигнала при наличии помехи, начиная с некоторого последующего момента времени I = Т. Можно потребовать также, чтобы сигнал на выходе системы в момент времени i совершенно не зависел от событий, происходивших до момента времени i — Г. В этом случае можно сказать, что система оперирует только над значениями входного сигнала в интервале от — Т до 1, т. е. является системой с конечной памятью Т. [c.146]

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ СИНТЕЗА СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННОЙ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ БИНАРНОЙ СМЕСИ [c.211]

О размерности решаемых задач синтеза схем разделения только на основе процесса обычной ректификации можно судить по данным, представленным в табл. 11.1. Следует обратить внимание на то, что число возможных схем ректификации, начиная с семикомпонентной смеси, возрастает быстрее, чем число решаемых подсистем синтеза. К сожалению, в промышленности редко встречаются случаи разделения многокомпонентных смесей с получением семи и более продуктов. Если же учесть возможность использования различных методов разделения в одной технологической схеме, то число возможных структур такой гетерогенной системы будет равно [c.100]

Выделение изобутановой фракции составляет значительную долю затрат процесса бутамер ( /з капитальных вложений). При объединении этого процесса с установкой алкилирования достаточно одного деизобутанизатора установки алкилирования, что снижает затраты. Из 32 установок бутамер 10 объединены с установками фтороводородного алкилирования фирмы иОР [95]. Производительность установок по сырью 30— 550 тыс. т/год. Фирма UOP предлагает различные варианты комбинирования процесса бутамер с процессами алкилирования, дегидрирования и синтеза МТБЭ для производства алкилата и МТБЭ из парафинов С3-С4 (рис. 3.21 и 3.22). Комбинирование этих процессов и общая система разделения продуктов создает значительные экономические преимущества. Характерно наличие блока гидрирования н-бутиленов на рис. 3.22, предназначенного для очистки отходящей из блока синтеза МТБЭ изобутановой фракции от -бутиленов и бутадиена. При наличии общего деизобутанизатора эти продукты могут попасть в сырье процесса бутамер, где они, очевидно, нежелательны. [c.98]

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).

Необходимость расчета для каждого альтернативного варианта всей технологической схемы РКС делает, как отмечалось выше, чрезвычайно трудоемкой задачу синтеза оптимальной схемы системы разделения путем прямого перебора всех вариантов. Метод динамического программирования в химической теХ)Нологии, как правило, применяется для выбора оптимального ргжима каждой подсистемы (ступени) многостадийной ХТС, содержащей последовательно-параллельные технологические связи между подсистемами. Ниже будет показано, что и задача разработки оптимальной схемы обычной многоколошой РКС может быть сформулирована как задача динамического программирования. Такой подход позволяет резко уменьшить трудоемкость задачи синтеза и практически решать ее с помощью ЭВМ при большом числе компонентов. [c.296]

Равенства (VII, б) представляют собой систему уравнений динамического программирования, соответствующую рассматриваемой задаче синтеза.. Очевидно, что формально входящие в систему уравнений (VII, 6) величины Fi,j равны нулю. Система уравнений (VII, 6) описывает многостадийный выбор оптимальной схемы системы разделения исходной Л -компонентной смеси и имеет по сравнению с другими задачами динамического программирования ряд специфических особенностей. Под отдельной стадией в данном случае следует понимать не элемент, подсистему или стадию ХТС, а стадию информационного процесса выбора. При этом на некоторой стадии осу ществляется по существу выбор оптимальных схем системы разделения всех /-компонентных упорядоченных смесей, входящих в рассматриваемую УУ-ком.понентную смесь. Параметром управления на каждой стадии является номер тяжелого ключевого компонента К в первой колонне по ходу разделения рассматриваемой /-компонентной смеои. При выборе на каждой [c.297]

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]

Возвращаясь к критерию (8.19), следует обратить внимание на факторы, которые обеспечивают минимум приведенных затрат по созданию и эксплуатации системы. Прежде всего это подвод энергии внешних источников (тепла или холода) для доведения параметров выходных потоков до предписанных значений. При одновременном синтезе всей технологической схемы эта проблема может и не возникнуть, так как внешними источниками и стоками энергии тепловой системы могут быть другие системы производства (реакторная, разделения и т. д.), т. е. рекуперация энергии будет осуществляться в масштабах всего производства. Если тепловую систему рассматривать отдельно, то необходимы дополнительные затраты на компенсацию несоответствия параметров выходных потоков заданным значениям. При синтезе системы теплообмена желательно, чтобы эти затраты были хотя бы минимальными. Оценка минимально потребляемого количества внешней энергии может быть произведена с помощью диаграмм температура — тепловая нагрузка [16]. Для этого в координатах Г, Q для объединенных холодного и горячего потоков строятся зависимости Т = j Q) ж совмещением последних до разности температур по вертикали, равной А7 т1п (перемещая один график относительно другого по оси абцисс), определяется температурный (соответственно и по тепловой нагрузке) интервал, который не может быть компенсирован в результате взаимодействия этих потоков (рис. 8.3). Это несоответствие параметров потоков должно компенсироваться за счет внешних источников тепла. [c.455]

