Çok bileşenli distilasyon sistemlerinin optimal dizilişinin sentezi

Abstract

-III- 0 Z E T Bu çalışma G.ü. Pen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mü hendisliği Ana Bilim Dalında Yrd.Doç.Dr. Ahmet Biçer danışmanlığında yüksek lisans tezi olarak İrfan Ar ta rafından 1987 yılında yapılmıştır. Distilasyon, çok bileşenli karışımların ayrıştırıl- masında diğer ayrıştırma metotlarına nazaran çok daha yaygın olarak kullanılması yanında, enerji yoğun sistem lerin arasında da ön sırayı almaktadır. Bu sebeple disti- lasyon sistemlerinin optimizasyonu üzerine daha fazla ça lışma yapılmasının gerekli olduğu ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada bilinen şartlardaki çok bileşenli bir besleme akımından istenen ürünün veya her bir bileşenin saf olarak minimum maliyette elde edilebilmesi için ge rekli distilasyon sisteminin optimum dizilişinin sente zinin yapılması planlandı. Bu amaçla liste işleme tekni ği (list processing techniques) ile birlikte dallandırma ve sınırlama (branch and bound) ve algoritmik metotların bir bileşimi önerildi. Çalışmanın amacı, istenen ayrış tırmayı yapabilmek için gerekli olan yıllık toplam maliyeti minimum olan distilasyon sistemi dizilişinin belirlenme sidir. Yıllık toplam maliyet; kolonun, tepsilerin, ısı değiştiricilerin, gerekli utilitelerin maliyetleri ile bakım ve işletme maliyetlerinden oluşan bir fonksiyon olarak tanımlandı. Bu fonksiyonun minimum olduğu değere-IV- karsxlik gelen diziliş aranılan optimum diziliş olarak alındı. Yukarıda adı geçen tüm maliyetlerin hesaplanması ve ekipmanların dizaynı için bir bilgisayar programı hazırlandı. Programda distilasyon kolonlarının dizaynı için kestirme metotlar (short-cut methods) kullanıldı. Kullanılan metot, mümkün ulan dizilişlerin her bi rinin ele alınarak, bu dizilişlerdeki tüm düğüm nokta ları için hesaplama yapmayı gerektirmediği ve bilgisa yar kullanımına uygun olması nedeniyle hızlı bir metot tur. Çok bileşenli bir karışımın ayrıştırılması için ku rulan örnek bir probleme bu metot uygulandı.

-v- ABSTRACT SYNTHESIS OF OPTIMUM SEQUENCING OF MULT I COMPONENT DISTILLATION SYSTEMS This study is prepared as a M.S. thesis under the supervision of Assistant Prof. Dr. Ahmet Biçer in Institute of Science and Technology of Gazi University in Chemical Engineering Department by îrfan Ar in 1987. Distillation is beside the most widely used method opposed to other methods in separation of multicomponent mixtures, it is also high energy intensive method. For this reason necessities of the further investigation and improvements of the distillation systems can be seen very obviously. In this study, it was planned to synthesize the optimum configuration of the distillation system which is required to isolate desired product (or products) or each component as a pure substance from a feed stream at known conditions at the minimum cost. To achieve this objective a combination of branch and bound method with list processing technique and algorithmic method is suggested. Objective of this study is to determine the sequencing of the distillation system with minimum annual cost which is required to obtain desired separation. Annual cost was specified as a function which consists of the costs of columns, trays, heat exchangers, required utilities, and the annualized maintenance and operating-VI- costs. The sequence which corresponds to the minimum value of this function was taken as the optimum sequence. In order to calculate all the above mentioned costs and to design the equipments a computer programe was prepared. In the programe, short-cut methods were used to design the distillation columns. Since the suggested method is not required to take account the all possible sequences individually and to make calculation for all nodes take place in these sequences and also it allows the computer use, it is very fast method. This method was tested by applying it to a sample problem.