Оптимальные технологические системы

Рис. 8.2. Операторная схема (а), параметрические графы надежности исходной (б) и с оптимальным резервом (а) химико-технологической системы производства продукта С

Рис. 1.10. Химико-технологическая система периодического действия, содержащая параллельно соединенные аппараты (а), п оптимальный временной график ее функционирования (6)

Таблица У1-3. Сравнение синтезированной оптимальной технологической схемы и традиционного проектного варианта схемы тепловой системы нефтеперерабатывающего завода

Для 120° С оптимальной технологической системой будет двухступенчатая, в которой = 99,9 л/л кат-час при Я = 2. [c.280]

Нп рис. 3.12 изображена одна пз допустимых технологических структур гибкой химико-технологической системы, соответствующая сетевой модели выпуска продукции. Структура системы перестраивается в процессе функционирования трижды — по числу групп одновременно производимых продуктов. Изображенная на рисунке технологическая структура является допустимой, но не обязательно оптимальной. [c.213]

Анализ является важнейшим этапом проектирования процессов перегонки и ректификации и характеризуется определением оптимальных режимных параметров процесса и конструктивных размеров аппаратов при заданных технологических требованиях и ограничениях на процесс. Анализ сложных систем ректификации проводится методом декомпозиции их на ряд подсистем с де-тальным исследованием полученных подсистем методом математического моделирования. Проведение анализа сложных систем возможно также при одновременном решении всех уравнений си-стемы с учетом особенностей взаимного влияния режимов разделения в каждом элементе системы. Последний метод анализа является более перспективным для однородных систем сравнительно небольшой размерности, так как в этом методе не требуется рассмотрения сложной проблемы оптимальной декомпозиции системы. [c.99]

Периы.м этапом синтеза технологической структуры проектируемого производства является выбор так называемого базового ассорти. мента из оптимального или из любого расширенного. атем производства базового ассортимента распределяются по технологическим системам проектируемого производственно- [c.161]

Структурно-параметрически й синтез оптимального варианта гибкой системы состоит из следующих этапов синтеза оптимальной технологической структуры и определения ее оптимального аппаратурного состава (рис. 3.10). [c.212]

Пример 4.5. Химико-технологическая система конвейерного типа состоит из т аппаратурных стадий, каждая из которых представлена единственным аппаратом периодического действия. Аппаратурные стадии связаны между собой непосредственно. Известна заданная технологическим регламентом суммарная продолжительность технологических операций, реализуемых в аппарате (время технологического цикла аппарата). Составить оптимальное расписание работы аппаратов, образующих данную химико-технологическую систему (рис, 4.12). [c.300]

На рис. IV-8 показаны операторные схемы, соответствующие решениям подзадач синтеза на последовательных этапах декомпозиции ИЗС. На рис. IV-9 изображена операторная схема синтезированной оптимальной тепловой системы, обеспечивающей операцию теплообмена между N = 7 технологическими потоками. Операторная схема оптимальной тепловой системы синтезирована в результате 33-и итерационной процедуры, когда впервые была получена система, для которой величина приведенных затрат составляла 34 376 уел. единиц стоимости, уменьшить которую при дальнейших итерационных процедурах уже не удалось. [c.166]

Однако указанный метод синтеза оптимальных технологических схем ТС имеет ряд существенных недостатков, обусловленных принятыми исходными допущениями. Так, известно, что стоимость теплообменников растет примерно пропорционально их поверхности в степени 0,6 (малые теплообменники относительно дороже больших). Между тем, в теплообменниках внутренней системы этот показатель степени принят равным единице. Практически это приводит к появлению в оптимальной структуре большого числа теплообменников малой площади. Чтобы избежать такого эффекта, предлагается объединять (сдвигать) близкие температурные уровни, однако это может оказаться недостаточно. [c.246]

Кратко рассмотрим применение графо-аналитического метода синтеза оптимальных ТС к разработке оптимальной технологической схемы ТС перед отбензинивающей колонной на НПЗ. Параметры состояния потоков для синтезируемой ТС приведены в табл. / 1-2 (X —поток охлаждающей воды). Диаграмма энтальпии для обсуждаемого примера показана на рис. У1-6. Там же изображена оптимальная технологическая схема внутренней тепловой подсистемы, полученной с помощью графо-аналитического метода синтеза ТС. Чтобы избежать излишней сложности в структуре системы, при разбиении блоков были сделаны значительные упрощения. В частности, 5м-4 и 8м-5 рассматриваются как один поток (см. рис. У1-6). [c.246]

Рнс. У1-7. Оптимальная технологическая структура тепловой системы НПЗ (/—/7 —аппараты). [c.247]

