Введение
Глава 1. Существующие методы оптимизации,управления и термодинамического мод ел и ров ания процесса бинарной ректификации, задачи работы 6
1.1 Структуры систем управления процессом ректификации 6
1.2 Критерии оптимизации режимов работы ректификационной колонны и конструктивные усовершенствования процесса ректификации 8
1.3 Оптимальное управление ректификационными установками, область реализуемых режимов 13
1.4 Общая схема исследования технологических процессов методами термодинамики конечного времени (ТКВ) 14
1.5 Математические модели термодинамических систем 16
1.5.1 Равновесные термодинамические системы. Основные переменные и уравнения состояния 16
1.5.2 Равновесный и неравновесный, обратимый и необратимый процессы. 17
1.6 Обратимая работа разделения 22
1.7 Уравнения термодинамических балансов и производство энтропии 23
1.8 Связь эффективности систем с производством энтропии. Условия минимальной диссипации 28
1.8.1 Условия минимальной диссипации некоторых процессов 28
1.9 Предельные возможности преобразования тепла в работу с заданной интенсивностью 33
1.10. Последовательность решения оптимизационных задач ТКВ 40
1.11 Задачи работы 41
Глава 2. Минимальная диссипация и предельные возможности процесса бинарной ректификации 42
2.1. Описание процесса 42
2.2 Термодинамические балансы 44
2.3 Условия минимальной диссипации процесса массопереноса в колонне и идеальная рабочая линия 48
2.4 Связь интенсивности массопереноса с параметрами внешних потоков и предельная производительность колонны без учёта необратимости теплообмена 50
2.5 Пути реализации идеальной рабочей линии 54
2.6 Производство энтропии в колонне с идеальной рабочей линией вследствие теплопереноса 56
2.7 Расчет коэффициента массопереноса по результатам измерений на действующей колонне 58
2.8 Связь между формой рабочей линии и числом ступеней разделения 58
2.8.1 Введение 59
2.8.2 Расчётные соотношения 60
2.9 Пути реализации предельных возможностей в реальной колонне 62
2.9.1 Приближение к идеальной рабочей линии с помощью двух вводов питания 62
2.9.2 Приближение к идеальной рабочей линии с помощью промежуточных теплообменников 67
2.10. Заключение 69
Глава 3. Статика процесса бинарной ректификации с подачей тепла в куб и отводом из дефлегматора 70
3.1 Выбор доли отбора из условия минимума обратимых затрат энергии 70
3.2 Минимизация затрат энергии с учетом необратимых потерь 71
3.3 Область допустимых режимов колонны с традиционной организацией потоков 74
3.4 Зависимость составов конечных продуктов колонны от изменения подачи тепла 82
3.5 Влияние состава питания на рабочую область статической характеристики ректификационной колонны 83
3.6 Связь затрат тепла с производительностью колонны по дистилляту 85
3.7 Статическая модель ректификационной колонны с законом массопереноса, пропорциональным разности химических потенциалов 87
3.8 Максимальная производительность колонны бинарной ректификации, обусловленная кинетикой массопереноса 87
3.8.1 Максимальная производительность колонны бинарной ректификации с традиционной организацией потоков, обусловленная кинетикой массопереноса 87
3.8.2 Максимальная производительность колонны бинарной ректификации с двумя вводами питания, обусловленная кинетикой массопереноса 88
3.8.3 Максимальная производительность колонны бинарной ректификации с испарением части питания и конденсацией части парового потока в промежуточном сечении, обусловленная кинетикой массопереноса 89
3.8.4 Максимальная производительность идеальной колонны бинарной ректификации, обусловленная кинетикой массопереноса 90
3,9 Максимальная производительность колонны бинарной ректификации с учётом потерь при теплообмене 90
3.10 Сравнение предельных возможностей для колонны с идеальной рабочей линией, колонны без промежуточного подвода (отвода) тепла и с промежуточным подводом тепла 91
Глава 4. Управления термодинамически-оптимальным режимом колонны ректификации 92
4.1 Система автоматического управления, обеспечивающая минимальные затраты тепла 92
4.2 Система поддержания максимальной производительности колонны 100
Выводы 103
Список использованной литературы 104
Приложения 109
