ЛБ4
.docxМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации
Ф
едеральное
государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа природных ресурсов
Направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология»
Образовательная программа «Технология подготовки и переработки нефти и газа»
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 4
Название работы |
Приближенный расчет колонны в DWSIM |
Вариант |
Вариант 24 |
По дисциплине |
Основы проектирования процессов переработки природных энергоносителей |
Студент
Группа |
ФИО |
Подпись |
Дата |
2Д12 |
Чижова Анастасия Васильевна |
|
|
Руководитель
Должность |
ФИО |
Ученая степень, звание |
Подпись |
Дата |
Доцент |
Самборская М.А. |
к.т.н. |
|
|
Томск – 2025 г.
Цель работы: выполнить приближенный расчет колонны в DWSIM
Теоретическая часть
Колонна фракционирования нефти предназначена для разделения нефти на две или более фракций. Точным расчет называется так как расчет балансов производится методом «от тарелки к тарелке» для всех тарелок колонны с использованием заложенной термодинамической модели для расчета парожидкостного равновесия.
В DWSIM доступны 2 вида колонн: ректификационная колонна (Distillation Column) и абсорбционная колонна (Absorption Column). Оба типа колонн имеют одинаковый базовый интерфейс со следующими характеристиками:
Поддерживается множественный ввод питания (на несколько тарелок);
Поддерживаются множественные боковые отборы;
Поддерживаются энергетические потоки, представляющие теплообменники на каждой ступени разделения;
Поддерживается задание/определение давления и эффективности каждой ступени разделения.
В DWSIM доступны три метода решения уравнений теплового и материального баланса колонны:
Метод температур кипения Вонга и Хенке (Bubble-Point method of Wang and Henke) для ректификационных колонн;
Метод суммарных расходов Бенингена и Отто (Sum-Rates method of Burningham and Otto) для абсорбционных колонн.
После решения уравнений материального и теплового баланса для всех тарелок колонны, рассчитываются выходные потоки и в окне свойств колонны появляются следующие результаты: тепловая нагрузка на конденсатор; тепловая нагрузка на кипятильник; профили температур и расходов жидкой/паровой фаз по колонне; профили распределения компонентов по колонне; ориентировочные высота и диаметр аппарата.
Исходные данные
Таблица 1 – Исходные данные (Вариант 2)
№ фракции |
Температура выкипания фракции, оС |
Выход на нефть, % масс. |
Плотность г/см3 |
Показатель преломлен., n |
Молекул. масса |
|
отдельных фракций |
суммарный |
|||||
1 |
10-70 |
4,39 |
4,39 |
0,6605 |
1,3820 |
67 |
2 |
70-100 |
4,91 |
9,30 |
0,7246 |
1,4050 |
92 |
3 |
100-120 |
4,01 |
13,31 |
0,7355 |
1,4145 |
110 |
4 |
120-150 |
3,46 |
16,77 |
0,7646 |
1,4280 |
117 |
5 |
150-170 |
3,67 |
20,44 |
0,7752 |
1,4342 |
129 |
6 |
170-190 |
3,80 |
24,24 |
0,7888 |
1,4418 |
144 |
7 |
190-210 |
3,12 |
27,36 |
0,8098 |
1,4552 |
157 |
8 |
210-230 |
4,14 |
31,50 |
0,8201 |
1,4598 |
176 |
9 |
230-250 |
4,95 |
36,45 |
0,8338 |
1,4680 |
190 |
10 |
250-270 |
3,42 |
39,87 |
0,8433 |
1,4740 |
208 |
11 |
270-290 |
2,22 |
42,09 |
0,8490 |
1,4762 |
221 |
12 |
290-320 |
6,49 |
48,58 |
0,8548 |
1,4790 |
242 |
13 |
320-350 |
7,17 |
55,75 |
0,8753 |
1,4905 |
277 |
14 |
474 |
44,25 |
100 |
0,9514 |
- |
421 |
Ход работы
Создали поток с фракционным составом согласно варианту (табл.1).
Добавили объект (рис.1).
Рисунок
1 – Добавление объекта Shortcut
Column
Переименовали потоки (рис.2).
Рисунок
2 – Переименование объекта
Задали входные данные: выбрали легкий и тяжелый ключвые компоненты, задали концентрацию легкого в кубе и тяжелого в дистилляте, выбрали тип конденсатора, задали флегмовое число и давление в конденсаторе и ребойлере (рис.3 и 4).
Рисунок
3 – Поток газового конденсата и его
параметры
Рисунок
4 – Входные данные ректификационной
колонны
Рассчитали полученную колонну (рис. 5 и 6)
Рисунок
5 – Результаты расчета ректификационной
колонны
Рисунок
6 – Результаты расчета ректификационной
колонны в всплывающем окне
Получили результаты расчета потоков дистиллята и куба (рис.7 и 8, соответственно)
Рисунок
7 – Результаты расчета дистиллята
колонны
Рисунок
8 – Результаты расчета куба колонны
Сравнили результаты расчета, полученные рассчетным методом и в среде DWSIM (табл.2).
Таблица 2 – Сравнительная таблица результатов, полученных в Excel и DWSIM
-
Параметр
Значения параметров колонны, рассчитанной в DWSIM
Значения параметров колонны, рассчитанной в Excel
Минимальное флегмовое число
-0,706
-0,174
Оптимальное флегмовое число
1,5
19.4
Минимальное число тарелок
1
11
Оптимальное число тарелок
1
20
Вывод: В ходе лабораторной работы был проведен приближенный расчет в DWSIM. Расчет был проведен по методу Peng-Robinson. Так были рассчитаны минимальное и оптимальное флегмовое число и число тарелок. На рисунках 5 – 8 представлены результаты приближенного расчета колонны.
Результаты и сравнение (с расчетами результатов колонны в Excel) приведены в таблице 2.
Из таблицы 2 видно, что полученные результаты значительно разняться. Это может быть связано с рядом факторов:
Отличие в рассчитанных значениях в связи с различным округлением Excel и DWSIM.
Различные ключевые легкие и тяжелые компоненты.