Колонна 2 - 57
2.4.7Закладка Схема/Подсхема
На этой закладке расположены четыре страницы:
•Настройка
•Переменные
•Внутренние потоки
•Отображение
Страница Настройка
Здесь задается соответствие между внутренними и внешними потоками, соединяющими подсхему колонны с родительской схемой.
Флажок Разделять питания используется для разделения на фазы ВСЕХ потоков питания.
•Если не разделяется хотя бы одно питание, этот флажок исчезает автоматически.
•Если удалить флажок, это никак не повлияет на флажки в столбце Разд.
На этой странице задается способ передачи (преобразования) информации потоков из подсхемы колонны в родительскую схему. По умолчанию передаются значения давления и энтальпии.
Имеются следующие варианты:
Способ обмена |
Описание |
T-P Flash |
Передаются величины температуры и давления материального |
|
потока, доля пара рассчитывается. |
VF-T Flash |
Передаются доля пара и температура материального потока, |
|
давление рассчитывается. |
VF-P Flash |
Передаются доля пара и давление материального потока, |
|
температура рассчитывается. |
P-H Flash |
Передаются давление и энтальпия материального потока. |
User Specs |
Способ обмена задается пользователем. |
None Required |
При передаче энергетического потока передается количество |
(не требуется) |
энергии и никаких пересчетов не производится, поэтому нет |
|
необходимости в выборе вариантов. |
Если для входного материального потока установлен флажок в столбце Разд.(Разделять питания), паровая и жидкая часть питания вводятся в
колонну раздельно на соседние тарелки. При этом жидкая часть питания поступает на заданную тарелку питания, а паровая часть - на тарелку, расположенную выше тарелки питания.
Энергетические потоки и материальные потоки, связанные с верхней тарелкой (конденсатором) разделять нельзя.
2 - 58 Колонна
В групповой рамке Топология схемы выводится информация о количестве тарелок в каждом элементе схемы.
Страница Переменные
На этой странице можно вывести любые интересующие Вас переменные. Вы можете следить за переменными подсхемы из специализированного окна колонны, не входя в подсхему колонны.
Переменные можно добавлять, редактировать и удалять.
Следить за переменными можно и на странице Спецификации. Добавьте нужную переменную в качестве спецификации, убедитесь, что эта спецификация не является ни активной, ни оценкой. Вы увидите текущее значение этой переменной и эта «псевдоспецификация» не повлияет на расчет.
Подробнее см. Раздел
1.3.9 –
Специализированное окно Навигатор переменных.
Добавить переменную
1.Нажмите кнопку Добавить.
2.В окне навигатора выберите переменную.
3.Нажмите кнопку ОК.
4.Переменная появится в групповой рамке Выбор технологических переменных.
Редактировать переменную
1.Отметьте нужную переменную.
2.Нажмите кнопку Правка.
3.Выполните необходимые изменения.
4.Нажмите ОК.
Если Вы решили не вносить изменений нажмите кнопку Закрыть Навигаторе переменных.
Удалить переменную
Удалить переменную можно одним из следующих способов:
•Отметьте нужную переменную и нажмите кнопку Удалить. ИЛИ
•Отметьте нужную переменную, нажмите кнопку Правка и затем, в окне
Навигатора переменных - Отсоединить.
Колонна 2 - 59
Страница Внутренние потоки
На этой странице можно создать технологический поток, который будет соответствовать любому внутреннему потоку колонны, например, потоку пара или жидкости, уходящему с любой тарелки колонны. Такая тарелка может находится в главной тарельчатой секции, в отпарной боковой секции, быть конденсатором или ребойлером и т.д. При всяком пересчете колонны созданный Вами на этой странице поток будет обновляться.
В качестве примера добавим поток пара с 5 тарелки:
1.Нажмите кнопку Добавить.
2.Поместите курсор в поле Поток и введите имя нового потока Vap5.
3.Перейдите в поле Тарелка и выберите 5 тарелку из падающего списка.
4.В поле Тип укажите, какая нужную Вам фазу. Это может быть пар, жидкость или водная фаза. В данном случае выберите пар (Vapour).
