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
− 16 Reflux mole/feed mole (R/F) (Мольный расход флегмы/
Мольный расход питания);
− 17 Reflux mass/feed mass (R/F) (Массовый расход флегмы/
Массовый расход питания).
Список Select reboiler mode: (Выбор режима куба:) служит для
выбора режима работы конденсатора. Он содержит режимы с номерами
от 0 до 9, аналогичные режимам модуля TOWR Distillation Column,
остальные режимы:
− 10 Botton mass flowrate (Массовый расход кубового остатка);
− 11 Bottom comp. mass flowrate (Массовый расход компонента в
кубовом остатке);
− 12 Bottom comp. mass fraction (Массовая доля компонента в
кубовом остатке).
Если в колонне присутствует боковой отбор продукта, то в S
Product Specifications (Спецификации бокового продукта) для
каждого отбираемого потока задаются Stage (Тарелка) – номер тарелки
отбора, Side product mode (Режим бокового отбора) и Specification
(Спецификация). Режим бокового отбора выбирается из списка:
− Liquid mass Flow (Массовый расход жидкости);
− Liquid mole Flow (Мольный расход жидкости);
− Liquid Ratio (Отношение для жидкости) – отношение расхода
жидкости в потоке ко всему количеству жидкости, покидающему тарелку;
− Vapor Ratio (Отношение для пара) – отношение расхода пара в
потоке ко всему количеству пара, покидающему тарелку;
− Vapor mole Flow (Мольный расход пара);
− Vapor mass Flow (Массовый расход пара);
− Liquid Mole/Feed Mole (Мольный расход жидкости/Мольный
расход питания колонны);
− Liquid Mass /Feed Mass (Массовый расход жидкости/Массовый
расход питания колонны);
− Vapor Mole/Feed Mole (Мольный расход пара/Мольный расход
питания колонны);
− V
apor Mass /Feed Mass (Массовый расход пара/Массовый расход
питания колонны).
ide
Область O
спецификации тарелки) может использоваться для управления работой
колонны. Опции области выполняют следующее воздействие на колонну:
ptional Tray Specification (Дополнительные
81
«Необходимо подобрать такое значение варьируемой переменной,
при котором значение контролируемой переменной будет равным
константе».
В списке Adjust the specification for (Подбирать значение
переменой) выбирается варьируемая переменная из числа:
− 1 Condencer (Конденсатор);
− 2 Reboiler (Куб);
− 3 Side prod 1 (Поток бокового отбора 1);
− 4 Side prod 2 (Поток бокового отбора 2);
− 5 Side prod 3 (Поток бокового отбора 3);
− 6 Side prod 4 (Поток бокового отбора 4).
В списке until the (До тех пор, пока) указывается местонахождение
контролируемой переменной:
− 0
− 1 Distillate (Дистиллят),
− 0 None (Нет);
− 1 Temperature (Температура);
− 2 Total mole flowrate (Общий мольный расход);
− 3 Total mass flowrate (Общий массовый расход);
− 4 Total std liquid vol flowrate (Общий объемный расход жидкости
− 5 Component mole flowrate (Общий мольный расход компонента);
− 6 Component mass flowrate (Общий массовый расход компонента);
− 7 Component std liquid vol flowrate (Общий объемный расход
− 8 Component mole fraction (Мольная доля компонента);
− 9 Component mass fraction (Массовая доля компонента);
− 10 Component std liquid vol fraction (Объемная доля компонента в
Tray (Тарелка), тогда в поле Tray (Тарелка) задается номер
тарелки;
затем в списке Variable (Переменная) указывается какой параметр
нужно выбрать для контролируемой переменной:
в станд. условиях);
компонента в жидкой фазе при стандартных условиях);
жидкой фазе при стандартных условиях).
Для режимов 5, 6, 7, 8, 9, 10 нужно выбрать компонент в списке
C
omponent. Далее для контролируемой переменной необходимо
выбрать фазовое состояние в списке Phase (Фаза):
82
− 0 Liquid (Жидкость);
− 1 Distillate (Пар);
после чего в поле is equal to specify value of (будет равным)
указывается числовое значение, которого должна достигнуть
контролируемая переменная.
Настройки сходимости модели задаются на вкладке Convergence,
опции которой аналогичны опциям на вкладке Convergence модуля
TOWR Distillation Column.
На вкладках Cost Estimation (Оценка стоимости) 1 и Cost
Estimation 2 представлены опции для оценки стоимости ряда
конструктивных элементов тарельчатых и насадочных колонн,
конденсатора, кипятильника.
В списке C
(Оценка стоимости 1) выбирается тип колонны – тарелочная (Tray),
либо насадочная (Packed).
3.14.5. Реакторы
ChemCad предоставляет средства для решения большого количества
задач, связанных с реакторами, начиная с простых стехиометрических
реакций и кончая множественными кинетическими реакциями.
