Методы синтеза технологических схем разделения

Методы синтеза технологических схем разделения. [c.144]

МЕТОДЫ СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ РАЗДЕЛЕНИЯ [c.162]

О Структуру технологических комплексов различного функционального действия, состоящих из ряда аппаратов и применяемых для разделения смесей, обладающих определенными специфическими свойствами. Эти комплексы позволяют преодолеть различные технологические ограничения, связанные с азеотропией, и получить продукты нужного состава. Комплексы могут состоять как из однотипных, так и разнотипных разделительных аппаратов, в Методы синтеза технологических схем разделения. С этой целью должны быть рассмотрены как безмашинные методы, так и методы, основанные на применении вычислительной техники. В последнем случае необходимо располагать математическими моделями как отдельных элементов и комплексов, так и системы в целом. [c.162]

VI. Схема химического синтеза, физико-химические основы технологических процессов и принципиальная технологическая схема производства. В этом разделе приводятся кинетические уравнения основных и побочных реакций сведения об активности катализаторов и об ингибиторах химико-технологических процессов (ХТП) исследование влияния гидродинамической структуры потоков в аппаратах и установках на протекание химических реакций сведения о необходимости применения специальных методов разделения (например, азеотропная и экстрактивная дистилляция), связанных с трудностями фракционирования технологических смесей обычными методами указания о наличии азеотропов и коэффициенты относительной летучести в системах с образованием третьего компонента. Принципиальная технологическая схема производства сопровождается кратким описанием. [c.17]

Основная сложность синтеза технологических схем разделения нефтяных смесей на несколько фракций перегонкой и ректификацией заключается в существовании большого числа возможных вариантов схем и сочетания различных процессов и аппаратов. Если в качестве основного метода разделения принять только процесс обычной ректификации, что и используется в большинстве известных алгоритмов синтеза схем разделения, то число однородных или так называемых гомогенных схем может быть определено как [c.100]

В работе [46] рассмотрен метод и алгоритм синтеза технологических схем разделения азеотропных (обычных) смесей с произвольным числом продуктов и процессов разделения. Синтез проводят в два этапа. На первом этапе формируют возможные продуктовые группы (совокупность продуктов, которая может быть выделена совместно на некоторой промежуточной стадии разделения). Формирование проводят исключением тех разделительных процессов, которые не обеспечивают получения заданного ряда продуктов, а также заведомо неэкономичных процессов. Для отбраковки неэкономичных вариантов разделения используют эвристические правила. На втором этапе осуществляют непосредственный синтез оптимальной схемы методом динамического программирования с использованием ранее найденных вариантов продуктовых групп и разделительных процессов. [c.144]

Рассмотренный метод разработки оптимальных технологических схем РКС был успешно использован для синтеза технологических схем разделения различных многокомпонентных промышленных смесей— углеводородов, спиртов и синтетических жирных кислот. Найденные с помощью этого метода оптимальные технологические схемы яе могут быть получены на основе использования приведенных ранее эвристик (см. 3 главы IV). [c.302]

В-третьих, ряд различных по функциональному назначению подразделений проектного института выполняют структурно подобные задачи проектирования, в основе которых используются одинаковые методы вычислительной математики (нанример, трассировка трубопроводов или синтез технологической схемы разделения методом ветвей и границ). [c.39]

Известно большое число методов синтеза, особенно схем разделения многокомпонентных смесей и теплообменных систем, основанных на различных вычислительных и других предпосылках. Все они по подходу к задаче синтеза могут быть разделены на два класса синтез при известной исходной технологической схеме, синтез при отсутствии исходной технологической схемы [1]. [c.437]

В конечном счете можно вычислить значения критерия оптимальности для всех схем и выбрать оптимальный вариант. Достоинством данного метода синтеза оптимального варианта технологической схемы разделения многокомпонентных смесей является строгий математический подход и снижение размерности задачи, т. е. сокращение расчетов всех возможных колонн при разделении многокомпонентной смеси. Однако учет рециркулируемых потоков существенно усложняет метод динамического программирования. В связи с этим данный метод широко используется для синтеза технологических схем разделения идеальных и зеотропных смесей и весьма ограниченно для азеотропных. [c.166]

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]

Суш,ествует несколько подходов к решению задачи синтеза химико-технологических систем и, в частности, технологических схем разделения многокомпонентных смесей, в основе которых применяются формальные методы снижения размерности задачи. Это использование эвристических правил, ограничивающих количество просматриваемых вариантов [50, 51], применение метода динамического программирования для целенаправленного поиска оптимального варианта на основе критерия оптимальности [52,53], [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]

Наконец, строгое определение приведенных экономических затрат (эксплуатационных и капитальных с учетом срока окупаемости) требует осуществления большого объема технологических, гидравлических, конструктивных, прочностных и экономических расчетов основного и вспомогательного оборудования. Поэтому для синтеза оптимальной схемы разделения необходимо выделить и разработать методы приближенного определения этих затрат. [c.227]