Подход к синтезу схем разделения, основанный на методе динамического программирования, состоит в следующем [42—44]. Схема разделения многокомпонентной смеси рассматривается как многостадийный процесс без обратных потоков массы и энергии. В качестве стадий или подзадач выделяются колонны для разделения бинарных, тройных и т. д. смесей исходной системы. Начиная с колонн для разделения бинарных смесей отыскивается оптимальная в смысле принятого критерия колонна. Затем аналогично анализируются колонны для разделения тройных смесей и с учетом полученного результата предыдущей подзадачи выявляется вариант деления трехкомпонентной смеси. Последовательно переходя к анализу смесей с большим числом компонентов, можно вычислить значения критерия оптимальности для всех схем и выявить среди них оптимальный вариант. Достоинством методов, основанных на динамическом программировании, является строгая математическая формулировка и снижение размерности задачи синтеза до расчета числа всех возможных колонн. Однако наличие рециркулируемых потоков может существенно усложнить применение метода динамического программирования. [c.482]

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]

На рис. 2.4 изображены прямая (а) и обратная (б) технологические схемы системы разделения трехкомпонентной смеси (АВС). На рис. 2 5 показан СГ решений НФЗ синтеза системы ректификации смеси трех компонентов. [c.59]

ПВ-алгорипш автоматизирует выполнение второй стадии ДЭП — процедуры генерации рациональных технологических схем ГФС (см. разд. 11.3). После завершения первой стадии ДЭП-процедуры получено структурно-классифицированное формализованное описание постановки исходной задачи синтеза (ИЗС) ГФС следуюш,его вида. Дано Ранжированный в порядке уменьшения значений относительных летучестей список целевых продуктов, которые должны быть выделены из исходной зеотропной МКС значения относительных летучестей целевых продуктов при заданных температуре и давлении мольные концентрации целевых продуктов в исходной МКС список возможных типовых ХТП разделения (ректификация, абсорбция и др.), которые могут входить в структуру синтезируемой системы разделения (СР). Требуется Сгенерировать множество рациональных альтернативных вариантов и выбрать оптимальную последовательность выделения целевых продуктов из исходной МКС, которая соответствует структуре технологических потоков в синтезируемой технологической схеме СР. [c.293]

ЗС ОСРС — задача синтеза оптимальной системы разделения смесей (с. 111) ЗС ОСТО — задача синтеза оптимальной системы теплообмена (с. 111) [c.414]

Ряд дополнительных узлов по сравнению с технологической схемой синтеза традиционного ПЭВД имеет технологическая схема (рис. 2.2) производства линейного полиэтилена высокого давления (ЛПЭВД), представляющего собой сополимер этилена с высшим о-олефином (буте-ном-1, гексеном-1, октеном-1) и получаемого сополимеризацией по анионно-координационному механизму под влиянием комгшексных металлорганических катализаторов. Так, этилен, поступающий на установку, проходит дополнительную очистку. В возвратный газ промежуточного давления после его охлаждения и очистки вводится сомономер -а-олефин. После реактора добавляется дезактиватор, предотвращающий протекание полимеризации в системе разделения полимера и мономеров. Катализаторы подаются непосредственно в реактор. [c.15]

Возврат рецикл) части компонентов возможен после системы разделения Р (схема 7). Это — фракционный рецикл (возвращается фракция потока), который широко применяется для более полного использования сырья. В синтезе аммиака в реакторе превращается около 20% азотоводородной смеси. После отделения продукта непрореагировавшие азот и водород возвращают в реактор, таким образом достигается полное превращение исходного вещества. Фракционный рецикл применяют также для полного использования вспомогательных материалов. В том же производстве аммиака азотоводородная смесь получается с большим содержанием СО2. Его абсорбируют раствором моноэтано-ламина (МЭА), который быстро насыщается диоксидом углерода. Насыщенный раствор МЭА рециркулирует через десорбер, где отделяется от СО2, и восстановленным возвращается в абсорбер. К фракционному рециклу можно отнести схему 8. Свежая смесь нафевается в теплообменнике теплотой выходящего из реактора потока. Рециркулирует тепловая фракция потока (а не компонентная, как в схеме 7). [c.236]