Модуль Stoichiometric reactor (REAC) моделирует
стехиометрический реактор при наличии набора стехиометрических
коэффициентов, ключевых компонентов и степеней превращения.
Реактор может быть адиабатическим, изотермическим или с
подводом/отводом тепла.
Окно Stoichiometric reactor (REAC) модуля содержит две вкладки.
На вкладке General Specifications (Общие спецификации) (рис. 3.18)
представлены опции для задания общих технических условий.
В области Specify Thermal Mode: (Задать тепловой режим:)
выбирается тепловой режим работы реактора:
− 1. Adiabatic (Адиабатический) – адиабатический;
− 2. Isothermal (Изотермический)– изотермический;
− 3. Heat Duty (Тепловая нагрузка) –
olumn type (Тип колонны) вкладки Cost Estimation 1
с заданной тепловой нагрузкой.
83
Рис. 3.18. Вкладка General Specifications модуля Stoichiometric reactor
В списке Key component (Ключевой компонент) выбирается
ключевой компонент. Предполагается, что ключевой компонент
является реагентом. Это обязательный для ввода параметр.
В следующих полях задаются значения:
− Frac. Conversion (Степень превращения) – степени превращения
ключевого компонента (значение от 0 до 1). Параметр обязательный для
ввода;
Heat of Reaction (Теплота реакции) –
теплоты реакции. Она задается
при стандартных условиях (обычно при 25 °С, давлении 1 атм). Эта
величина положительна для эндотермических реакций и отрицательна
для экзотермических. Параметр не обязателен для ввода;
если теплота реакции не задана, то ChemCad оценит ее по данным о
теплоте образования каждого компонента из базы данных;
84
− Reactor Pressure (Давление в реакторе) – давления в реакторе.
Если задан 0, то давление в реакторе будет равно давлению входного
потока;
− Calc H of Reac. (Рассчитанное значение теплоты реакции).
В Stochiometric Coefficients: (Стехиометрические
коэффициенты:) задается последовательный набор стехиометрических
коэффициентов: отрицательных – для реагентов, положительных – для
продуктов и нулевых – для веществ, не участвующих в реакции. При
необходимости задание стехиометрических коэффициентов можно
продолжить, открыв вкладку More Components (Следующие
компоненты).
У модуля REAC может быть один вход и до 3-х выходов. Если есть
несколько выходов, то первый содержит пар (если таковой
присутствует), а второй и третий содержат жидкости (если таковые
присутствуют).
Модуль Equilibrium reactor (EREA)
равновесных реакторов. Он может работать с двухфазными системами,
но реакция будет происходить только в одной фазе, которая задается
пользователем. Паспорт модуля состоит из нескольких последовательно
открывающихся окон.
Окно Equilibrium reactor (EREA) модуля имеет две вкладки.
Вкладка General Specifications (Общие спецификации) (рис. 3.19)
содержит параметры общего назначения.
В поле Number of reactions (Число реакций) задается число
реакций. Можно одновременно задать до 300 реакций.
В поле Pressure drop (Перепад давления) – перепад давления в
реакторе.
Область Reactor Model (Модель реактора) содержит опции для
определения модели реактора и фазы реакции. Модель реактора
выбирается в списке Specify reactor type: (Типы моделей реактора:):
− General equilibrium reactor (Общий равновесный реактор);
− Shift reactor (Конвертор СО);
− Methanation reactor (Метанатор).
Модуль EREA может использоваться для моделирования любого
набора реакций. Для общего равновесного реактора данные по
равновесию и стехиометрии задаются в меню данных реакций. Для
реакции конверсии СО и для реакционной системы получения метана в
C
hemCad имеются требуемые равновесные данные.
используется для расчета
85
Рис. 3.19. Вкладка General Specifications модуля Equilibrium reactor
Предполагается, что реакция происходит в одной фазе, которая
задается пользователем:
− Liquid only (Только жидкая) – фаза жидкая (по умолчанию);
− Vapor only (Только пар) – фаза паровая;
− Liquid reaction, Mixed phase (Жидкая реакция, смешанная фаза) –
реакция протекает в жидкой фазе, смешанная фаза;
− Vapor reaction, Mixed phase (Паровая реакция, смешанная фаза) –
реакция протекает в паровой фазе, смешанная фаза.
86
Любой равновесный реактор может быть адиабатическим,
адиабатическим с заданной тепловой нагрузкой или изотермическим.