Наиболее широко эвристический метод применяется при разработке технологических схем разделения многокомпонентных смесей, образующихся в производствах основного органического и нефтехимического синтеза (см. гл. 4). [c.61]

Методы синтеза, основанные на эвристических правилах, заключаются в том, что в результате предварительного анализа действующих схем разделения формируется набор специальных правил, определяющих стратегию синтеза технологических схем. Эти правила в целом отражают физико-химические закономерности протекающих процессов и могут быть формализованы для использования в процессе компьютерного моделирования. [c.164]

Метод ветвей и границ является другим методом синтеза оптимальных технологических схем разделения, заключающийся в генерировании дерева разделения исходной смеси и вьщелении на этом дереве методом поиска в глубину оптимальной схемы разделения. При этом используются соответствующие верхние и ниж- [c.166]

Сопоставление рассмотренных методов синтеза оптимальных технологических схем разделения проведено на примере синтеза оптимальной технологической схемы газофракционирующей установки производительностью 12 млн т нефти в год. На этой установке выделяют семь товарных продуктов, из которых получают сырье для продуктов основного органического и нефтехимического синтеза. К ним относятся следующие фракции пропановая, изо- [c.168]

Для синтеза и анализа оптимальных схем разделения требуется разработка специальных методов и алгоритмов моделирования химико-технологических систем на ЭВМ, а также осмысливание и обобщение опыта применения процессов перегонки и ректификации, рассмотрение результатов синтеза и анализа типовых процессов разделения. [c.6]

Общая стратегия синтеза оптимальной технологической схемы обычной РКС с использованием метода динамического программирования заключается в следующем. Выбирается бинарная смесь, разделение которой реализуется при минимальных затратах. Далее рассматриваются тройные смеси и определяется аиболее экономичный метод разделения, обеспечивающий получение бинарной смеси и некоторого чистого компонента. Суммируя стоимости разделения бинарной и тройной смесей, определяют общую стоимость этих этапов разделения. [c.302]

В общем случае, если в РКС кроме целевых продуктов должны получаться побочные продукты, для которых не заданы требования по чистоте, а также если задана только требуемая чистота продуктов разделения без указания допустимых количеств легких и тяжелых примесей, задача синтеза оптимальных технологических схем РКС методом динамического программирования существенно усложняется. [c.302]

Методы синтеза, основанные на эвристических правилах, заключаются в том, что в результате предварительного анализа технологической схемы формируется набор правил, отражающих накопленный опыт работы с аналогичными производствами и учитывающих общие закономерности протекания процесса. Наряду с эвристиками, вытекающими из физической сущности процесса, сюда могут включиться и интуитивные предложения по организации оптимальных схем. Примерами эвристических правил, принимаемых при синтезе схем разделения, являются а) разделение компонентов с относительными летучестями, близкими к единице, желательно проводить при отсутствии неключевых компонентов [50] [c.138]

Сборник содержит сведения по извлечению и разделению синтетических продуктов методами экстракции и ректификации. Приведены технологические схемы, материальные балансы и основные показатели процесса ректификации синтетических жирных кислот, спиртов, синтина и других продуктов органического синтеза, а также экспериментальные данные по экстракции низкомолекулярных кислот из водных растворов. [c.2]

Метод динамического программирования в последнее время используется достаточно широко при синтезе технологических схем разделения. Основная идея метода заключается в том, что оптимальные схемы синтезируют шаг за шагом, начиная с конца схемы. В данном случае технологическая схема рассматривается как многостадийный процесс разделения без обратных массовых и энергетических потоков. На начальном этапе рассматриваются колонны, в которых делятся бинарные смеси, а далее трех-, четырехкомпонентные и т.д., с учетом оптимального варианта на пре-дьщушем этапе. [c.166]

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]

В области гетерогенных равновесий диаграммы систем жидкость-пар и жидкость - твердое тело характеризуются наличием особых точек различной компонентности, что налагает определенные ограничения на процессы ректификации и кристаллизации. Синтез сложных технологических схем, как однородных, так и неоднородных, позволяет выявить оптимальные схемы. Все перечисленные объекты исследования нелинейны, зачастую имеют прямые и обратные связи, и их моделирование впрямую исключает возможность обобщения полученных результатов. Привлечение различных топологических приемов и методов, основанных на топологических инвариантах, позволяет создать общую качественную теорию в области колебательных химических реакций, где в параметрическом пространстве наряду со стационарными точками наблюдают, устойчивые, неустойчивые, а также устойчиво-неустойчивые предельные циклы. В области гетерогенных равновесий появляется возможность создать общую теорию распределения стационарных точек и сепаратрических многообразий, ограничивающих развитие процессов ректификации и кристаллизации и разработать алгоритмы синтеза оптимальных схем разделения. [c.57]

