Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системный анализ химико-технологических процессов с использованием программы ChemCad. Учебно-методическое пособие
.pdf
Продолжение таблицы П6
1 2 3
RAMP for
equipmt/
stream
parameters
Time delay
block
Time switch
Calculation
loop
(LOOP)
Calculator
module
(CALC)
User added
module
Excel
workbook unit
Tank
Pressure Node
(NODE)
Моделирование управления
параметрами потоков и
спецификациями аппаратов по
заданному правилу.
Моделирование задержек по времени,
например, транспортное запаздывание.
Переключение входного потока
между выходными потоками в
соответствии с заданными
временными интервалами.
Расчет указанных модулей в заданной
последовательности до выполнения
введенной точности.
Модуль, содержащий
пользовательскую программу на
языке С, оперирующую параметрами
технологической схемы.
Пользовательский модуль.
Модуль, содержащий
пользовательскую программу на
Visual Basic, подключаемую через
Excel.
Используется только с модулем
BATC. Для статических расчетов
используются модули FLAS или
VESL. Для динамических расчетов
используйте модуль Dynamic Vessel.
Принудительное задание значения
давления.
191
Приложение 3. Рекомендации по использованию моделей
расчета констант фазового равновесия и моделей
расчета энтальпии
Таблица П7
Рекомендации по использованию моделей констант равновесия
Модель
расчета
∗∗∗∗
КФР
Рекомендации Модель
расчета
энтальпии
1 2 3
SRK
Системы углеводородов,
давление больше 10 бар.
SRK, Latent
Heat
Неполярные углеводороды,
Grayson-
Streed
тяжелые углеводороды,
давление от 7 бар до 200 бар,
Lee-Kesler
температура от -18°С до 430 °С.
Peng-
Robinson
Системы углеводородов,
давление больше 10 бар,
криогенные процессы.
Peng-
Robinson
Тяжелые углеводороды,
ESSO
давление меньше 7бар,
Lee-Kesler
температура от 90 °С до 200°С.
Циклические угдеводороды,
MSRC
галогенизированные углеводороды,
SRK
некоторые полярные соединения.
BWRS
Простые системы газов,
сжатие газов.
BWRS
NRTL,
UNIFAC,
Растворы углеводородов.
Latent Heat
UNIQUAC
SRK,
API SRK
Углеводороды,
давление больше 1 бара.
SRK
∗
КФР – константы фазового равновесия.
192
Продолжение таблицы П7
1 2 3
PR
ESD,
SAFT
Ideal Vapor
Pressure
UNIFAC
Wilson
NRTL,
UNIQUAC
Margules,
TK Wilson
HRNM
Modified
Wilson
Regular
solution
Van Laar
Криогенные процессы,
давление больше 1 бара,
температура менее -70°С.
Системы углеводороды-вода,
углеводороды-газы.
Идеальные растворы.
Неидеальные несмешивающиеся
жидкие фазы,
гетерогенные азеотропы,
давление от 0 атм до 4 атм,
температура от 275 K до 475 K,
модель требует задания ПБВ.
Сильно неидеальные смеси,
гомогенные азеотропы,
неидеальные растворы
с растворимыми солями,
модель требует задания ПБВ.
Сильно неидеальные растворы,
гетерогенные азеотропы,
модель требует задания ПБВ.
Сильно неидеальные растворы,
гомогенные азеотропы,
модель требует задания ПБВ.
Сильно неидеальные растворы,
модель требует задания ПБВ.
Умеренно неидеальные растворы.
Умеренно неидеальные растворы,
гомогенные азеотропы,
модель требует задания ПБВ.
PR
SRK
SRK
Latent Heat
Latent Heat
Latent Heat
Latent Heat
Latent Heat
RK
S
Latent Heat
193
1 2 3
МSRK
PSRK
Закон Генри
Amine
Sour Water
PPAQ
TEG
Dehydratation
Flory-Huggins
ACTX
Продолжение таблицы П7
Полярные соединения
в регулярных растворах.
Полярные соединения в
неидеальных растворах.
При высоких давлениях лучше,
чем UNIFAC.
Газы, растворенные в воде.
Газы, смешанные с H2S-MEA-DEA.
Кислые газы и аммиак,
растворенные в воде
Электролиты, с диссоциацией HCl,
NH3, HNO3.
Дегидрирование углеводородов в
системе триэтиленгликоль-вода.
Полимеры.
Пользовательские коэффициенты
активности.
SRK
Latent Heat
Amine
RK
S
SRK,
Latent Heat
SRK
Latent Heat
Latent Heat
194
Приложение 4. Контрольные задания по моделированию
колонны для разделения изобутан-бутановой фракции
Описание технологического процесса
В ректификационную колонну, состоящую из N клапанных
тарелок на тарелку питания Np поступает сырьевой поток с расходом G
кг/час, температурой Т град.С и давлением P бар. Перепад давления по
высоте колонны составляет Dp1 бара.
В верхней части колонны установлен парциальный конденсаторхолодильник, гидравлическое сопротивление которого составляет Dp2
бара (перепад по конденсатору ). Несконденсировавшиеся пары отводятся
из колонны в качестве дистиллята, а образовавшаяся жидкость
возвращается в колонну в качестве орошения. Требование по качеству
дистиллята – отбор K
D % масс. изобутана от потенциала. В нижней части
колонны установлен выносной кубовый кипятильник. Температура куба
должна обеспечивать отбор KR % масс. н-бутана от потенциала.
Задание
1. Создать документ с отчетом, первая страница – титульный лист вида:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра системотехники
Контрольная работа по дисциплине «наименование дисциплины»
МОДЕЛИРОВАНИЕ КОЛОННЫ ДЕБУТАНИЗАЦИИ
Выполнил
Студент (Фамилия И.О.)
Гр №
Зачетная книжка №
Вариант №
Казань 2009
На второй странице отчета привести постановку задачи согласно
Описанию технологической схемы с указанием данных,
соответствующих варианту.
195
2. Собрать
технологическую схему
и рассчитать колонну
дебутанизации,
1
1
2
проверить полученные
результаты. Тип
3
колонны Tower #1.
Задать систему
инженерных единиц Alt
SI.
Задать компоненты разделяемой смеси: пропан, изобутан, н-бутан,
изопентан, н-гексан
Выбрать модели расчета константы фазового равновесия: Global K
Value Option тип SRK,
энтальпии Global Enthalpy Option тип
SRK).
Задать параметры сырьевого потока согласно варианту.
Внести на вкладки паспорта колонны следующие спецификации:
Вкладка General Вкладка Specifications
Condencer type: 1 Partial
condenser
Cond press drop Dp2 bar
Colm press drop Dp1 bar
No of stages (N+2) (число
тарелок +куб +конденсатор)
Condencer mode: 7 Distillate comp fraction
recovery
Specification: 0.6 Component: I-Butane
Select reboiler mode: 7 Bottom comp
fraction recovery
Specification: 0.6 Component: N-Butane
Feed tray for stream Np
Рассчитать колонну. Далее установить Initial flag: 1 Reload column
profile и еще раз рассчитать. Затем привести значения в спецификациях
колонны к виду:
Вкладка Specifications
Condencer mode: 7 Distillate comp fraction recovery
Specification: KD Component: I-Butane
Select reboiler mode: 7 Bottom comp fraction recovery
Specification: KR Component: N-Butane
После чего рассчитать схему (R
un/Run All).
3. Создать PFD диаграмму схемы. На схеме привести блок данных
модуля колонны. Также привести таблицу материального баланса
технологической схемы. В окне свойств потока отметить: массовый
расход, давление, температуру и состав (% масс.). Для остальных
196
полей окна выделение снять. Разместить выведенные в верхней части
окна PFD-диаграммы блоки удобным для просмотра образом.
4. Вернуться в режим Simulation через кнопку на панели инструментов.
Активировать функцию обновления данных в таблицах после каждого
расчета.
Рассчитать схему, в документ с отчетом вставить полученную PFDдиаграмму, для вставки в текстовый документ в окне текстового
редактора использовать Правка/Вставить. Для уменьшения полей
рисунка использовать Формат/Рисунок, вкладка Рисунок, поля в
области Обрезка. PFD-Диаграмму со схемой в отчете озаглавить как
«Исходный режим».
5. При заданных параметрах разделяемой смеси, спецификациях
колонны, требуемом качестве разделения подобрать тарелку питания,
при которой нагрузка на кипятильник является минимальной.
В отчете привести постановку задачи из п.5.
Создать новый анализ командой и задать имя анализу AN1. Затем
загрузить анализ чувствительности.
. Задать первую варьируемую переменную Independent Variable (у нас
6
это № тарелки питания):
− переменная выбирается из оборудования – выбрать Equipment,
− указать номер оборудования (ID), из которого берется переменная,
− указать, какая спецификация оборудования будет изменяться
(Variable) 1st feed stage,
− задать имя переменной для отображения его на графике (Variable
Name) Feed stage,
− указать диапазон изменения значений варьируемой переменной
(Vary this variable from) 10 (to) 45,
− число шагов равной длины в этом диапазоне (in equal steps) 10.
7. Задать переменную, которую нужно анализировать (у нас это
нагрузка на кипятильник) – зависимую переменную: Recording.
