Оптимизация на третьем уровне иерархии

Третий уровень иерархии – уровень элементарного процесса разделения. Цель этого уровня установить соответствие между различными способами разделения и возможными конечными продуктами.

На первом подуровне третьего уровня определяется список продуктов получаемых посредством процесса простой непрерывной ректификации и рекомендуемые режимные параметры для каждого аппарата.

На этом уровне, исходя из ранее полученной информации о свойствах и структуре концентрационного пространства исходной разделяемой смеси, формулируется предварительный список возможных последовательностей разделения исходной смеси в простых непрерывных ректификационных колоннах, работающих в режиме бесконечной эффективности разделения.

Рассмотрим несколько примеров симплексов 4-х компонентных смесей.

 а) б)

 в)

 г) д)

Рис.4. Примеры симплексов исходных четырех- и трехкомпонентных смесей: а – зеотропная, с α ~ соnst;

б – зеотропная, разделенная единичной α-поверхностью; в – зеотропная, с двумя одноиндексными единичными α-линиями; г – азеотропная, с разделяющей поверхностью; д – азеотропная, без разделяющей поверхности.

Следует рассмотреть шесть возможных физико-химических ситуаций пять из которых приведены на рис.4. Шестая – зеотропная смесь, в одной из составляющих которой α ~ 1.

Сгенерируем варианты для первого типа исходной подвергаемой разделению смеси (рис.5). Учтя то, что смесь зеотропная и в бинарных подсистемах α ~ соnst, используются только четкие разделения без рециклов. Очевидно, что на стадии предварительного анализа все представленные варианты равнозначны. Применять какие либо специальные методы ректификационного разделения (если α_ij >1,3) малоэффективно. Уже на этом предварительном этапе формирования набора возможных схем следует учитывать некоторые технологические соображения. Например, для не очень стойких к температуре веществ желательно, что бы время их пребывания в кубах колонн было минимальным, следует планировать применение ректификации под вакуумом для снижения температуры процесса.

Чёткие разделения

Рис.5. Варианты схем разделения для четырехкомпонентной зеотропной смеси в бинарных подсистемах которой α ~ соnst. IЗР – первое заданное разделение, IIЗР – второе заданное разделение,