5.В поле Нет/Брут следует выбрать один из вариантов - Net или Total, уточняющих расход потока.
Net - в расход потока включается только расход фазы, передаваемой на следующую тарелку (на вышележащую тарелку - для пара, на нижележащую - для жидкости или потока воды). Total - в расход включаются также все потоки, уходящие с тарелки - боковые отборы, циркуляционные орошения и т.д.
Страница Отображение
На этой странице приведена таблица, в которой приведены потоки, входящие и выходящие из подсхемы колонны и способ отображения компонент для каждого потока.
Если пакеты свойств колонны и главной схемы совпадают, то способ отображения компонент задавать не нужно (поскольку компоненты одни и те же). В списке возможных отображений имеется только один вариант None Req'd (не требуется). Если же пакеты свойств различны, необходимо выбрать способ отображения.
Поскольку отображение одних компонентов в другие не является абсолютно точной операцией, при переходе через границу схема-подсхема может
Подробнее см. Главу 6
– Отображение компонент книги Базис.
2 - 60 Колонна
возникнуть небаланс вещества. Нажмите кнопку Небаланс в или Небаланс из, чтобы увидеть значения небаланса (в мольных, массовых или объемных единицах) для всех входных или выходных потоков.
2.4.8Закладка Реакции
Эта закладке недоступна для колонны типа Экстрактор жидкость-жидкость.
Ректификация с одновременным протеканием химических реакций давно используется во многих технологических процессах, особенно в установках этерификации. Приведем преимущества использования ректификации с химическими реакциями:
•возможность до конца проводить обратимые реакции и одновременно отделять продукты реакции от не прореагировавших компонент, что снижает необходимость их рециркуляции и уменьшает стоимость реактора
•снижается возможность протекания побочных реакций, поскольку один из продуктов удаляется из жидкой фазы
•возможность проводить реакции при повышенной температуре (температура кипения жидкости), что увеличивает скорость протекания эндотермических реакций
•для экзотермических реакций выделяющееся тепло используется в том же аппарате, что уменьшает внешнюю тепловую нагрузку, необходимую для образования паров в колонне
В колоннах, работающих с пакетом электролитов опция добавления реакций недоступна. По идее, пакет электролитов объединяет расчет реакций и фазового равновесия.
На этой закладке Вы можете связывать с колонной химические реакции. На закладке имеются две страницы:
1Тарелки. Здесь нужно выбрать набор реакций и указать, на каких тарелках протекают эти реакции
1 Результаты.
Прежде чем добавлять реакции к колонне, необходимо убедиться, что используется подходящий метод (алгоритм) расчета колонны. В ХАЙСИС имеются следующие методы, поддерживающие наличие химических реакций на тарелках колонны:
Метод |
Тип реакций |
|
Фаза |
Sparse |
Кинетические, простые и |
|
Пар, жидкость |
Continuation Solver |
равновесные реакции |
|
Жидкость |
Newton Raphson |
Кинетические и простые реакции |
|
|
Inside-Out |
|
|
Пар, жидкость, |
Simultaneous |
Кинетические, простые и |
|
|
Correction |
равновесные реакции |
|
комбинированная фаза |
Метод Sparse Continuation Solver позволяет соединить с колонной реакции разного типа, остальные методы требуют, чтобы все реакции были одного типа.
Колонна 2 - 61
Страница Тарелки
Страница Тарелки содержит группу Реакции, в которой имеется таблица, состоящая из четырех столбцов, и три кнопки:
Столбец Описание
Название Указывается имя, которое Вы связываете с набором реакций, реакции протекающих в колонне. Это не то же самое имя, которое
использовалось в диспетчере пакета свойств для обозначения набора реакций.
1-я тарелка Верхняя тарелка блока тарелок, где протекает указанная химическая реакция.
Последняя Нижняя тарелка блока тарелок, где протекает указанная тарелка химическая реакция.
Активный Чтобы данная реакция была рассчитана системой, установите флажок в этом столбце.
