Optimization of water usage in chemical industry

• Autorzy: Jeżowski J. , Poplewski G. , Jeżowska A.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja zużycia wody w instalacjach przemysłu chemicznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the problem of designing optimal water networks in chemical and related branches of industry. Water networks consist of water-using system and wastewater-treatment system. The objective is to design the network that uses the minimal amount of freshwater. The problem is of a great industrial and environmental importance, especially in the process system engineering. We aim at formulating the problem and overviewing the approaches developed till the present day. Also, a novel method is presented. This method is based on stochastic optimization strategy commonly referred to as adaptive random search. The paper gives the example of the method application.

PL

Opisano projektowanie sieci wody procesowej w przemyśle chemicznym i gałęziach pokrewnych. Sieć wody procesowej składa się z systemów zużywających wodę oraz z systemów jej oczyszczania. Celem projektanta jest stworzenie takiej sieci, która zużywałaby minimalną ilość świeżej wody. Ma to wielkie znaczenie zarówno ekonomiczne, jak i ekologiczne. Podstawowe cele pracy są następujące: sformułowanie problemu i krótki przegląd metod jego rozwiązania. Opisano także nową metodę projektowania sieci wody użytkowej. Metoda opiera się na optymalizacji stochastycznej, tzw. strategii adaptacyjnego przeszukiwania losowego. Podano przykład zastosowania tej metody.

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Environment Protection Engineering
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 29, nr 1
• Strony: 97--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jeżowski J.

• Rzeszów University of Technology, Department of Chemical Engineering and Process Control, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Poplewski G.

• Rzeszów University of Technology, Department of Chemical Engineering and Process Control, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Jeżowska A.

• Rzeszów University of Technology, Department of Chemical Engineering and Process Control, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] EL-HALWAGI M.M., Pollution prevention through process integration, Academic Press, San Diego, 1997.
• [2] SWMITH R., Chemical process design, McGraw-Hill, New York, 1995.
• [3] SHENOY U.V., Heat exchanger network synthesis, Gulf Publishing Company, Houston, 1995.
• [4] JEŻOWSKI J.J., Projektowanie podsystemów odzysku ciepła w warunkach pewnych danych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 1995.
• [5] WANG Y.P., SMITH R., Wastewater minimization with flow rate constraints, Trans. I. Chem. E., 1995, 73, Part A, 889-904.
• [6] WANG Y.P., SMITH R., Wastewater minimization, Chem. Eng. Sci., 1994, 49(7), 981-1006.
• [7] DHOLE R.V., RAMCHANDANI N., TAINSH R.A., WASILEWSKI M., Pinch technology can be harnessed to minimize raw-water demand and wastewater generation alike, Chem. Engng., 1996, January, 100-103.
• [8] BAETENS D., TAINSH R.A., Towards an efficient water management strategy: Vito's integrated approach, Paper 12.8, International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA 2000, Prague, Czech Republic.
• [9] SAVELSKI M.J., BAGAJEWICZ M.J., A new algorithmic design procedure for the design of water utilization systems in refineries and process plants, Proceedings of Press'99, May 3 1-June 2, 1999, Budapest, Hungary, 577-582.
• [10] SAVELSKI M.J., BAGAJEWICZ M.J., Design of water utilization systems in process plants with a single contaminant, Waste Management, 2000, 20, 659-664.
• [11] SAVELSKI M.J., BAGAJEWICZ M.J., On the optimality conditions of water utilization systems in process plants with single contaminants, Chem. Eng. Sci., 2000, 55, 5035-5048.
• [12] BAGAJEWICZ M.J., A review of recent design procedures for water networks in refineries and process plants, Comput. Chem. Engng, 2000, 24, 2093-2113.
• [13] BAGAJEWICZ M.J., RIVAS M., SAVELSKI M.J., A robust method to obtain optimal and suboptimal design and retrofit solutions of water utilization systems with multiple contaminants in process plants, Comput. Chem. Engng, 2000, 24, 1461-1466.
• [14] SAVELSKI M.J., BAGAJEWICZ M.J., On the use of linear models for the design of water utilization systems process plants with a single contaminant, Trans. 1. Chem. E., 2001, 79 Part A, 1-10 .
• [15] BENKO N., REV E., SZITKAl Z., FONYO Z., Optimal water use and treatment allocation, Comput. Chem. Engng, 1999,23 Suppl., 5157-5 160.
• [16] HUANG C.H., CHANG C.T., LING H.C., CHANG C.C.A., Mathematical programming model for water usage and treatment network design, Ind. Eng. Chem. Res., 1999, 38, 2666.
• [17] TEKAMA N., KURIYAMA T., SFtRoк0 K., UMEDA T., Optimal water allocation in petroleum refinery, Comput. Chem. Engrg, 1980, 4, 251.
• [18] TsAI M.-J., CHANG C.-T., Water usage and treatment network design using genetic algorithms, Ind. Eng. Chem. Res., 2001, 40, 4874-4888.
• [19] BROOKE A., KENDRICK P., MEERAus A., GAMS. A users guide. Release 2.25, The Scientific Press Series, 1992.
• [20] Luus R., JAAKOLA T.H.I., Optimization by direct search and systematic reduction of the size of search region, AIChE Journal, 1973, 19(4), 760-766.
• [21] JEŻOWSKI J., BOCHENEK R., Optymalizacja metoda adaptacyjnego przeszukiwania losowego w projektowaniu procesów. I. Opis melody optymalizacji, Inżynieria Chemiczna i Procesowa, 2000,21,443-463.
• [22] BOCHENEK R., JEŻOWSKI J., Optymalizacja metodq adaptacyjnego przeszukiwania losowego w projektowaniu procesów. II. Przykłady zastosowań w inżynierii procesowej, Inżynieria Chemiczna i Procesowa, 2000, 21, 465-487.
• [23] JEŻOWSKI J., BOCHENEK R., Experiences with the use of the Luus—Jaakola algorithm and its modifications in optimization of process engineering problems, chapter [in:] R. Luus (ed.), Recent Developments in Optimization and Optimal Control in Chemical Engineering, to be published by Research Signpost.
• [24] BOCHENEK R., JEŻOWSKI J., Adaptive random search approach for retrofitting flexible heat exchanger networks with fixed topology, Hung. J. Ind. Chem., 1999, 27(2), 89-97.