МЫ, обусловленных изменением величины общей тепловой нагрузки. Синтезированная оптимальная технологическая схема ТС нефтеперерабатывающего завода показана на рис. VI- . Была проведена также оптимизация традиционного проектного варианта технологической схемы тепловой системы (рис. 1-8). [c.247]

Пример У1-2. Рассмотрим применение декомпозиционно-топологического метода для определения оптимальной технологической схемы тепловой системы в установке первичной переработки нефти ЭЛОУ—АТ-6 (электрообессоливающая установка — атмосферная трубчатка). Операторная схема первоначального проектного варианта тепловой системы ЭЛОУ—АТ-6 показана на рис. VI-16, а. В этой подсистеме осуществляется нагрев двух потоков нефти (до и после обессоливания) за счет рекуперации тепла четырех технологических потоков. Параметры состояния потоков приведены в табл. У1-12. Другие проектные переменные, необходимые для решения данной ИПЗ, представлены в табл. УЫЗ. [c.265]

Определить граничную задачу, решение которой представляет собой физически реализуемый набор маршрутов исходных потоков, образующих нижнюю границу КЭ технологической схемы ТС, т. е. обеспечивающих минимум приведенных затрат. Построить оптимальную технологическую схему тепловой системы, соответствующую этому набору маршрутов. [c.254]

Теперь можно легко найти нижнюю границу приведенных затрат искомой оптимальной схемы системы. Для этого достаточно рассмотреть четыре нижних маршрута (первые по нумерации) в табл. У1-6. Сумма приведенных затрат этих маршрутов равна величине приведенных затрат описываемой ими системы. Причем,, поскольку рассматривается набор маршрутов с минимальными приведенными затратами, то соответствующая совокупности этих маршрутов технологическая схема ТС также имеет минимальную величину приведенных затрат. Если эта технологическая схема ТС физически реализуема, то задача разработки оптимальной технологической схемы ТС решена. Если полученная технологическая схема ТС не реализуема, то необходимо рассмотреть следующую комбинацию четырех вариантов маршрутов потоков с минимальной суммарной величиной приведенных затрат, и так до тех пор, пока не будет получена первая физически реализуемая ТС. [c.255]

Пример VI- . Применить декомпозиционно-топологический метод при определении оптимальной технологической схемы системы рекуперации тепла для случая четырех потоков двух горячих (т=1,2) и двух холодных (п=3,4). Для каждого потока заданы его параметры состояния (табл. У1-8). Другие исходные данные, необходимые для решения ИПЗ, сведены в табл. У1-9. В качестве элементов подсистемы выбраны кожухотрубчатые теплообменники, так как в большинстве случаев теплообменники такого типа позволяют наиболее эффективно осуществить процесс теплообмена. [c.262]

В результате синтеза была определена оптимальная технологическая схема тепловой системы, которая состоит из следующих маршрутов исходных потоков [c.264]

Та блица У1-9. Проектные переменные, необходимые для разработки оптимальной технологической схемы тепловой системы [c.265]

Рассмотрим результаты использования метода динамического программирования при. построении оптимальной технологической схемы обычной РКС для разделения пятикомпонентной смеси пропан (Л) — изобутан (В) — н-бутан(С) — изопентан( )) — н-пен тан( ) при заданной нагрузке по величине потока исходной смеси. В этом случае в синтезируемой системе не учитывается возможность интегрального использования энергетических потоков. [c.299]

Проверить, присутствуют ли в полученной технологической схеме РКС многократно и одновременно используемые потоки энергии. Если да , возвратиться на этап 11 и определить следующую наиболее экономичную схему системы колонн разделения. Если нет , то получена оптимальная технологическая схема РКС, в которой осуществляется интегральная рекуперация энергии внутренних технологических потоков. [c.305]

Любое химическое производство представляет собой совокупность большого числа взаимосвязанных технологических аппаратов, предназначенных для выполнения требуемого физико-химического преобразования исходного сырья. Исследование и оптимизация не отдельных аппаратов, а всей совокупности аппаратов химического производства или технологического цеха позволяют получить наибольший экономический эффект, так как оптимальные значения критерия функционирования всего производства не являются аддитивными функциями оптимальных значений критериев функционирования каждого аппарата. Отдельные технологические цехи и химические производства представляют собой сложные химико-технологические системы. [c.11]

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]

Важным этапом в постановке задачи синтеза является выбор критерия оптимальности технологической схемы теплообменной системы. В качестве такого обычно принимается величина приведенных затрат на строительство и эксплуатацию системы. Способом формирования такого критерия является аддитивный учет факторов, определяющих затраты на изготовление и монтаж оборудования, а также затраты на эксплуатацию системы в течение определенного периода времени, включая стоимость энергии. Приведенные затраты, связанные со строительством и эксплуатацией тенлообменной системы, могут быть выражены следующим образом [5, 161 [c.454]