Технологические схемы разделения газов дистилляции с помощью моноэтаноламиновой абсорбции различаются главным образом методом регенерации поглотительного раствора. Аммиак может быть извлечен из него выдуванием инертным газом (азотом) или удален при нагревании раствора. В первом случае аммиак выделяется из жидкости вследствие понижения его парциального давления в газовой фазе, во втором — вследствие повышения равновесного давления над горячим раствором. В обоих случаях уменьшается растворимость аммиака в водном растворе МЭА. При извлечении ЫНз из поглотителя азотом на абсорбцию СОг из газов дистилляции направляют поглотительный раствор, насыщенный аммиаком в такой степени, чтобы давление ЫНз над ним равнялось парциальному давлению ЫНз в газе дистилляции. В этом случае из газовой фазы будет извлекаться только СОг, а ЫНз остается непоглощенным и сразу возвращается в цикл синтеза. [c.270]

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]

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]

Таким образом, в методе динамического программирования вначале рассматривают синтез оптимальных подсистем ректификации. В первую очередь определяют подгруппы всех компонентов, состоящие из сырья, промежуточных и конечных продуктов разделения с числом компонентов или фракций больше двух. Далее для каждой группы рассчитывают все подсистемы или подпроблемы, т. е. все технологические схемы, обеспечивающие возможное разделение подгрупп компонентов. Наконец, результаты расчета каждой подсистемы суммируют по принципу оптимальности Белмана н [c.133]

Так, по способу фирмы Hooker hemi al " после разделения реакционной массы дистилляцией подвергают обработке ту часть побочных продуктов, которая отгоняется вместе с дифенилолпропаном (соединение Дианина, орто-орто- и орто-пара-изомеры дифенилолпропана) и отделяется затем от него экстракцией органическим растворителем. Остаток после отгонки растворителя смешивают с фенолом в другом аппарате и через смесь при 50 °С пропускают газообразный хлористый водород. Предполагается, что при этом соединение Дианина превращается в указанные изомеры дифенилолпропана. Затем все эти изомеры полностью или частично изомеризуются в дифенилолпропан. Из полученной массы дифенилолпропан можно выделить известными методами (дистилляцией, в виде его аддукта с фенолом и др.). Однако чтобы не усложнять технологическую схему, рекомендуется просто добавлять полученную массу к исходному сырью, поступающему на синтез в основной реактор. Условия в основном реакторе синтеза и в реакторе для обработки побочных продуктов отличаются только тем, что во второй из них не подают ацетон. Для увеличения времени пребывания побочных продуктов в зоне реакции несколько аппаратов соединяют последовательно. [c.177]

Подробно порядок выполнения некоторых основных этапов общей методики синтеза оптимальных СРМС (а именнО, следующих этапов — Оценка физических свойств химических компонентов для целей выбора требуемых тех)нологических операций разделения Выбор ТТО разделения и Анализ реализуемости ТТО разделения ) был изложен ранее при рассмотрении адаптационяо-эво-люцио,иного метода проектирования оптимальных технологических схем химических производств (см. 1 главы V). [c.289]

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]

Методы структурной оптимизации. Они предполагают на первом этапе определение способов реализации химического производства (выбор альтернативных способов ведения процесс на отдельных стадиях) и создание на их основе некоторой интегрально-гипотетической технологической схемы, включающей все возможные варианты распределения материальных и энергетических ресурсов. Оптимизация ведется по специально определенным структурным параметрам распределения потоков, значения которых обычно задаются в диапазоне от О до 1 и характеризуют разделение или разветвление некоторого выходного потока. Конечные значения параметров и определяют технологическую схему. Нулевые значения отдельных из них свидетельствуют об отсутствии соответствующей связи аппаратов. С математической точки зрения задача синтеза представляет собой решение систем нелинейных уравнений, соответствующих описанию отдельных элементов (подсистем), и уравнений, отражающих структурные взаимосвязи между этими элементами (подсистемами). Основными методами решения являются методы нелинейного программирования. В виду высокой размерности системы уравнений поиск оптимального решения (технологической схемы) представляет определенные трудности вследствие многоэкстремальности и нелинейности задачи. [c.438]

Исследования показывают, что оптимальные или квазиоптимальные варианты схем разделения без теплового объединения потоков с большой степенью вероятности обладают необходимыми свойствами для вторичного использования тепла [37]. Это обстоятельство существенно упрощает задачу синтеза схем разделения со связанными потоками, поскольку позволяет декомпозировать ее на две подзадачи, а именно эвристическим или каким-либо другим методом синтезируется небольшое число квазиоптимальных технологических схем полученная выборка (ити часть) схем исследуется с точкп зрения тепловой интеграции потоков. [c.478]

В результате сследоваН Ия возможности синтеза оптимальных технологических схем однородных РКС на основе примеиения указанной эвристики с использо ванием упрощенных м-етодов расчета отдельных колонн и экономических методов анализа эффективно- СТИ процесса разделения было уста(новлвно, что даже в случае разделения Смеси трех компонентов данная эвристика н-е всегда справедлива. В частности, если наиболее тяжело-летучий ко-мпо-нент по количеству является доминирующим в исходной смеси, наиболее предпочтительна ранее рассматриваемая непрямая схема РКС. [c.285]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология