- •Введение
- •Термодинамические данные по чистым компонентам
- •Средства представления и анализа свойств нефтей и газовых конденсатов
- •Методы расчета термодинамических свойств
- •Средства моделирования отдельных процессов и аппаратов
- •Построение технологических схем из отдельных элементов
- •Расчет технологических схем
- •Пример 1. Моделирование установки деметанизации с турбодетандером
- •Задание термодинамического базиса расчета
- •Экспорт созданного пакета свойств
- •Настройка используемых единиц измерения
- •Добавление материальных потоков в схему установки
- •Задание состава потока
- •Задание параметров потока
- •Использование утилит для специальных расчетов
- •Задание аппаратуры в технологической схеме
- •Использование окна потока для просмотра рассчитанных свойств
- •Использование и настройка «рабочей тетради» расчета
- •Вывод отчетов
- •Расчет ректификационной колонны
- •Использование встроенных электронных таблиц
- •Проведение расчетного исследования
- •Пример 2. Некоторые вспомогательные расчеты
- •Задание термодинамического базиса расчета
- •Задание потоков на технологической схеме
- •Задание состава потоков
- •Расчет кривых фазового равновесия для произвольного потока
- •Расчет условий образования гидратов
- •Подавление образования гидратов ингибиторами
- •Моделирование насыщенного водой газового потока
- •Добавление операции «Подбор» для удаления избытка воды в потоке
- •Пример 3. Осушка газа с помощью триэтиленгликоля Описание процесса
- •Начало расчета
- •Определение точки росы
- •Пример 4. Обработка результатов однократного разгазирования нефти
- •Пример 5. Совместный расчет трубопровода и скважины
- •Задание термодинамического базиса расчета
- •Задание сырьевых потоков
- •Построение модели скважины и соединенного с ней трубопровода
- •Решение обратной задачи расчета дебита скважины с помощью операции «Подбор»
- •Пример 6. Моделирование установки атмосферной перегонки нефти Описание технологической схемы
- •Задание термодинамического базиса расчета и характеризация сырья
- •Задание экспериментальных данных
- •Создание материального потока (разбиение на псевдокомпоненты)
- •Инсталляция подготовленной смеси
- •Моделирование предварительного испарителя
- •Расчет атмосферной колонны (установки авт)
- •Задание параметров основной тарельчатой секции
- •Боковые стриппинги
- •Циркуляционные орошения
- •Завершение моделирования колонны
- •Пример 7. Экономическая оптимизация процесса дебутанизации
- •Построение модели дебутанизатора
- •Задание оптимизатора
- •Определение целевой функции
- •Конфигурирование оптимизатора
- •Пример 8. Организация расчетного исследования для процесса очистки кислых стоков
- •Описание процесса
- •Задание термодинамического базиса расчета, потоков и аппаратов
- •Организация расчетного исследования
- •Содержание
Пример 3. Осушка газа с помощью триэтиленгликоля Описание процесса
Этиленгликоли, в частности, триэтиленгликоль (ТЭГ), применяются для глубокой осушки газовых потоков (арктические условия, криогенные процессы).
В данном примере с помощью HYSYS моделируется типичная схема осушки ТЭГом и регенерация последнего. Поток влажного газа поступает в абсорбер, где он контактирует со свежим раствором ТЭГ и осушается до содержания воды не более 1% мас. Абсорбер имеет 14 теоретических тарелок. Обводненный ТЭГ из абсорбера нагревается до 105 °С горячим потоком раствора ТЭГ из регенератора и подается в отпарную колонну на регенерацию. Регенератор представляет собой колонну с тремя теоретическими тарелками, включая дефлегматор и кипятильник. Регенерированный поток ТЭГ (99% мас.) охлаждается и вновь подается на верхнюю тарелку абсорбционной колонны.
Поскольку рассматриваемая схема содержит рецикл (регенерированный ТЭГ возвращается в абсорбер), необходимо до начала расчета задать параметры рециркулирующего потока (Свежий ТЭГ), которые затем будут пересчитаны системой.
Приведенный ниже состав природного газа указан без учета воды. Для того, чтобы получить влажный (насыщенный) газ, смешаем потоки Сырье и Вода, отделим свободную воду и направим в абсорбер поток влажного газа.
Рис. 37. Схема установки
Рис. 38. Абсорбер
Рис. 39. Регенератор
Начало расчета
Таблица 17
Имя |
Сырье |
Температура (°С) |
30.0 |
Давление (кг/см2) |
63.0 |
Мольный расход (кмоль/час) |
500.0 |
N2, мольные доли |
0.0010 |
CO2, мольные доли |
0.0284 |
H2S, мольные доли |
0.0155 |
Метан, мольные доли |
0.8989 |
Этан, мольные доли |
0.0310 |
Пропан, мольные доли |
0.0148 |
Изобутан, мольные доли |
0.0059 |
Бутан, мольные доли |
0.0030 |
Изопентан, мольные доли |
0.0010 |
Пентан, мольные доли |
0.0005 |
Для расчета мы используем уравнение состояния Пенга-Робинсона и систему единиц SI. Состав и условия потоков природного газа и свежего ТЭГ( начальное приближение) приведены в таблицах.
Таблица 18
Имя |
Вода |
Температура (°С) |
30.0 |
Давление (кг/см2) |
63.0 |
Мольный расход (кмоль/час) |
0.5 |
Н2О, массовые доли |
1.0 |
Таблица 19
-
СМЕСИТЕЛЬ – Сатуратор
Закладка, Страница
Поле
Значение
Данные, Соединения
Вход
Выход
Сырье, Вода
Газ+Н2О
Данные, Параметры
Давления потоков
Равно во всех потоках
Установите Сатуратор - операция смеситель. Расход воды можно задать в широком диапазоне, важно, чтобы доля пара в смешанном потоке была меньше 1. В этом случае газ, покидающий сепаратор, будет насыщен водой.
Затем установите Скрубер - операция сепаратор.
Таблица 20
-
СЕПАРАТОР – Скрубер
Закладка, Страница
Поле
Значение
Данные, Соединения
Питание
Пар
Жидкость
Газ + H2O
Газ в абсорбер
Уходящая вода
Данные, Параметры
P
0
Добавьте новый поток – Свежий ТЭГ.
Таблица 21
-
Имя
Свежий ТЭГ
Температура (°С)
50.0000
Давление (кг/см2)
63.0000
Станд.расход ид.жидк. (м3/час)
0.5000
ТЭГ, массовые доли
0.9900
Н2О, массовые доли
0.0100
Чтобы установить абсорбер К-100, нажмите соответствующею кнопку в кассе объектов. Абсорбер содержит 14 теоретических тарелок. КПД тарелок со 2 по 13 принят равным 0.5. Для первой и последней тарелки КПД принимается равным 1.0, поскольку продукты должны отбираться с равновесных тарелок.
Таблица 22
КОЛОННА - К-100 |
||
Закладка, Страница |
Поле |
Значение |
Соединения |
Число тарелок Питание (тарелка)
Пар сверху Кубовая жидкость |
14 Свежий ТЭГ (1) Газ в абсорбер (14) Сухой газ Обводненный ТЭГ |
Давление |
1 тарелка |
63.00 кг/см2 |
|
14 тарелка |
63.00 кг/см2 |
Параметры, КПД |
Тарелки 1,14 |
1.0 |
|
Тарелки 1-13 |
0.5 |
Чтобы провести расчет колонны нажмите кнопку Пуск.
Поток обводненного ТЭГ проходит через дроссель.
Таблица 23
КЛАПАН - Дроссель |
|
Поле |
Значение |
Вход Выход |
Обводненный ТЭГ ТЭГ низк.давл. |
Таблица 24
ТЕПЛООБМЕННИК - Т-100 |
||
Закладка, Страница |
Поле |
Значение |
Данные, Соединения |
Вход в корпус Вход в трубки Выход из корпуса Выход из трубок |
ТЭГ низк.давл. Куб регенератора Сырье регенератора ТЭГ из Т-100 |
Данные, Параметры |
P трубок P корпуса |
0.01 кг/см2 0.7 кг/см2 |
Задайте температуру и давление в потоке Сырье регенератора 105 °С и 1.1 кг/см2. |
Следующая операция, которую нужно установить, это теплообменник Т-100. Задайте температуру и давление в потоке Сырье регенератора 105 °С и 1.1 кг/см2.
