ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
тернативных вариантов ХТС, анализируется их технико-экономические показатели, а затем производится поиск оптималь-
ного варианта.
6. Синтез Химико-технологических Систем
При проектировании нового или реконструкции существующего производства, одной из главных задач является синтез
варианта ХТС, позволяющего достичь высоких технико-экономических показателей.
В общем виде задача синтеза ХТС формулируется следующим образом.
Известно: состав и параметры сырьевых и продукционных потоков; показатель критерия оптимальности функциониро-
вания ХТС; ограничения на параметры функционирования элементов ХТС.
Необходимо определить: состав ХТС (входящие в ХТС аппараты); структуру ХТС (связи между аппаратами); конструк-
тивные параметры аппаратов ХТС; текущие технологические параметры работы ХТС; параметры управления ХТС, удовле-
творяющие оптимальным параметрам функционирования ХТС.
При решении задачи синтеза ХТС, первоначально должен быть определён путь проведения процесса (химизм), и только
затем становится возможным произвести синтез структуры ХТС, определение параметров работы её элементов и параметров
потоков, связывающих эти элементы. В связи с тем, что задача синтеза является сложной многовариантной задачей, её ре-
шение возможно только при использовании определённой методологии и соответствующих подходов.
Самым простым способом синтеза может являться метод, основанный на принципах перебора вариантов топологии
ХТС, параметров функционирования элементов и т.д. Однако в связи со сложностью ХТС и многовариантностью решения
отдельных задач синтеза (взаимного соединения реакторов, теплообменников и т.п.) данный способ будет требовать боль-
шого количества дополнительной информации и времени, что может быть недостаточно эффективно. Например, хорошо
известно, что самопроизвольно тепло может передаваться только от горячего потока к холодному, следовательно, схему
предполагающую обратное можно не рассматривать. Однако в случае простого перебора различных вариантов, параметры
функционирования элементов могут быть определены только после синтеза топологии
ХТС и составления её математиче-
ской модели, необходимой для расчёта, и самого расчёта. Следовательно, в данном случае, даже неосуществимые варианты
будут требовать рассмотрения, а, следовательно, дополнительных затрат.
Для снижения количества рассматриваемых вариантов обычно проводят декомпозицию задачи синтеза ХТС на ряд под-
задач или уровней (декомпозиционный метод синтеза ХТС). При использовании более простой – двухуровневой декомпози-
ции, на верхнем уровне будет происходить синтез ХТС из подсистем (химического взаимодействия, разделения, смешения
и
пр.) и определяться значения параметров потоков, связывающих эти подсистемы. На нижнем уровне будет производиться
синтез самих подсистем и определяться значения параметров потоков, связывающих аппараты, входящие в данные подсис-
темы. В данном случае, если вариант какой-либо синтезированной схемы при её расчёте окажется неосуществимым, затраты
на синтез, анализ, моделирование и расчёт варианта ХТС будут меньше. Однако даже задача синтеза подсистем является
достаточно сложной и требует дополнительных декомпозиций или применения других методов синтеза.
Порядок многоуровневой декомпозиция задачи синтеза ХТС:
1. Выбор маршрутов и условий проведения реакций.
2. Определение оптимальных систем химических реакторов.
3. Определение оптимальных систем разделения смесей.
4. Выбор вспомогательных подсистем.
5. Определение оптимальных систем теплообменников.
6. Качественный анализ надёжности ХТС.
7. Анализ динамических свойств ХТС.
К принципам, позволяющим более эффективно решить задачу синтеза ХТС методом декомпозиции, можно отнести эв-
ристический принцип синтеза ХТС, который заключается в математической формализации интуитивно-эвристического ме-
тода, широко используемого проектировщиками и позволяющего высококвалифицированным специалистам интуитивно
выбирать наиболее удачные варианты решения проблемы без полного перебора всех возможных альтернативных вариантов.
При использовании данного
метода принятие решения происходит без обоснования его с помощью доказательств. Однако
данный способ принятия решений не снижает его ценности, так как он использует интуитивные факторы и правила, т.е.
обобщающие знания и большой практический опыт высококвалифицированных специалистов.
Рассмотрим некоторые эвристики, применяемые при разработке технологических схем ряда функциональных подсистем
химических производств. Например, для выбора оптимальной технологической схемы разделения многокомпонентных сме-
сей из множества альтернативных вариантов можно использовать следующие эвристики:
− выбор варианта с последовательным выделением целевых продуктов в виде лёгких продуктов элементов подсисте-
мы;
− выбор варианта, в котором отношение количеств верхнего и нижнего продуктов в каждом элементе подсистемы наи-
более близко к 1;
− выбор варианта, в котором разделение компонентов осуществляется в порядке уменьшения различий в значениях
относительных летучестей
разделяемых ключевых компонентов;
− ректификационные колонны, требующие наибольших затрат на разделение вследствие близких относительных ле-
тучестей ключевых компонентов или высоких требований к чистоте продуктов, должны быть помещены в конце схемы раз-
деления;
− выбор варианта, характеризующегося минимальной величиной приведённых затрат на реализацию данного техноло-
гического процесса в элементе подсистемы и т.д.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- …
- следующая ›
- последняя »