В ХТС можно вьщелить подсистемы, состоящие из однородных элементов (аппаратов) и предназначенные для проведения определенной химико-технологической операции. К ним можно, например, отнести реакторный узел, системы разделения, теплообмена, в которых протекает химическое превращение, происходит разделение многокомпонентной смеси или теплообмен между многими потоками. Каждая из этих подсистем состоит из однородных аппаратов реакторов, или ректификационных колонн, или теплообменников. Синтез системы однородных элементов достаточно хорошо разработан, так что имеется возможность их автоматизированного построения. Некоторые общие подходы к построению однородных ХТС будут рассмотрены далее. [c.330]

Таким образом, исходная задача синтеза схемы разделения Л -компо-нентной смеси на М компонентов сводится к задаче разделения Ai -компонентной смеси на Л, компонентов. К полученной задаче с целью ее декомпозиции применяется система эвристик. В случае затруднительности ее использования процесс агрегирования продолжают до тех пор, пока иа каком-либо /-м шаге к Л/-компонентной смеси (Л/ < Л/ j < <...возможным применение эвристического алгоритма. [c.115]

В этом случае реализован процесс, имеющий высокие конверсии исходных реагентов за один проход. В одном аппарате (в ряде случаев с целью упрощения конструкции используют отдельно стоящие реактор и ректификационную колонну, связанные потоками пара и жидкости) совмещены процессы синтеза и разделения. Реактор-колонна обеспечивает вьщеление продуктового дихлорэтана в практически чистом виде и одновременно позволяет отделить тяжело-и легкокипящие побочные фракции, т. е. реализуется принцип полноты выделения продуктов из реакционной смеси. В технологии эффективно как и во всех совмещенных реакционно-ректификационных процессах реализован принцип полноты использования энергии системы, поскольку теплота реакхщи непосредственно используется для разделения реакционной смеси. Экзотермичный характер процесса дает возможность говорить о низком энергопотреблении, так как процесс разделения обеспечивается теплом реакции. Кроме того, так как целевой продукт отбирается в паровой фазе, то не требуется его от-мьшка от катализатора. Это позволяет избежать образования солевых стоков и загрязнения окружающей среды. Все это дает возможность организовать кругооборот воды с минимальным ее использованием в технологии. [c.506]

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]

Стереохимия фосфорорганических соединений " методы синтеза и разделения оптически активных органических соединений фосфора физические методы определения стереохимической конфигурации, оптической изомерии, конформационной и повор(тной изомерии циклических и ациклических фосфорсодержащих соединений стереохимия реакций замещения у тетраэдрического атома фосфора > >" >" сопряжение в системах с тетраэдрическим атомом фосфора стереохимия соединений с Р—Р-связями , фторфэсфэранов , пентаарилфосфоранов . [c.64]

Низкотемпературная ректификационная колонна, применяемая для этого синтеза, не обязательна, но она позволяет быстрее осуществить разделение и получить большие количества чистого 812Н5Вг, чем при обычной перегонке из одной ловушки в другую. Эту колонну применяют и в других системах разделения в вакууме. Она состоит из трубки с двойными стенками (подобно сосудам Дьюара) внутренний диаметр трубки 72 мм, внешний диаметр 100 мм, длина трубки 250 мм. Оба конца трубки закрыты большими пробками. Через пробки пропущена стек.лянная трубка длиной 600 мм с внутренним диаметром 15 мм. Небольшая стеклянная колба (диаметр 30 мм) подсоединена к одному из концов стеклянной трубки так, чтобы расстояние между дном колбы и нижним концом трубки с двойными стенками составляло 150 мм. К другому концу стеклянно11 трубки присоединен притертый переходник, с тем чтобы систему можно было соединить с вакуумом. Через верхнюю пробку пропущены две длинные трубки диаметром 8 мм и один пентанный термометр. Одна из 8-миллиметровых длинных трубок присоединена к сосуду Дьюара (емкостью 25—50 л) с жидким азотом. В жидкий азот опущена нагревательная трубка или небольшой электрический нагреватель. При пропускании тока через нагреватель азот испаряется, и холодный газообразный азот поступает в одну трубку и выходит через вторую 8-миллиметровую [c.213]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология