ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ Источники термодинамических потерь из "Разделение многокомпонентных смесей" Анализ процесса показывает, что за езависимые проектные параметры наи- ц более удобно принять сте- пени извлечения продуктов, флегмовые числа и расстояния между тарелками в каждой колонне. Кроме того, для третьей колонны, из которой не выходит гото- ш вый продукт, удобно ввести дополнительную перемен-, ную—чистоту полупродукта. [c.151] Максимальная величина отбора п-ксилола находилась путем последовательного вычитания из состава поступающей смеси составов ее четверной, тройной и двойной эвтектик (см. табл. 36). [c.151] Затраты холода вычисляли из уравнения теплового баланса. [c.152] Следует отметить, что для решения задачи оптимального проектирования требуется многократный расчет на вычислительной машине всей установки, поэтому математическое опис ание процесса оптимизации должно содержать уравнения связи между отдельными ее элементами. [c.152] Наряду с программами расчета отдельных элементов установки необходимо иметь общую управляющую программу, которая должна легко перестраиваться на различные варианты схемы. Последнее требование достигается тем, что управляющая программа составляется из нескольких подготовительных блоков. По результатам расчета соответствующего элемента установки каждый из этих блоков подготавливает входные данные для расчета следующего элемента. Перестройка на различные варианты схемы осуществляется заменой отдельных подготовительных блоков. [c.152] Общее число ограничений вида (V, 16) — (V, 20) равно 34. [c.152] Состав смеси на входе в четвертую колонну зависит уже от трех параметров 01, 02 и 63. Поэтому применение метода динамического программирования в данном случае становится затруднительным, так как вызывает необходимость минимизировать ф4 при каждом сочетании этих трех параметров, а также гчрапнть Б оперативной памяти маптины соответствующую таблицу с тремя входами. [c.152] Если при этом происходит уменьшение функции ф, и ограничения, наложенные на переменные, не нарушаются, то делается еще один шаг в направлении grad ф и т. д. до тех пор, пока функция не перестанет убывать. После этого ищут новое направление градиента, и т. д. [c.153] Если при движении по градиенту нарушаются ограничения на отдельные независимые переменные, то дальнейшее движение происходит только по тем переменным, по которым ограничения не нарушены. Если при первом шаге, сделанном из точки, где был найден градиент, функция ф возрастает, то производят дробление шага. Как только шаги по всем осям станут меньше заданных, поиск заканчивается. [c.153] Приращения по различным независимым переменным (А0г, A/ ,, Ati) в уравнениях (V,25) могут быть различными, т. е. предусмотрена возможность произвольно менять масштабы по осям отдельных переменных. Без этого, по-видимому, эффективный поиск был бы вообще невозможен, так как при одинаковых AGj и AR i частные приращения Афл на один-два порядка больше, чем Афе. [c.153] При проектировании учитывались стоимость всех энергосредств и сырья по перспективным ценам, а также капитальные затраты и зарплата обслуживающего персонала. Принятый коэффициент учета стоимости вспомогательного оборудования ректификационных колонн (трубопроводов, арматуры, КИП и т. д.), монтажа и строительной части равнялся 2,1. [c.154] Процесс поиска оптимума для первого варианта схемы (см. рис. 33) показан в табл 37. В ней приведены значения внешних независимых переменных, а также функции ф и ее составляющих фг в каждой точке, где вычислялся градиент. [c.154] В табл. 38 представлены результаты оптимального проектирования, т. е. параметры оптимальной точки для первого варианта схемы материальные балансы ректификационных колонн и узла кристаллизации, флегмовые потоки по колоннам, числа тарелок в каждой секции колонн, а также отдельные составляющие затрат по каждой колонне (узлу). [c.155] Поток жидкости лолб/100 моль исходной смеси. . [c.155] Число тарелок в колонне Л . . [c.155] Интересным результатом поиска является автоматический выход на такой режим, когда последняя колонна вообще не нужна (степень извлечения о-ксилола в первой колонне настолько велика, что Л1-ксилол после 3-ей колонны удовлетворяет заданным требованиям по чистоте). [c.155] В литературе на основе расчетного исследования совместной работы двух колонн при ректификации бинарной смеси был сделан вывод о том, что разделение в одной колонне во всех случаях энергетически выгоднее. [c.155] Если при регулировании трудно обеспечить в колонне для получения о-коилола заданную чистоту продукта и заданную высокую степень его извлечения, то необходимо иметь небольшую вспомогательную четвертую колонну для окончательной очистки ж-ксилола от о-ксилола (в табл. 38 даны параметры, близкие к оптимальным, для установки с четырьмя колоннами). [c.156] Оптимальное проектирование позволяет из намеченных вариантов схемы выбрать наилучший, т. е. такой, для которого оптимальное значение ф минимально. До оих пор такой выбор был в значительной мере интуитивным, и, следовательно, субъективным. В данном случае расчеты на машине М-20 показали, что величина приведе1нных затрат ф при оптимальных параметрах по первым трем вариантам схемы приблизительно одинакова, а по четвертому варианту на 10% выше. Однако производительность по о-ксилолу и этилбензолу при третьем варианте схемы несколько ниже, чем при первых двух. Таким образом, для проектирования следует рекомендовать первые два варианта схемы. [c.156] Вернуться к основной статье