При таком подходе задача синтеза оптимальной ХТС сводится к задаче нелинейного программирования, т.е. к отысканию такого набора oi J (отражающих топологию системы), а также параметров аппаратов (матрицы ЕЩ и технологических потоков (матрицы 5М), которые соответствовали бы оптимальному значению критерия эффективности. Задавая предварительно параметры оптимизации а,], ЕМ и 8М, можно учесть опыт и интуицию пользователя. Более того, пользователь может это сделать задавая, например, начальную конфигурацию ХТС с помощью матрицы а также может корректировать процесс синтеза на любом из его этапов. Важно отметить, что использование мини-моделей при синтезе и оптимизации ХТС позволяет рассматривать их как постоянно действующие ограничения, поскольку одной из составляющих частей мини-моделей является условие осуществимости, при нарушении которого процесс является нереализуемым. Таким образом, наличие мини-моделей позволяет еще до полного расчета химико-технологической системы оценить принципиальную возможность реализации процесса при заданной топологии и параметрах ХТС, что существенно упрощает решение задачи синтеза. [c.603]

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]

Опенка экономической эффективности ГАПС сводится к поиску оптимального варианта системы. Но под вариантом понимают по точечное решение, а поиск некоторой области варьн-ровагп л технологических, конструкционных, структурных, оргаш зационных параметров, которые обеспечивают наилучшие условия се функционирования. [c.65]

Один из возможных алгоритмов решения задачи синтеза оптимальной химико-технологической системы, применяемый для задач небольшой размерности, состоит в упорядочении процедуры поиска оптимального решения. В основе алгоритма лежат с. 1сдующпе представления. Из переменных задачи V/, Л /(/ = — д, т . только две являются независимыми, а две другие [c.192]

Кример 3.11. Синтезировать оптимальный вариант однопродуктовой трехе гадийной химико-технологической системы производства продукта в количестве С = 500 т/год при следующих исход[[ых данных вектор значений материальных индексов 5= 7,1 12,0 3,8 м /т, продолжительность технологических циклов аппаратов т= 12,3 9,3 12,3 ч коэффициенты заполнения объема аппаратов <р= 0,6 0,8 0,8 . В качестве реакторов используются емкостные аппараты из стали с эмалевым покрытием и механическим перемешивающим устрс йством, стандартный ряд которых содержит следующие объемы [c.193]

Рассмотрим зaдaчv синтеза однопродуктовой химико-технологической системы, I ктоящей из аппаратов периодического и полунепрерывного действия. Примем в качестве критерия оптимальности капитальные затраты на оборудование [c.194]

Под задачей синтеза гибкой хнмико-технологической системы будем понимать определение ее оптимальной технологической ст 1уктуры и аппаратурного оформления. Уточним, что гибкая, ХТС имеет переменную структуру, причем среди множества вариантов структуры может содержаться оптимальный. [c.210]

Рис. 4.11. Двустадийная многопродуктовая химико-технологическая система (а) и оптимальная очере.аность выпуска продукции (б)

Оптимальное расписание работы химико-технологической системы, состоящей из пяти аппаратурных стадий (по одному аппарату на стадии), при сле-1ующих значениях регламентных длительностей технологических циклов [c.302]

Разработка оптимальных технологических схем однородных тепловых и ректификационных систем — типовых технологически узлов химических производств связана с решением следующей конкретной задачи синтеза ХТС, которая является задачей синтеза четвертого класса. При заданных типах элементов системы необходимо определить топологию технологических связей между этими элементами и выбрать такие параметры элементов, которые обеспечивают выполнение либо требуемой технологической операции теплообмена между несколькими технологическими потоками, либо технологической операции разделения многокомпонентной смеси (МКС) на заданные продукты (химические компоненты или фракции) при оптимальном значении некоторого показателя эффективности функционирования системы (например, минимум приведенных затрат). В частности, задача синтеза оптимальных технологических схем систем разделения многокомпонентных смесей (СРМС) формулируется следующим образом при заданных составе сырья, номенклатуре продуктов разделения и требованиях к их качеству необходимо выбрать оптимальные с эко -номической точки зрения типы и параметры процессов разделения (например, обычная, азеотропная или экстрактивная ректификация экстракция абсорбция и др.), а также оптимальную структуру технологических связей между этими процессами разделения. [c.142]

