Нестационарные процессы в ректификационной колонне

В табл. 14 и 15 приведены примеры математических моделей ректификационных колонн, которые могут использоваться для анализа стационарных режимов эксплуатации. При решении задач управления, когда главную роль в выборе системы регулирования играют динамические характеристики процесса, использование этих моделей ограничивается анализом статических характеристик процесса. Таким образом можно оценить статическую точность того или иного варианта управления процессом. Для оценки же динамических качеств системы регулирования могут быть использованы только нестационарные модели. [c.304]

Для построения автоматических систем управления промышленными ректификационными установками используются методы анализа стационарных и нестационарных режимов ректификационных колонн и методы синтеза оптимальных систем управления. При проектировании АСУ ТП ректификационными установками важным является постановка и решение задач оптимизации режимов отдельных аппаратов и всей установки в целом. В монографии решаются задачи оптимального управления одним из типовых процессов химической технологии процессом ректификации, который происходит с рециркуляцией взаимодействующих потоков. Это обстоятельство приводит к своеобразным задачам оптимального управления, отличающимся от известных сложными граничными условиями в соответствующих краевых задачах. [c.10]

В 1970 гг. выходит ряд монографий, посвященных математическому моделированию реакторных процессов [1—3], ректификационных колонн [4], выпарных установок [5], теплообменников [6, 7], формируются кибернетические принципы моделирования [8], обобщаются вопросы математического, алгоритмического и программного обеспечения решения оптимизационных задач [9, 10]. Вместе с тем остро наблюдается дефицит законченных исследований, связанных с моделированием динамических свойств технологического оборудования. Ограниченное количество публикаций [11—15] не позволило к настоящему времени развить и воплотить в реальность идею создания банка типовых нестационарных математических моделей объектов химической технологии, сформулированную еще двадцать лет назад [16], т. е. создать ту информационную базу, которая могла бы эффективно использоваться для анализа и синтеза различных по сложности структур автоматических систем управления. [c.7]

В случае других включений (параллельное, рециркуляция и т. д.) исследование нестационарного режима также может быть проведено с помощью передаточных функций. Подробное изложение этого вопроса можно найти в специальной литературе [17]. В частности, было проведено испытание нестационарного режима ректификационных колонн [18]. Техника регулирования позволяет распространить изложенные методы на все элементы процесса, способствуя этим детальному изучению типовых процессов химической технологии. [c.310]

Известны способы определения а и с помощью уравнений, описывающих нестационарную работу ректификационных колонн (см. 8). Эти уравнения связывают между собой разделительную способность колонны, скорость орошения, жидкостный захват, емкость питающего резервуара (для колонн периодического действия), коэффициент разделения и время. Связь между перечисленными величинами сравнительно сложная. Однако она может быть упрощена для случая непрерывного процесса, а также периодического, если емкость питающего резервуара достаточно велика, а емкостью второй, расположенной на другом конце колонны, зоны обращения фаз (конденсатор колонны, куб полного испарения ) можно пренебречь. Рассмотрим варианты определения а с помощью основных кинетических уравнений. При их использовании необходимо знать Ь, и экспериментальную зависимость от [c.150]

Нестационарные режимы тарельчатых ректификационных колонн описываются системами обыкновенных дифференциальных уравнений, интегрирование которых позволяет рассчитать переходные процессы при различных возмущениях. Основные затруднения, возникающие при расчетах нестационарных режимов ректификационных колонн, связаны с возможной неустойчивостью численных алгоритмов интегрирования систем дифференциальных уравнений, которая в особенности проявляется при интегрировании систем уравнений высокого порядка. Для преодоления неустойчивости необходимо использовать или алгоритмы с ограничением максимального шага интегрирования, или специальные приемы. [c.318]

В настоящей работе рассматривается подход к моделированию нестационарного процесса в ректификационной колонне, основанный на уравнении материального баланса колонны в целом и некоторой эмпирической закономерности распределения компонентов по высоте колонны в переходном режиме. Этот подход иллюстрируется на примере бинарной ректификации. [c.148]

Исходными данными для расчета нестационарного процесса в ректификационной колонне служат начальные значения концентраций в паре и жидкости, соответствующие невозмущенному режиму работы колонны, а также параметры режима, соответствующие возникающему возмущению, обусловленному изменениями количества питания, его состава, величины орошения L или парового потока <3. Возможно нанесение возмущений сразу по нескольким каналам одновременно или в определенной последовательности. [c.320]

Пример 1. Математическое описание нестационарных процессов, происходящих в ректификационной колонне, основывается на уравнениях материального и теплового балансов, являющихся количественным выражением закона сохранения. Однако в отличие от анализа статических свойств объекта здесь закон сохранения массы и энергии как равенство входных и выходных потоков ве сохраняется. При протекании процесса происходит накопление массы и энергии, т. е. [c.347]

