Методы расчета ректификации

Методы расчета ректификации.

Все алгоритмы ректификации в программе PRO II представляют собой строгие модели равновесных ступеней контакта. В каждой модели решаются тепловой и материальный балансы и уравнения равновесия жидкость - пар. Программа PRO II предлагает четыре различных алгоритма моделирования ректификационных колонн - алгоритм Inside Out I O алгоритм Sure алгоритм Chemdist и - алгоритм ELDIST. Алгоритм Chemdist может быть использован для решения большинства задач нефтепереработки и обладает высоким быстродействием.

В настоящей работе расчет колонн ректификации проводился по этому алгоритму. Алгоритм Chemdist представляет собой новый алгоритм, разработанный фирмой SimSci для моделирования в высокой степени неидеальных химических систем. Этот алгоритм представляет собой полный метод Ньютона - Рафсона с полным набором аналитических производных.

Он включает в себя производные по составу для коэффициентов фугитивности и активности, позволяет также рассчитать равновесие жидкость - жидкость - пар на любой ступени контакта колонны и поддерживает широкий диапазон конфигураций конденсаторов с двумя жидкими фазами. Алгоритм Chemdist с химическими реакциями позволяет использовать встроенные процедуры для кинетических реакций, не подчиняющихся закону действующих масс. Алгоритм Chemdist в программе PRO II представляет собой метод, основанный на методе Ньютона, и предназначен для решения задач ректификации неидеальных смесей с большим числом от 10 до 100 химических веществ.

Алгоритм позволяет учесть равновесие жидкость - пар, равновесие жидкость - жидкость - пар, а также химические реакции. На рис.9 схематически показана равновесная ступень контакта для случая ректификации с двумя фазами и отсутствием химических реакций. Уравнения, описывающие внутренние тарелки колонны, выглядят следующим образом Материальный баланс по компоненту Тепловой баланс Равновесие жидкость - пар где Fi - общий поток сырья на тарелку i Li - общий поток жидкости с тарелки i Vi - общий поток паров с тарелки i Qi - подвод тепла к тарелке i Ti - температура на тарелке i - натуральный логарифм мольных долей жидкости - натуральный логарифм мольных долей паров NC - число компонентов NT - число тарелок.

Подстрочные i - индекс тарелки j - индекс комнонента. Надстрочные F - относится к сырью D - относится к выводу продукта L - относится к свойствам жидкости V - относится к свойствам паров.

Неизвестные, иначе называемые итерационными или первичными переменными X, Y, L, V, T, I, где I 1, NT, определяются при непосредственном использовании метода приращений Ньютона - Рафсона. Уравнения спецификаций, включающие в себя итерационные переменные, добавляются непосредственно к приведенным выше уравнениям и решаются совместно. Имеется две модификации метода Ньютона - Рафсона. Первая представляет собой процедуру линейного поиска, которая будет, где это возможно, уменьшать сумму ошибок коррекции Ньютона.

Если это не представляется возможным, размер увеличения будет органичен предварительно заданным значением. Вторая модификация ограничивает изменения отдельных итерационных переменных. Обе эти модификации могут в результате привести к дробному движению в направлении Ньютоновского решения. Дробный размер шага выводится в суммарном отчете по итерациям колонны. 4.2.