ИЗС, например, оптимальных технологических схем тепловых систем (ТС) формулируется следующим образом для некоторого химического производства имеется т исходных горячих технологических потоков 5м-г (/= 1, т), которые должны быть охлаждены, и п исходных холодных технологических потоков (/ = = 1, п), которые должны быть нагреты за счет рекуперации тепла этих технологических потоков в системе, состоящей из теплообменных аппаратов заданного типа. Каждый к-ый исходный тех- нологическнй поток характеризуется следующими заданными параметрами состояния массовым расходом входной и выходной температурами теплоемкостью с . Для изменения энтальпий исходных технологических потоков при необходимости предполагается возможным вводить дополнительно в структуру тепловой системы нагреватели или холодильники, которые используют (внешние) тепло- и хладагенты. [c.143]

Для определения необходимых условий оптимальности технологической схемы ТС исходную задачу синтеза необходимо в значительной степени упростить. Прежде всего синтезируемая технологическая схема тепловой системы декомпозируется на две подсистемы— внутреннюю, состоящую из рекуперативных теплообменников, и внешнюю, состоящую из вспомогательного теплообмен- [c.236]

В соответствии с постановкой задачи проеетиро ния лли синтеза тепловых систем (см. 1 главы VI) К, X vi. У являются заданными величинами при разработке оптимальной технологической схемы системы. Поэтому для решения ИПЗ необходимо определить С и Д, при которых П(0, Д )=1 П(е, Д). Но учиты- [c.258]

Операторная схема синтезированной тепловой системы показана на рис. УЫ6,б. Оптимальная технологическая схема тепловой системы позволяет повысить степень рекуперации тепла в ЭЛОУ-АТ-б на 7%, в результате чего температура нагрева нефти в подсистеме увеличивается на 15 °С. Это приводит к экономии 19 тыс. т топлива в год в трубчатой печи для подогрева отбензияен-ной нефти. Экономия приведенных затрат на нагрев нефти составляет примерно 125 тыс. руб./год. При этом срок окупаемости дополнительных капитальных затрат равен 1,85 года. [c.267]

Применение эвристического дранципа синтеза ХТС для проектирования оптимальных технологических схем СРМС позволяет значительно сократить количество возможных альтернативных вариантов схем СРМС, детальный анализ которых необходимо осуществлять, и определить оптимальную схему системы. Это особенно важно при большом числе компонентов исходной разделяемой смеои. [c.287]

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]

Рис. VII-I2. Оптимальная технологическая схема ректификационной системы со связанными тепловыми потоками для разделения пятикомпонентной смесн AB DE, разработанная с применением принципа интегрального использоваиия энергии в системе.

И технических решений) появляются итерационные циклы, охватывающие обратными связями отдельные этапы. Кроме того, в технологической схеме имеются рециклические материальные и энергетические потоки, параметры которых при декомпозиционной стратегии проектирования необходимо уточнять итерационно. Поэтому проектирование оптимальных технологических схем заключается в многократном расчете отдельных элементов и их комплексов с целью выбора наилучшего технического решения и уточнения параметров потоков. В связи с этим (как отмечалось в предыдущем разделе) моделирующие системы строятся как многошаговые с возвратом на предыдущие шаги в зависимости от результатов анализа получаемой промежуточной информации. [c.425]

В общей структуре химического производства ГАПС является лишь отдельной подсистемой, и поэтому ее эффективность и гибкость должны обеспечиваться в рамках всей системы. Иначе частный выигрыш может обернуться существенными потерями для большой системы. В простейшем случае гибкую автоматизированную химико-технологическую систему можно представить состоящей из двух частей процессно-аппаратурной и информа-ционно-управляющей (АСУТП), функционирующих совместно. При этом технологическая гибкость ХТС обеспечивается аппаратурным подобием разных технологических стадий в совокупности с периодическим способом организации технологических процессов при наличии гибких коммуникаций между аппаратами и аппаратурными стадиями. Гибкость управления заключается в том, что при переходе к производству иной продукции изменяется информационное обеспечение при минимальных изменениях программно-алгоритмического обеспечения. Свойство гибкости придается системе уже на стадии ее структурно-параметрического синтеза, включающего следующие этапы предварительное определение минимального аппаратурного состава проектируемой ХТС, классификацию продуктов по признаку использования одинакового оборудования, определение допустимых и оптимальной технологических структур, оптимизацию аппаратурного оформления. [c.530]

При проектировании химико-технологической системы, допу- скающей многовариантность схем, встает проблема выбора опти- г мальной среди возможных. Очевидно, выбор оптимальной схемы необходимо производить исходя из некоторого непротиворечивого Г критерия. Таким критерием могут быть, например, минимальные капитальные и эксплуатационные затраты при выполнении тре- бований на конечные продукты с максимальной утилизацией мате- у риальных и тепловых потоков. [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология