ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адаптационно-эволюционный метод из "Математические основы автоматизированного проектирования химических производств" Практическая реализация рассмотренной стратегии эволюционного принципа синтеза связана с необходимостью использования трех типов эвристик, обобщающих практический опыт, интуицию и знания высококвалифицированных инженеров-проектировщиков. Эвристики первого типа позволяют выделить наименее эффективные элементы или узкие места в исходном варианте технологической топологии системы. [c.178] Эвристики второго типа необходимы для определения возможных вариантов модификации или усовершенствования узких мест ХТС. Эвристики третьего типа обеспечивают стыковку модифицированного элемента с немодифицированной частью исходного варианта технологической топологии системы. [c.178] С целью выбора наилучшего варианта из нескольких возможных модификаций ХТС целесообразным является применение метода многоуровневой оптимизации для получения двухстор(энних и односторонних ограничений для значений КЭ измененной или модифицированной ХТС, а также использование информации о параметрах состояния системы и о значениях сопряженных переменных для ранее оптимизированной технологической топологии ХТС. [c.178] Необходимо отметить, что использование эволюционного принципа синтеза ХТС позволяет получить в некотором смысле локальные оптимальные результаты для решения ИЗС. Это обусловлено тем обстоятельством, что результат решения ИЗС в значительной мере определяется принятыми на первом этапе основными концепциями при разработке исходного варианта технологической топологии ХТС. [c.179] В связи с этим при разработке методов синтеза ХТС для- получения глобального оптимального решения ИЗС наиболее эффективно применение многоуровневой методологии синтеза. [c.179] Сущность многоуровневой методологии синтеза заключается в том, что для получения оптимального исходного варианта технологической топологии ХТС на первом, уровне синтеза ХТС используют декомпозиционный, эвристический или интегрально-гипотетический принципы. [c.179] Затем на втором уровне синтеза ХТС к определенному оптимальному исходному варианту технологической топологии системы применяют методологию эволюционного принципа, обеспечивая тем самым получение глобального оптимального решения ИЗС. . [c.179] Технологический процесс деметанизации, который обычно проводится при высоких давлениях и при больших расходах хладагентов, является самым узким местом в ХТС производства этилена. Даже незначительное усовершенствование или модификация этого процесса позволяют существенно повысить эффективность системы в целом. [c.179] Регламентированными переменными для процесса деметанизации ХТС производства этилена являются количество и состав перерабатываемого сырья, массовый расход и составы потоков продуктов, температуры потоков сырья и продуктов разделения, типы используемых конструкционных материалов, стоимость тепло- и хладагентов, максимально допустимые потери этилена с верхним продуктом ( хвостовыми газами ), эффективность тарелки ректификационной колонны. [c.179] При разработке математической модели процесса деметанизации, а также для расчета конструкционных и экономических параметров ректификационной колонны и теплообменников использованы известные соотношения. Результаты математического моделирования показывают, что стоимость ректификационной колонны относительно мала и является несущественной частью общей стоимости реализации процесса в целом (табл. 1У-б). [c.179] Результаты расчета затрат, (см. табл. IV-6) на. реализацию такой схемы процесса позволяют сделать следующие выводы основные затраты связаны с потерями этилена и высокой стоимостью низкотемпературного хладагента (хладагент второго типа). Здесь следует подчеркнуть тот факт, что величина потерь этилена полностью определяется температурой сепаратора на выходе хвостовых газов , т. е. чем ниже температура в сепараторе, тем меньще потери этилена. При модификации схемы 1 оказалось возможным достичь более низких температур в сепараторе путем введения дополнительного охлаждения за счет адиабатического расширения хвостовых газов и введения дополнительного реку-перационного теплообменника. Достигаемый эффект самоохлаждения , кроме того, позволяет несколько снизить расход хладагента для дефлегматора. Схема 2, полученная в результате модификации исходного простейшего варианта, представлена на рис. IV-19. [c.182] Указанный