Кроме того, на странице имеется три кнопки:
Кнопка Описание
Новый Позволяет добавить новый набор реакций. Это делается с помощью окна Реакции в колонне, которое описано ниже.
Правка Позволяет отредактировать имеющийся набор реакций. Для выделенного набора реакций открывается окно Реакции в колонне.
Удалить Позволяет удалить выбранный набор реакций.
2 - 62 Колонна
Окно Реакции в колонне
В этом окне можно удалять и добавлять реакции.
Добавление и просмотр реакций, протекающих в колонне, проводится через окно Реакции в колонне. В этом окне имеются две групповые рамки:
Информация о наборе реакций и Информация о реакции.
Групповая рамка Информация о наборе реакций
Объект |
Описание |
Имя |
Имя, которое Вы связываете с набором реакций, протекающих в |
|
колонне. Это же имя появляется в таблице на странице Тарелки |
|
закладки Реакции. |
Набор реакций |
Выберите нужный набор реакций из списка имеющихся в пакете |
|
свойств наборов реакций. |
Первая тарелка |
Верхняя тарелка секции колонны, в которой протекают реакции. |
|
|
Последняя |
Нижняя тарелка секции колонны, в которой протекают реакции. |
тарелка |
|
Удалить |
Удалить набор реакций из колонны. |
|
|
Активный |
Этот флажок позволяет установить и разорвать связь набора |
|
реакций с выбранными тарелками колонны. |
Групповая рамка Информация о реакции
Из падающего списка Реакция выберите реакцию, информация о которой будет выведена в этой групповой рамке. С помощью кнопки Просмотр можно открыть специализированное окно выбранной реакции.
Групповая рамка содержит три подгруппы, которые позволяют просматривать или задавать параметры выбранной реакции:
Подгруппа |
Описание |
|
Стехиометрия |
Позволяет просматривать и редактировать стехиометрию |
|
|
выбранной реакции. Для всех участвующих в реакции |
|
|
компонентов выводится: |
|
|
• |
Имя |
|
• |
Молекулярный вес |
|
• |
Стехиометрический коэффициент |
|
|
|
Единицы |
Имеется два поля: |
|
|
|
|
Колонна 2 - 63
|
• Базовый компонент - реактант, по которому |
|
рассчитывается выход реакции. Часто это - лимитирующий |
|
реактант |
|
• Фаза реакции - укажите фазу, в которой протекают заданные |
|
кинетические реакции. |
|
Информацию о реакции можно редактировать в этом окне. |
|
Обратите внимание, что эти изменения скажутся на всех |
|
операциях, с которыми связана данная реакция. |
Невязка |
Имеется два поля: |
теплового/мате |
• Тепло реакции - выводится тепло реакции |
риального |
|
баланса |
• Невязка баланса - выводится невязка массового баланса по |
|
реакции |
|
|
Страница Результаты
На этой странице представлены результаты расчета колонны. В левом столбце перечислены тарелки колонны. Поясним назначение остальных столбцов:
Столбец |
Описание |
Имя реакции |
Название реакции, протекающей на данной тарелке. |
|
|
Базовый компонент |
Реактант, по которому рассчитывается степень протекания |
|
реакции. |
Превратилось |
Расход или выход базового компонента реакции. |
|
|
Зал.степ.конв. % |
Выводится значение степени конверсии, заданное |
|
пользователем. |
Действ.конв. % |
Выводится действительное значение степени конверсии. |
|
|
Если на тарелке протекает более одной реакции, все они будут представлены в таблице.
Столбец Превратилось будет заполнен только в том случае, если для расчета колонны выбран метод Sparse Continuation Solver.
Замечания относительно ректификации с химическими реакциями
Хотя операция Колонна позволяет использовать различные реакции и различные конфигурации колонн, тем не менее следует придерживаться следующего правила: колонну следует разделить на три секции:
•Укрепляющая
•Реакционная
•Отпарная
Укрепляющая и отпарная секции аналогичны секциям обыкновенной колонны, а реакционная секция является дополнительным элементом колонны, в которой протекают химические реакции: именно в этой секции протекают основные реакции и на разделение в этой секции особых требований не налагается.