Сожмите больше из комплекса колонны
Комплекс Столбцы
Эти установки дистилляции может сократить капитальные и эксплуатационные затраты до 30%, а повышение эффективности разделения. Вот простой метод для оценки.
Ужесточение экологических норм, повышение цен на энергоносители и рост конкуренции привели к увеличению диск для создания системы дистилляции более эффективным. Комплекс колонны предлагают прекрасную возможность для повышения эффективности, используя их вместо того, ряд простых столбцов (рис. а).
Основным источником неэффективности в многокомпонентных, простой дистилляции из-за необратимых смешивания неодинаковых потоков (рис. 1b). Простые колонки вынуждены жертвовать эффективностью для достижения спецификации продукта в многокомпонентных систем. Концентрация этих средней температурой кипения компонентов нередко достигает максимума на промежуточных лотки, а затем уменьшается до удовлетворить общий баланс массы. Это ремикс (backmixing) изначально влияет на эффективность разделения. Другим потенциальным источником перемешивания из-за различий между составом корма потока и состава жидкости на лоток подачи (даже после оптимизации канала поднос место).
Используя сложные конфигурации колонка может минимизировать эти потери смешивания, а также уменьшить потребление энергии и уменьшить капитальные затраты (рис. 1в). Такие колонны содействовать расширению взаимодействия между паром и жидкой потоков путем введения тепловой связи между различными слоями.
Они могут использовать дополнительные разделы (например, выпрямители сторону), чтобы минимизировать ремиксы средней температурой кипения компонентов (рис. 1b). Комплекс-столбец механизмы могут также включать prefractionators чтобы свести к минимуму корма поднос смешивания потерь.
В целом, с использованием комплекса столбца, а не последовательность простых колонн, улучшает эффективность использования энергии, что часто приводит к экономии до 30%. Эти проекты требуют меньших дистилляции башни и теплообменники (конденсаторы и ребойлеры), тем самым уменьшая капитальные затраты до 25% (1, 2).
Дизайн проблемы
Есть много вариантов для выбора при проектировании сложных колонн. Например, разделение может быть достигнуто при использовании побочных зачистки, побочные выпрямителя, prefractionator, разделительную стену колонки (ДСП) или Petlyuk колонка - но не с такой же капитальные и эксплуатационные затраты. Другой вариант заключается в том, где использовать сложные колонны дистилляции в поезд, будь то в начале последовательности или в конце его.
Несмотря на это гибкость в проектировании, отдельных установках могут ограничить условий эксплуатации. Это может быть верно, когда комплекс колонны термически связанных вместе, и может привести к второй колонке были вынуждены бежать в то же давление, как первые 1, к которому он термически связаны. Это создает баланс между простотой разделения (относительно волатильности) и рефлюкс отношение. Например, две колонны в серии могут работать в двух различных давлениях, а сложный алгоритм, все конфигурации для запуска на одном давления чтобы обеспечить естественный поток пара. В этом случае один расколов происходит в не-оптимального давления, в результате чего отношение высшего рефлюкса.
Давление ограничения также расширить температурный разрыв между нагрева и охлаждения нагрузок. Это может потребовать использования более дорогих горячей и / или холодной коммунальные услуги. Таким образом, в то время как тепловой связи повышает эффективности разделения и часто снижает колонке пошлин, ограничение давления может привести к большей разность температур (рис. 1, d). Балансировка этот компромисс может быть затруднено.
Для разработки оптимального механизма, комплексное проектирование и синтез процедуры, необходимые для оценки параметров и их сложных компромиссов. Необходимо учитывать, чтобы контроль, оперативность и гибкость в конкретной конструкции. Это требует комплексной методологии, которая прогрессирует от предварительных, ярлык дизайн подробный, динамический анализ. Первым шагом является определение проблемы - установление состава кормов и технических характеристик продукта. Продукции задаются с помощью ключевых компонентов, а также представлены в терминах NxM "восстановления" матрицы, где п представляет собой число потоков продукции и т, компонентов корма.
Следующим этапом является оценка вариантов - различные простые и сложные проекты возможных для системы из трех продуктов. Это создает условия для использования контекстного метод проектирования, а затем проведение компьютерной, больше - подробный анализ, который оценивает капитальные и эксплуатационные затраты для всех вариантов по сокращению выбора.
Компьютерные решения
В начале проекта, инженер-конструктор имеет ограниченную информацию о процессе, хотя поток - схемы должны быть предложены. Контекстном модели позволяют инженеру экрана и сферы все варианты дизайна, не вдаваясь в мельчайших деталях и обеспечивают средства для оценки влияния эксплуатационных параметров и выполнения анализа чувствительности.
Результаты синтеза нуждаются в дальнейшей проверке с подробной модели. Так, в стадии разработки, перспективные варианты и их эксплуатационные параметры должны быть переданы стационарного тренажера, который запрограммирован для комплексно-столбец анализа. Это не только исключает громоздкие этапе ввода данных вручную от одной стадии к другой, но также оказывает помощь в области сближения сложный поток-схемы.