Выбор теплового режима реактора выполняется в области Thermal
mode: (Тепловой режим:):
− Adiabatic (no heat exchange) (Адиабатический (без теплообмена)) –
для этого режима выходная температура (температура реакции) будет
рассчитана, а тепловая нагрузка принимается равной 0;
− Izothermal (specify temp) (Изотермический (с заданной
температурой)) – для этого режима температура реакции равна
температуре реактора. Рассчитывается тепловая нагрузка, требуемая для
поддержания заданной температуры;
− Specify heat duty (Заданная тепловая нагрузка) – это адиабатический
режим с заданной тепловой нагрузкой. Выходная температура (температура
реакции) рассчитывается при заданной тепловой нагрузке;
Выбор режимов расчета выполняется в области Specify calculation
e: (Задание режима расчета:):
mod
− Reaction conversion (Конверсия реакции) – при задании конверсии
реакции расчет равновесия не обязателен, а тепловые и материальные
балансы определяются точно из стехиометрии, теплоты реакции и
заданной конверсии. Для конвертора СО и метанатора не задается;
− Approach delta T (Температурное приближение) – задается темпера-
турное приближение в поле Temperature delta в зависимости от
выбранного режима;
− Approach Fraction (Степень приближения) – степень приближения
к равновесию используется вместе с равновесной конверсией. Степени
приближения к равновесию задаются в экранах реакций, которые
выводятся на экран после определения числа редактируемых реакций.
Список Liquid Keq model (Модель равновесия для жидкости)
позволяет выбрать вариант расчета равновесия для жидкости:
− Kx – на основе мольных долей;
− Ka – на основе активности компонентов.
Вкладка More Specifications (Другие спецификации) (рис. 3.20)
содержит дополнительные данные для ввода:
− Nu
mber of iterations (Число итераций) – задается допустимое число
итераций для обеспечения сходимости уравнений. По умолчанию
установлено 30;
87
Рис. 3.20. Вкладка More Specifications модуля Equilibrium reactor
− Tolerance (Погрешность) – задается погрешность для расчета
равновесия;
− Edit reaction number (Номера редактируемых реакций) –
указывается, для каких реакции должны вводиться данные в
последующих окнах:
− 0
− -1 – ни одной реакции;
− N
– все реакции;
– реакция с номером N.
88
Для выбора единиц измерения используются соответствующие
списки области Reaction Engeneering Units (Единицы измерения
параметров реакции): Temperature Units: (Единицы температуры:),
Pressure Units: (Единицы давления:), Heat of Reaction Units:
(Единицы теплоты реакции:), Molar Flow Units: (Мольные единицы
расхода:).
В области Convergence Method (Метод сходимости) выбирается
метод сходимости. По умолчанию установлен метод, рассматривающий
потоки компонентов как независимые переменные и, таким образом,
отвечающий за обратимость реакции при указании приближенной доли.
Другая опция позволяет применить метод, использующий превращение
компонентов потоков питания в качестве самостоятельных переменных
и, таким образом, не отвечающий за обратимость при указании
приближенной доли.
В поле T
температура для расчета теплоты реакции) задается значение
базовой температуры реакции. По умолчанию задано значение 25 °С.
В поле Calculated overall IG heat of reaction Rxn/ Calculated overall
Liq heat of reaction Rxn (Рассчитанная теплота реакции идеального
газа/Рассчитанная теплота реакции идеальной жидкости) выводится
рассчитанное значение общей теплоты реакции для идеального
газа/теоретической жидкости при контрольной температуре реакции.
У модуля EREA один вход и может быть до трех выходов. Если есть
два или три выходных потока, то первый выходной поток – пар (если
есть), а второй и третий выходной поток – жидкость (если есть).
По окончании работы с окном Equilibrium reactor (EREA) на экран
для каждой реакции выдается окно Equilibrium Data (Равновесные
данные) (рис. 3.21) для внесения информации о протекании реакции.
В окне нужно указать Base component (Базовый компонент)
реакции, значения коэффициентов А и В в уравнении расчета
константы равновесия. Если известны, задать Heat of reaction (Оценка
теплоты протекания реакции),
T – оценку температуры Approach delta T, для режима Approach
Fraction – параметр F
равновесию), для режима Reaction conversion – параметр Frac.
conversion (Степень превращения базового компонента). В списке
Specified heat of rxn is указывается, для какого состояния рассчитывать
emperature reference for heat of reaction: (Базовая
для режима реактора Approach delta
rac. approach (Степень приближения к
89
теплоту реакции – Ideal gas state (Идеальный газ) или Liquid state
(Жидкость).
Рис. 3.21. Окно Equilibrium Data модуля Equilibrium reactor
Для указания стехиометрии реакции в поле Component выбираются
компоненты, участвующие в реакции, для них задаются Stoichiometric
coefficient (Стехиометрические коэффициенты) аналогично
стехиометрическому реактору. Можно задать Exponential factor
(Экспоненциальный фактор) для парциального давления компонента,
обычно он равен стехиометрическому коэффициенту.
Модуль Kinetic Reactor (KREA) служит для поверочного и проектного
расчетов кинетических реакторов идеального вытеснения RFR (РИВ) и
реакторов идеального смешения CSTR (РИС). Каждый из реакторов
(РИВ или РИС) может быть жидкофазным или газофазным.
Допускаются также двухфазные реакторы, но реакция может иметь
место только в одной фазе.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]