Для изучения динамики разделим всю ректификационную установку на три части, как это было сделано на фиг. 13.1. К первой части относятся куб и отгонная колонна, ко второй части— 8 участок колонны без отгонной и верх-ней частей, к третьей — верхняя часть колонны с дефлегматором, конденсатором и сборником конденсата (фиг. 13.8). Изучением динамики первой и третьей частей ректификационной колонны мы не будем заниматься в этой главе, так как они по существу были рассмотрены в гл. 8. Хотя для этих частей ректификационной установки все сводится к динамике последней или первой тарелки колонны, описание их легко свести к описанию динамики обычной тарелки. Приведем обзор полученных к настоящему времени результатов нестационарных процессов изменения состава, расхода и давления в собственно ректификационных колоннах, Динамику тарельчатых колонн можно описать с помощью обыкновенных дифференциальных уравнений, поскольку они представляют собой системы с сосредоточенными параметрами (тогда как колонны с большим числом тарелок можно рассматривать как непрерывные), а динамику насадочных колонн следует описывать дифференциальными уравнениями в частных производных, так как они представляют собой системы с распределенными параметрами. Решение уравнений динамики насадочных колонн гораздо сложнее, и этому вопросу посвящено гораздо меньше работ, чем тарельчатым колоннам. [c.458]

При анализе динамических характеристик ректификационных колонн мы поначалу не будем заниматься нестационарными процессами изменения давления. Учитывая сказанное [c.479]

При небольшом масштабе производства нередко используются ректификационные установки периодического действия. В таких установках разделению (очистке) подвергается некоторое количество ( загрузка или партия ) исходного раствора с получением двух или большего числа фракций. По окончании процесса ректификации операция повторяется со следующей загрузкой и т. д. Поскольку в каждом сечении колонны составы фаз в течение одной операции непрерывно меняются, периодическая ректификация относится к нестационарным процессам. [c.62]

Таким образом, по изложенной методике расчета с помощью быстродействующих электронных машин можно рассчитывать процессы нестационарного массообмена в ректификационных колоннах при различных источниках возмущения, в периоды пуска и разогрева аппарата. [c.243]

НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ В РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЕ [c.102]

Поскольку уравнение (5.69) получено при допущении о постоянстве скорости переноса примеси по колонне в течение ее нестационарной работы, то оно, как и уравнение (3.196), выведенное для ориентировочной оценки времени пускового периода ректификационной колонны (см. главу 3, 8), лишь приближенно отражает взаимосвязь параметров процесса. Более строгое решение задачи о нестационарной работе термодиффузионной колонны [2, 91—95] приводит, как и при строгом анализе других многоступенчатых процессов разделения, к сложной зависимости ее разделительной способности от времени проведения процесса. В реальных случаях задача здесь несколько усложняется из-за необходимости учета неактивных [c.305]

Авторы книги сумели преодолеть трудности, связанные с применением математического аппарата при описании ряда процессов, в частности, нестационарного массообмена в ректификационной колонне и стационарного массо-обмена в кристаллизационной колонне. [c.2]

В настоящее время в теории автоматического управления широко развито направление, связанное с оптимизацией систем управления ОРП. Значительные результаты получены А. Г. Бут-ковским [26—28], А. И. Егоровым [61, 62], Т. К. Сиразетдино-вым [101], Ж. Д. Лионсом [80]. Однако достаточно полно решены сейчас лишь вопросы статической оптимизации процессов ректификации. Важные результаты в этом направлении получены И. В. Анисимовым [7, 10—12]. Задачи же динамической оптимизации ректификационных колонн изучены недостаточно, что в значительной степени связано с отсутствием математических методов, позволяющих рассчитывать нестационарные режимы с приемлемой для целен управления скоростью и точностью в широком диапазоне возмущающих воздействий. [c.10]

Нестационарные процессы в ректификационной колонне [c.64]

При проектировании ректификационных установок до сих нор изучались в основном статические режимы их работы. Поэтому, интересуясь в первую очередь динамическими характеристиками объектов с точки зрения задач управления ими, рассмотрим метод исследования нестационарных режимов [56]. В химической технологии к таким объектам относятся ректификационные колонны, реакторы, теплообменники и др. Предлагаемый метод можно использовать и для анализа динамики других процессов. [c.82]