анализ узкого места в технологической схеме 2 приводит к разработке схемы 3, в которой поток питания перед подачей в ректификационную колонну предварительно охлаждается посрёдством хладагента первого типа (—67,8°С). Как следует из табл. 1У-6, при этом в схеме 3 достигается значительный экономический эффект поток флегмы уменьшается почти в два раза, общая стоимость процессов охлаждения снижается, достигается дополнительное охлаждение сепаратора, которое позволяет снизить потери этилена. [c.183] Для схемы 3 наименее экономичным элементом является холодильник-на входе потока питания в колонну, так как до трети производительности его затрачивается на охлаждение жидкой части питания. В этом случае наиболее логичным шагом эволюционного синтеза является выделение паровой фазы питания для того, чтобы охлаждать только данный паровой поток. При этом возникают два потока питания, которые должны подаваться в колонну в оптимальных точках. Как следует из табл. 1У-б, реализация такой модификации схемы процесса (схема 4) позволяет значительно снизить затраты, связанные с охлаждением потока питания. Необходимо отметить, что в этом случае несколько возра-стаетм оличество флегмы, что, как известно, приводит к увеличению потерь этилена. Тем не менее, достигаемая за счет разделения потока питания экономия все-таки весьма ощутима. [c.183] ЛЯХ дальнейшего снижения потерь этилена на следующем этапе синтеза в схему 5 вводится промежуточное орошение колонны через холодильник Тз, которое, в частности, позволяет исключить из схемы верхний холодильник Ть На рис. 1У-21 представлена схема 7, в которой использовано промежуточное орошение колонны через холодильник Тз. Основным достоинством этой схемы является то, что значительное снижение величины флегмы позволяет использовать для ее получения, только эффект самоохлаждения верхних газов при их адиабатическом расширении. В этом случае потери этилена снижаются почти вдвое, но все же являются основной причиной высокой стоимости процесса. [c.184] В качестве метода дальнейшего снижения потерь этилена предлагается на верхние тарелки колонны вводить относительно нелетучий компонент, который позволяет снизить летучесть этилена по отношению к метану и тем самым способствует снижению потерь этилена. В качестве такого компонента в ХТС производства этилена может быть использован пропан. На рнс. 1У-22 представлена схема 8, в которой перед последним холодильником на линии потока питания Т4 введен поток пропана. [c.184] Следует подчеркнуть необходимость введения потока пропана И(Аенно перед холодильником Т4, так как смешение пропана с потоком питания сопровождается выделением тепла. Пропан является сравнительно тяжелым компонентом и хорошо разделяется на верхних тарелках колонны. В табл. 1У-б приведены экономические оценки технологической схемы 8 при различных величинах потока пропана (варианты А—Д). [c.184] Кроме того, когда модифицировалась схема 2, для уменьшения потока флегмы (см. табл. IV-7) лучше было бы сразу пойти по пути введения промежуточной конденсации, чем по пути использования охлаждения для потока питания. Это даст модификацию схемы 2, в которой применяется холодильник с хладагентом первого типа для образования части потока флегмы. Эта модификация обозначена на рис. IV-23, как схема 6, а размеры экономических затрат для нее приведены в табл. IV-6. Экономические затраты для схемы 6 очень близки к затратам для схемы 4. Это указывает на то, что совершенно равнозначно использование хладагента первого типа как для промежуточной конденсации, так и для охлаждения питания после отделения жидкости от паровой фазы. Подобным же образом, модификацией схемы 7 является схема 7А, в которой нет охлаждения потока питания, но имеются два промежуточных конденсатора, расположенных выше тарелки питания, которые используют хладагенты первого и второго типов и рекуперативный теплообменник, обеспечивающие получение флегмы. [c.185] Адаптационно-эволюционный метод проектирования оптимальных технологических схем химических производств основан на использовании стратегии декомпозиционного, эвристического и эволюционного принципов синтеза ХТС. [c.186] Необходимо подчеркнуть, что на каждой стадии этого метода могут разрабатываться несколько возможных альтернативных вариантов информационных структур, операторных или технологических схем ХТС. Каждая стадия метода представляет собой взаимное чередование этапов синтеза и анализа ХТС. [c.186] Вернуться к основной статье