Cтраница 1
Задача синтеза оптимальных схем разделения является наиболее сложной и всеохватывающей задачей теории ректификации. [1]
В целом решение задачи синтеза оптимальной схемы разделения с использованием этого метода сводится к решению задачи определения значений коэффициентов структурного разделения потоков и параметров элементов, входящих в исходную гипотетическую схему, которые обеспечивают оптимальное функционирование системы. Таким образом, задача синтеза в данном случае сводится к непрерывной оптимизации. Синтез оптимальных схем с использованием этого метода связан с большим объемом вычислений. В этом случае постоянно приходится сталкиваться с локальным оптимумом, и трудно найти глобальный оптимум, соответствующий оптимальному варианту схемы. [2]
Еще один подход к задаче синтеза оптимальных схем разделения - эволюционный. Согласно этому подходу для некоторой исходной схемы разделения генерируются соседние схемы с помощью определенных правил. Из них выбирается схема, обладающая наименьшей стоимостью, и вновь генерируются схемы, соседние с выбранной. Процесс эволюции схемы заканчивается, если прекращается уменьшение стоимости. Недостатком этого подхода является значительная вероятность получения локальных оптимумов. [3]
И все же при решении задачи синтеза действительно оптимальной схемы разделения многокомпонентной смеси необходимо использовать более строгие по сравнению с эвристическими методы синтеза. Уменьшение размерности в свою очередь связано с уменьшением числа возможных вариантов схем разделения, исследование которых на достаточно детализированном уровне и позволяет определить оптимальную схему процесса. Сокращение числа вариантов диктуется сображениями, связанными обычно с экономией расчетного времени, но о главной причине обычно не упоминается - это прежде всего отсутствие общих методов расчета установок разделения произвольной сложности. [4]
В дальнейшем в качестве критерия оптимальности синтезированной РКС использовалась суммарная величина парового потока во всех колоннах при допущении, что - экономичность процесса разделения определяется именно снижением тепловой нагрузки на кубы колонн. Рассматривалась задача синтеза оптимальной схемы разделения смеси бензол-толуол - этилбензол, которая, как известно, не относится к классу труд-неразделимых смесей. [5]
В дальнейшем в качестве критерия оптимальности синтезированной РКС использовалась суммарная величина парового потока во всех колоннах при допущении, что экономичность процесса разделения определяется именно снижением тепловой нагрузки на кубы колонн. Рассматривалась задача синтеза оптимальной схемы разделения смеси бензол-толуол-этилбензол, которая, как известно, не относится к классу трудноразделимых смесей. [6]
В результате проведенной работы были предложены следующие эвристические правила: 1 - процесс разделения наиболее трудноразделимой пары компонентов должен проводиться последним в общей схеме разделения многокомпонентной смеси; 2 - последовательность колонн в схеме должна быть построена таким образом, чтобы для каждой колонны выполнялись условия балансного отбора. Исследовалась задача синтеза оптимальной схемы разделения смеси бензол-толуол-этилбензол, которая как известно, не относится к классу трудноразделимых смесей. При решении задачи синтеза использовались упрощенные методы расчета колонн и критерий оценки схемы, полученный в виде простого алгебраического выражения, в которое входили относительные летучести компонентов разделяемой смеси и составы внешних v потоков питания. [7]
Для каждой технологической связи вводится коэффициент структурного разделения потока. Решение задачи синтеза оптимальной схемы разделения сводится к отысканию оптимальных значений этих коэффициентов и одновременно - оптимальных параметров работы всех разделительных элементов. Таким образом, задача синтеза сводится к задаче непрерывной оптимизации. [8]
После этого определяются количества испаренной жидкости и сконденсированного пара в кипятильниках и дефлегматорах, а также, если необходимо, количества и стоимость затрачиваемого тепла и холода, сумма которых для всей установки может служить критерием оптимальности. Такой упрощенный подход позволяет решать задачи синтеза оптимальных схем разделения для всех видов ректификационных установок и ректификационных комплексов. [9]
Задача расчета приведенных затрат для ректификационных колонн с дефлегматорами и кипятильниками может быть решена с использованием потарелочных расчетов зависимости необходимого числа тарелок от нагрузок иа дефлегматор и кипятильник при заданных требованиях к качеству продуктов разделения. Этот метод может быть использован и при решении задачи синтеза оптимальных схем разделения смесей с большим числом компонентов. [10]
Приведенные затраты на разделение 3 /, j, K определяются капиталовложениями на оборудование и эксплуатационными расходами. Задача расчета приведенных затрат для ректификационных колонн с дефлегматорами и кипятильниками может быть решена с использованием потарелочных расчетов зависимости необходимого числа тарелок от нагрузок на дефлегматор и кипятильник при заданных требованиях к качеству продуктов разделения. Этот метод может быть использован и при решении задачи синтеза оптимальных схем разделения смесей с большим числом компонентов. [11]