Посредством вибраций можно улучшить структуру порошковых теплоизоляционных материалов и засыпать их в самые труднодоступные места аппаратов. Пульсациями жидкости интенсифицируется теплообмен и массо-обмен и осуществляется как образование, так и разделение газожидкостных смесей. В лабораторных условиях посредством вибраций достигалось значительное улучшение работы ректификационных колонн. Известно о выгодах ведения физических и химических технологических процессов в нестационарном, пульсирующем режиме. Колебания жидкости сопровождаются своеобразными явлениями. Так, при колебаниях тел в жидкости возникают не только колебательные, но и стационарные потоки. Именно последние потоки главным образом и интенсифицируют теплообмен. При колебаниях жидкости по трубам ламинарная форма движения оказывается значительно более устойчивой, чем при стационарном течении. В то же время сопротивление ламинарным колебаниям и теплопередача могут быть большими, чем при стационарном турбулентном течении. Некоторые особенности пульсирующих потоков следует учитывать при проектировании холодильно-газовых и иных машин. [c.363]

Определение коэффициента разделения по начальному участку кинетической кривой. Начальный участок кинетическо11 кривой удовлетворительно описывается большинством уравнений, характеризующих нестационарную работу ректификационных колонн. Поэтому для вычисления а целесообразно использовать наиболее простые из этих уравнений, например уравнения, предложенные в работах [327, 328]. К таковым, в частности, относятся уравнения, которые применительно к процессу ректификации разбавленных растворов легко приводятся к виду [c.150]

Влияние периода пульсации и времени пребывания жидкости на тарелке на режим работы ректификационной колонны. Для исследования динамического поведения нестационарной ректификации может быть использована квазидинамическая модель, в соответствии с которой для каждого момента времени рассчитывается значение расхода жидкости и пара на каждой из тарелок колонны, а расчет составов дистиллята и кубового продукта для заданных условий разделения проводится с учетом статической модели процесса ректификации, учитывающей реальное распределение потоков пара и жидкости в виде комбинированной модели. [c.227]

Динамические характеристики ректификационных колонн пытаются рассчитывать, применяя различные математические модели. По Кёллеру и Шоберу [264] динамика колонн становится объектом изучения в тех случаях, когда нащей целью является 1) исследование выходных параметров колонн во времени после простого или комбинированного возмущающего воздействия на процесс ректификации 2) моделирование процессов ввода и вывода колонн из рабочего режима, а также отклонений от него (предусмотренных или случайных) 3) поверочный расчет нестационарных режимов промышленных установок 4) расчет стационарных режимов как предельных случаев переходного процесса ректификации 5) моделирование процессов управления установками 6) улучшение динамических характеристик колонн с учетом существенных факторов, проявляющихся в неустано- [c.49]

Исходя из этих соображений, Рийнсдорп и Маарлевельд [40] построили модель ректификационной установки (для колонны с 32 тарелками) из пассивных элементов и 25 катодных повторителей. К системе уравнений, описывающих динамику содержания, применены упрощающие предположения 3, 8, 9а, 10 и 13. Уравнения были линеаризованы, и по ним была построена модель нестационарных процессов изменений содер->1<ания, потока жидкой фазы и давления. В результате моделирования были получены логарифмические частотные характеристики. К недостаткам этого подхода можно отнести большие затраты на изготовление модели из пассивных элементов, имеющих неточные частотные характеристики. [c.497]

Исходными данными для расчета нестационарного процесса в ректификационной колонне служат начальные значения концентраций в паре и жидкости, соответствующие невозмущенноыу режиму работы колонны, а также параметры режима, соответствующие возникающему возмущению, обусловленному изменениями количества питания, его состава, величины орошения Ь или парового потока С. Возможно нанесение возмущений сразу по нескольким каналам одновременно или в определенной последовательности. Начальные концентрации для исходного невозмущенного режима определяются при помощи стационарной или нестационарной модели. Для этого уравнения математиче- [c.332]

Большая часть работ сборника посвящена исследованиям по получению мономеров высокой степени чистоты, которая достигается выбором рациональных схем разделения мономера-сырца, а также контактных устройств ректификационных колонн. В сЬорник вошли статьи, касающиеся математического обеспечения и хфограммного оформления расчета химико-технологических схем и отдельных аппаратов. Показана возможность автоматизации расчета химико-технологических схем и создания тренажеров для проверки их работоспособности. Очень важно, что рекомендуемые методы математического моделирования каталитических процессов учитывают нестационарные режимы работы реакторных узлов. [c.4]

Проведен анализ процесса нестационарного. массообмена в противоточной кристаллизационной колонне для глубокой очистки веществ. Дано ре1нение системы дифференциальных уравнений материального баланса, описывающих работу колоины при отсутствии эффекта продольного перемешивания нри этом были исиользованы понятия движущей силы процесса и среднего состава фазы. Получено выражение для расчета кинетической кривой выхода кристаллизационной колонны к стационарному состоянию. Отличительной особенностью решещтя задач но сравнеишо с известными решениями аналогичной задачи для ректификационной колонны является учет соизмеримости количеств контактирующих фаз в ходе противоточного процесса. Библ, 15 назв. [c.110]