− переменная выбирается из оборудования Equipment,
− указать номер оборудования (ID), из которого берется переменная,
− указать какая спецификация этого оборудования будет взята
(Variable) Calc Rebr Duty,
− задать имя переменной для отображения его на графике (Variable
Name) Rebr Duty,
− указать размерность переменной (Variable units) 6 Enthalpy rate.
197
8. Вывести график, в окне настроек отметить Select plot Y axis options
Rebr Duty, в списке Plot X axis options выбрать Feed stage.
Примечание. Рекомендуется производить поиск оптимальной
тарелки питания в интервале тарелок [10;45]. Потом уточнить номер
тарелки, выбрав меньший диапазон и другое число шагов.
9. Диаграмму с полученной зависимостью привести в отчете, озаглавить
как «Выбор оптимальной тарелки питания». Пояснить в отчете, какая
тарелка выбрана как оптимальная, какая нагрузка на кипятильник ей
соответствует.
10. Произвести расчет колонны с оптимальной тарелкой питания.
Полученную PFD-диаграмму со схемой, способом, описанным в п.4,
скопировать в отчет. Озаглавить диаграмму как «Оптимальный режим
работы колонны».
11. Найти наименьшее давление при котором сырьевой поток будет
находиться полностью в жидком состоянии.
Выбрать поток с номером 1 (сырье), в окне команды ничего не
задавать, полученный текстовый файл закрыть, получить диаграмму
(жидкая фаза D
Найти на диаграмме область с температурой потока сырья,
увеличивать график (выделить требуемую область мышью) до тех
пор, пока не появится соответствующее значение давления (жидкая
фаза Dew, паровая - Bubble). Скопировать полученную диаграмму в
отчет (Edit/Copy, для вставки в текстовый отчет команда
Правка/Вставить). В отчете привести значения температуры и
давления с пояснением.
12. Найти флегмовое число колонны для полученного режима работы.
Привести его значение с соответствующим пояснением в отчете.
13. Распечатать полученный отчет и предъявить преподавателю.
ew).
198
Вариант
ния в
Качество
Температура
сырьев
о
го потока
Переменная
01
02
03
04
05
06
07
Выбор варианта задания проводится согласно последним двум цифрам зачетной
08
Число тарелок в
колонне
Номер тарелки
питания
Перепад давле
50
33
0.25
51
33
0.25
колонне, бар
Гидравл. сопротивление
конденсатора, бар
дистиллята, %
Качество кубового
0.2
99%
99%
0.2
99%
99%
продукта, % масс.
сырьевого потока,
Давление
45
6
45
8
Расход компонентов сырьевого потока:
Пропан, кг/час
i-бутан, кг/час
n-бутан, кг/час
i-пентан, кг/час
n-гексан, кг/час
1660
14150
1
19120
2030
58500
1690
16000
1
18970
2150
58700
0.25
0.2
99%
99%
45
6.5
1700
13250
1
19220
2000
59500
52
33
0.25
0.2
99%
99%
45
7
1600
15350
1
19020
1920
58000
51
33
0.25
0.2
99%
99%
45
7.5
1640
16450
1
18920
1990
57500
52
33
0.25
0.2
99%
99%
45
8
1620
17050
1
18800
2090
57000
51
33
0.25
0.2
99%
99%
45
7
1680
12950
1
19540
2180
59000
51
33
0.25
0.2
99%
99%
45
7.5
1670
14700
1
19630
2280
60100
52
33
Варианты заданий
книжки
199
Вариант
Гидравл.
Переменная
09
10
11
12
13
14
15
16
Число тарелок в
колонне
Номер тарелки
питания
Перепад давления в
колонне, бар
сопротивление
Качество дистиллята,
% масс.
Качество кубового
продукта, % масс.
Температура
сырьевого потока, °С
Давление сырьевого
потока
Расход компонентов сырьевого потока:
Пропан, кг/час
i-бутан, кг/час
n-бутан, кг/час
i-пентан, кг/час
n-гексан, кг/час
51
33
0.25
0.2
99
99
45
7
1690
114000
19810
2070
59250
52
33
0.25
0.2
99
99
45
7.5
1650
115000
19000
1960
59400
46
33
0.25
0.2
99
99
45
6
1660
114150
19120
2030
58500
47
33
0.25
0.2
99
99
45
8
1690
116000
18970
2150
58700
48
33
0.25
0.2
99
99
45
6.5
1700
113250
19220
2000
59500
46
33
0.25
0.2
99
99
45
7
1600
115350
19020
1920
58000
47
33
0.25
0.2
99
99
45
7.5
1640
116450
18920
1990
57500
48
33
0.25
0.2
99
99
45
8
1620
117050
18800
2090
57000
200
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]