Synthesis of heat integrated distillation sequences with mixed integer nonlinear programming
Küçük Resim Yok
Tarih
1995
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/closedAccess
Özet
ABSTRACT In this work, the aim was to model the general configuration of heat integrated distillation column sequences and choose the optimal sequence which had the minimum annual cost. The minimum total annual cost comprised of the investment costs for the distillation columns and heat exchangers plus the operating costs based on utility consumption. The mathematical formulation of this model was formulated as a mixed integer nonlinear programming (MTNLP) problem whose objective was to minimize the total annual cost. Short-cut design and costingmethodswere used to develop the cost functions to be used in this formulation. Computer programs were developed to solve short-cut design and costing problems of single multicomponent distillation columns (Single) and to estimate the physical properties (Crane). Branch and bound aided random search methods were used for the solution of this problem. The heat integration options were incorporated in the defined formulation through the assignment of integer variables representing the potential condenser-reboiler matches. The optimal distillation sequence and heat integration matches as well as the condenser temperatures required for each column was provided with this method. The solution of this model was illustrated with three-component example problem in detail. ABSTRAK Bu çalışmada amaç, ısı entegrasyonlu destilasyon kolon dizilerinin yapışım modelleyip, en düşük yıllık maliyete sahip optimum diziyi seçmektir. En düşük toplam yıllık maliyet, destilasyon kolonlarının ve ısı değişikliklerinin sabit yatırım maliyetleri ile tüketilen ütilitelerin işletme maliyetlerinin toplamından oluşur. Modelin matematik yapısı karışık tamsayılı doğrusal olmayan programlama (MENLP) problemi olarak tanımlanmış olup amaç toplam yıllık maliyeti minimize etmektir. Bu problemin maliyet fonksyonlarının geliştirilmesinde kısa yoldan tasarım ve maliyetlendirme sonuçlankullanılmıştır. Çok bileşenli destilasyon kolonlarının kısa yoldan tasarım ve maliyetlendirme yöntemlerinin kapsandığı "Single" ve gerekli fiziksel özelliklerin belirlendiği "Crane" adlı programlar geliştirilmiştir. Bu problemin çözümünde dallandırma ve sınırlama stratejisi destekli rasgele arama yöntemi kullanılmıştır. Isı entegrasiyomı seçenekleri tanımlanmış formülasyonda, potansiyel yoğuşturucu-reboiler eşleşmelerini temsil eden tamsayı değişkenlerinin atanması yolu ile ele alınmışlardır. Bu yöntemle çözülen problemden, optimum destilasyon dizisi ve ısı entegrasyon eşleşmelerinin yanı sıra her kolon için gereken yoğuşturucu sıcaklıkları da saptanır. Bu modelin çözümü, 3-bileşenli örnek problem üzerinde detaylı olarak gösterilmiştir
ABSTRACT In this work, the aim was to model the general configuration of heat integrated distillation column sequences and choose the optimal sequence which had the minimum annual cost. The minimum total annual cost comprised of the investment costs for the distillation columns and heat exchangers plus the operating costs based on utility consumption. The mathematical formulation of this model was formulated as a mixed integer nonlinear programming (MTNLP) problem whose objective was to minimize the total annual cost. Short-cut design and costingmethodswere used to develop the cost functions to be used in this formulation. Computer programs were developed to solve short-cut design and costing problems of single multicomponent distillation columns (Single) and to estimate the physical properties (Crane). Branch and bound aided random search methods were used for the solution of this problem. The heat integration options were incorporated in the defined formulation through the assignment of integer variables representing the potential condenser-reboiler matches. The optimal distillation sequence and heat integration matches as well as the condenser temperatures required for each column was provided with this method. The solution of this model was illustrated with three-component example problem in detail. ABSTRAK Bu çalışmada amaç, ısı entegrasyonlu destilasyon kolon dizilerinin yapışım modelleyip, en düşük yıllık maliyete sahip optimum diziyi seçmektir. En düşük toplam yıllık maliyet, destilasyon kolonlarının ve ısı değişikliklerinin sabit yatırım maliyetleri ile tüketilen ütilitelerin işletme maliyetlerinin toplamından oluşur. Modelin matematik yapısı karışık tamsayılı doğrusal olmayan programlama (MENLP) problemi olarak tanımlanmış olup amaç toplam yıllık maliyeti minimize etmektir. Bu problemin maliyet fonksyonlarının geliştirilmesinde kısa yoldan tasarım ve maliyetlendirme sonuçlan
ABSTRACT In this work, the aim was to model the general configuration of heat integrated distillation column sequences and choose the optimal sequence which had the minimum annual cost. The minimum total annual cost comprised of the investment costs for the distillation columns and heat exchangers plus the operating costs based on utility consumption. The mathematical formulation of this model was formulated as a mixed integer nonlinear programming (MTNLP) problem whose objective was to minimize the total annual cost. Short-cut design and costingmethodswere used to develop the cost functions to be used in this formulation. Computer programs were developed to solve short-cut design and costing problems of single multicomponent distillation columns (Single) and to estimate the physical properties (Crane). Branch and bound aided random search methods were used for the solution of this problem. The heat integration options were incorporated in the defined formulation through the assignment of integer variables representing the potential condenser-reboiler matches. The optimal distillation sequence and heat integration matches as well as the condenser temperatures required for each column was provided with this method. The solution of this model was illustrated with three-component example problem in detail. ABSTRAK Bu çalışmada amaç, ısı entegrasyonlu destilasyon kolon dizilerinin yapışım modelleyip, en düşük yıllık maliyete sahip optimum diziyi seçmektir. En düşük toplam yıllık maliyet, destilasyon kolonlarının ve ısı değişikliklerinin sabit yatırım maliyetleri ile tüketilen ütilitelerin işletme maliyetlerinin toplamından oluşur. Modelin matematik yapısı karışık tamsayılı doğrusal olmayan programlama (MENLP) problemi olarak tanımlanmış olup amaç toplam yıllık maliyeti minimize etmektir. Bu problemin maliyet fonksyonlarının geliştirilmesinde kısa yoldan tasarım ve maliyetlendirme sonuçlan
Açıklama
Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına Üniversite kütüphaneniz aracılığıyla (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.
Anahtar Kelimeler
Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering, Damıtma, Distillation, Maliyet, Cost