Динамический анализ схемы осуществляется путем создания контура управления на верхней моделирование устойчивого состояния. По мере развития проекта от стадии синтеза к анализу, более подробной информации добавляются в исполнении моделей и, конечно же, это требует больше информации о процессах и данных.
В этом примере стационарного моделирование лучший дизайн (например, ДСП) была создана и конвергентных нажав одну кнопку, и в результате технологической схемы создания. Динамическая модель может быть разработана на моделирование стационарного для оценки контроля характеристик.
Комплекс-столбец программное обеспечение для синтеза, разработка и анализ этих колонн, которые разделяют многокомпонентных питания без азеотропной системы в 3 указанной продукции. Такое программное обеспечение позволяет сравнить эффективность сложных конфигураций со всеми простой последовательности столбцов, в том числе распределенные последовательности, обеспечивая гибкий и общие платформы для анализа сложных компромиссов и улучшить взаимодействие между различными этапами дизайн бесшовно интегрировать с стационарного и динамического моделирования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Triantafyllou, К. и Р. Смит, "Дизайн и оптимизация полностью термически связанных столбцов перегонки," Trans. IChemnE., 70, с. 118-131 (1992).
2. Fidkowski, З. и Л. Krolikowski ", термически системы связанных ректификационные колонны: Оптимизация процедуры" Айше J., 32, с. 537-546 (1986).
3. Шах, PB, "Концептуальные Программирование: новый подход к оптимизации, анализ и Новая разработка простых и сложных Разделение Системы", кандидатская диссертация, UMIST, Великобритании, с. 26-31 (1999).
4. Теддер, WD и DF Радд, "Параметрический исследований в области промышленного Перегонка: Part-1: Проектирование сравнения," Айше J., 24 (2) с. 302-315 (1978).
5. Agrawal, Р. и З. Fidkowski ", предварительный отбор Колонка Конфигурации для троичных перегонки," Доклады, представленные на Id Весна Айше заседание, Нью-Орлеан, Луизиана (11 марта -15, 2002).
6. Fidkowski, З. и Л. Krolikowski, "Минимальные требования к энергии термически связанных Системы перегонки," Айше J., 33, с. 643-653 (1987).
7. Petlyuk, Ф. 13. Др.. ", Термодинамически оптимальный метод для разделения многокомпонентных смесей", Intl. Химреагент Eng., 5 (3), с. 555-561 (1965).
8. Lestak, Ф. и др. /. ", Теплообмена через стены Разделив стены Колонны," Trans. IChemE, 72А, с. 639-644 (1994).
9. Agrawal, Р. и З. Fidkowski ", упрощенный термически связанных меры для троичных перегонки," Бумажный 221c представлены на ежегодном Айше ежегодное совещание, Dallas, TX (5 октября 31Nov 1999) 1
10. Андервуд, AJV ", разгонки многокомпонентных смесей," Хим. Eng. Прогресс, 44 (8), с. 603-614 (август 1948).
11. Кистер, HZ, "Перегонка Дизайн", McGraw-Hill, Нью-Йорк, с. 106-113 (1992).
12. Король, CJ, "Разделение процессов", второе издание, McGraw-Hill, Нью-Йорк, с. 230-245 (1980).
13. Linnhoff, B., "Пинч-анализ: государства-оф-Обзор-Арт", Trans. IChemE, 71А, с. 503-522 (1993).
14. Штраф, А. и др.., "Оценка затрат сосудов под давлением с помощью корреляции," Хим. Eng., 88, с. 145-150 (5 октября 1981).
15. Муле, А. и др. /. "," Оценка затрат перегонки и абсорбции башни с помощью корреляции, "Хим. Eng., 88, с. 77-82 (28 декабря 1981).
16. Коррипио, AB, и др.., "Оценка затрат теплообменников и резервуаров для хранения с помощью корреляции" Chem. Eng., С. 125-127 (25 января 1982).
17. Дуглас, JM, "Концептуальное проектирование химических процессов", McGraw-Hill, Нью-Йорк, с. 37-65 (1988).
Дополнительная литература
Шульц, MA, "Эль Аль", "Сокращение затрат с Разделив-Wall Столбцы", Чейн. Eng. Прогресс, 98 (5), с. 64-71 (май 2002).
Piyush Б. Шах, HYPROTECH, дочерняя компания Aspen Technology вкл.
Piyush B. Шах дистилляции специалист - Концептуальная Technology Group с Hyprotech, дочерняя компания Aspen Technology Инк (Suite 800, 707 8 ул. SW, Калгари, Альберта, T2P 1H5, Канада, телефон: (403) 52o-6659, факс : (403)-52o 6o6o; Электронная почта: piyush.shah <a href="mailto:piyush.shah@hyprotech.com"> @ <hyprotech.com />). Он имеет более чем 10 лет опыта работы в системе разделения синтеза и оптимизации. Шах опубликовал более 10 научных работ. Он принимал участие в комплексной оптимизации дистилляции и проекты интеграционного процесса, и он является членом команды, ответственной за программный продукт дистилляции. Он получил магистра в области химического машиностроения Индийский технологический институт, Мумбай (Индия) и кандидат от UMIST (Великобритания). Шах является членом Айше.
