Введение к работе
Актуальность работы.
Ректификация - один из наиболее важных, широко используемых в
химической промышленности и в тоже время энергоемких процессов
разделения. Чтобы более надежно решать задачи проектирования и
управления для ректификационных колонн, необходимо
усовершенствование методов математического описания этого процесса.
Одним из вопросов, которые еще недостаточно изучены, является феномен полнетационарности, присущий многим нелинейным физико-химическим процессам. Понятие полистационарпости процесса ректификации подразумевает возможность существования нескольких стационарных состояний (концентрационных профилей колонны, и как следствие - нескольких наборов продуктов) при фиксированном наборе режимных параметров (поток, состав, уровень подачи и температура питания, отбор дистиллята, флегмовое число, количество тарелок), число которых определяется числом степеней свободы математической модели.
Это явление интересно как с научной точки зрения - выяснение физической сущности п причин, его порождающих, так и с точки зрения получения конкретных значений режимных параметров колонны, при которых можно ожидать появление полистационарности. То есть прогнозирование данного явления. Этот предсказательный аспект может стать очень существенным при проектировании производственных установок, поскольку при реализации технологического процесса в промышленности необходимо обеспечить поддержание того стационарного состояния, которое позволяет получать целевые продукты лучшего качества. С другой стороны, изучение полистационарности, как в качественном, так и в количественном отношении, имеет большое значение для практики, так как она может являться причиной неустойчивого поведения ректификационных колонн (Kovach J.W., Seider W.D., 1987).
Цель работы.
Настоящая диссертационная работа в целом посвящена исследованию полистационарности процесса ректификации гомогенных трехкомпонентиых смесей с помощью созданного программного обеспечения. Основной целью исследования является выявление начальных условий приводящих к тому или иному стационарному состоянию, что предполагает возможность целенаправленной реализации конкретного стационарного состояния, а также выработка методологии исследовании систем на предмет проявления ими иолистацнонарности.
Методы исследования.
В работе использованы методы математического моделирования на базе качественной теории обыкновенных дифференциальных уравнений, а также современные компьютерные технологии.
Научная новизна.
На основе рассмотрения возможной топологии фазового пространства динамической системы ректификации выдвинуто положение о существовании нескольких устойчивых стационарных состояний процесса. Выявлены конкретные системы, отвечающие условиям существования полистациопарности.
Выявлены начальные условия, приводящие к реализации того или иного стационарного состояния. Введено понятие состава «загрузки» колонны. Для рассмотренных систем получены области составов загрузки, отвечающие тому или иному стационарному состоянию.
Предложена универсальная стратегия пуска колонны, позволяющая получить любое из трех стационарных состояний.
Практическая значимость.
Описанная в работе методика топологического и геометрического анализа тройных смесей позволяет на ранних стадиях разработки TCP выявить системы, проявляющие полистационарность. Для рассмотренных систем найдена теоретическая область полистациопарности - область значений режимных параметров колонн, отвечающая множеству стационарных состояний. Разбиение концентрационного пространства на
s области состапов загрузок позволяет реализовать каждое нч трех стационарных состояний в зависимости от принадлежности состава загрузки тон или иной области.
Публикации.
Основное содержание работы отражено в 6 публикациях.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на V Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии 98», Ярославль, 1998; на научно-технической конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-12», Великий Новгород, 1999; на VI Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии 99», Москва, 1999.
Объем работы.
Диссертационная работа включает введение, обзор литературы, две основных главы, заключение, приложение и список использованных источников.
Работа изложена на страницах машинописного текста и включает 35
рисунков, 7, таблиц, список использованных источников из Qjg наименований и приложение на jQстраницах.