Регенератор моделируется как ректификационная колонна с одной теоретической тарелкой.
Таблица 25
РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА – Регенератор |
||
Закладка, Страница |
Поле |
Значение |
Соединения |
Число тарелок Питание Тип конденсатора Пар сверху Кубовая жидкость |
1 Сырье регенератора Полная флегма Газ из регенератора Куб регенератора |
Давление |
Конденсатор |
1.03 кг/см2 |
Данные, Соединения |
P конденсатора |
0.02 кг/см2 |
Для колонн такого типа две спецификации должны быть активными. По умолчанию это Флегмовое число и Расход пара. Мы будем считать колонну на другие спецификации – температура в конденсаторе и температура в кипятильнике. Добавьте новые спецификации и назначьте их активными.
Таблица 26
-
Регенератор, Спецификации
Тип спецификации
Поле
Значение
Температура
(Column Temperature)
Имя
Тарелка
Задано
Температура конденсатора
Конденсатор
102 °С
Температура
(Column Temperature)
Имя
Тарелка
Задано
Температура ребойлера
Ребойлер
205 °С
На закладке Параметры, страница Решатель измените метод расчета на Modified HYSIM Inside-Out. Нажмите кнопку Пуск для запуска колонны на счет.
Небольшие количества ТЭГ теряются в схеме, поэтому необходимо предусмотреть подпитку ТЭГ. Сначала заведите поток Подпитка ТЭГ, а затем установите Смеситель.
Таблица 27
Имя |
Подпитка ТЭГ |
Температура [°С] |
15.0000 |
ТЭГ, мол.доля |
0.9900 |
H2O, мол.доля |
0.0100 |
Таблица 28
СМЕСИТЕЛЬ – Смеситель |
|
Поле |
Значение |
Вход
Выход |
ТЭГ из Т-100 Подпитка ТЭГ ТЭГ на насос |
Давление |
Равно во всех потоках |
Таблица 29
НАСОС – Насос |
||
Закладка, Страница |
Поле |
Значение |
Данные, Соединения |
Вход Выход Энерг. поток |
ТЭГ на насос ТЭГ после насоса Нагр.насоса |
Задайте объемный расход потока ТЭГ на насос равный 0.45 м3/час. Задайте давление на выходе из насоса (поток ТЭГ после насоса) равное 67.7 кг/см2.
Теперь установите теплообменник Т-101. В этом теплообменнике ТЭГ охлаждается до 50С.
Таблица 30
ТЕПЛООБМЕННИК – Т-101 |
||
Закладка, Страница |
Поле |
Значение |
Данные, Соединения
|
Вход в трубки выход из трубок Вход в корпус Выход из корпуса |
ТЭГ после насоса ТЭГ на рецикл Сухой газ Нагретый газ |
Данные, |
Р трубок |
0.7 кг/см2 |
Параметры |
Р корпуса |
0.35 кг/см2 |
Чтобы завершить моделирование схемы, добавьте операцию Рецикл.
Таблица 31
РЕЦИКЛ – Рецикл |
||
Закладка |
Поле |
Значение |
Соединения |
Вход Выход |
ТЭГ на рецикл Свежий ТЭГ |
Убедитесь, что поток ТЭГ на рецикл рассчитан. Рассчитанные значения из этого потока будут переданы в поток Свежий ТЭГ. Поскольку концентрация ТЭГ в этих потоках высокая, нужно увеличить точность расчета рецикла, особенно по составу. Измените точность расчета рецикла, как показано ниже. Для этого перейдите на страницу Точность закладки Переменные специализированного окна рецикла.
Рис. 40. Рецикл