2.3 Обґрунтування вибору системи моделюванні хіміко-технологічних систем для розрахунку параметрів ректифікаційної колони

Для моделювання процесу ректифікації нафти в колоні К-2 обрана одна із кращих моделюючих програм – Aspen Hysys.

Hysys використовують як засіб побудови стаціонарних моделей при проектуванні технологічних процесів, для моніторингу стану устаткування і виявлення несправностей, для оптимізації технологічних режимів, бізнес - планування та керування активами.

З використанням Hysys можна проводити розрахунки ректифікаційних колон довільної конфігурації, включаючи колони з рідинами, що розшаровуються на тарілках та з хімічними реакціями на тарілках; нафтових колон, гідравліки ректифікаційних колон із сітчатими, клапанними і ковпачковыми тарілками, і насадочних колон.

Hysys Crude Module дозволяє задавати в програмі зразки нафти й моделювати колони АВТ. В Hysys Crude Module вводяться дані розгонів, потім зразок нафти розбивається на псевдокомпоненти для пророкування транспортних і термофізичних властивостей потоків.

Вихідними даними для розрахунку зразка нафти є крива розгону. Бажана наявність також залежної кривої молекулярної ваги, незалежної кривої щільності та двох незалежних кривих в'язкості при різних температурах. Точність розрахунку підвищується, якщо відомо молекулярну вагу і щільність усього зразка. Бажана наявність експериментальних даних по змісту легких фракцій.

Програма розраховує сполуку нафти, інші (не задані користувачем) властивості і будує композитну криву розгону з обліком всіх введених даних. Повністю певні псевдокомпоненти можна інсталювати у потік і використати в будь-якій схемі.

Hysys, Aspen Hysys Dynamics та Aspen Hysys Crude Module дозволяють легко виконувати завдання, необхідні для розрахунку ректифікаційної колони:

• Завдання складу сирої нафти;

• Розрахунок статичного режиму колони;

• Розрахунок динамічного режиму колони;

• Створення децентралізованої системи стабілізації.

4. Побудова технологічної схеми і розрахунок статичного режиму ректифікаційної колони в Hysys

Розрахунок матеріального та енергетичного балансу

Встановлення властивостей компонентів

В програмному пакеті для моделювання хіміко-технологічних систем Aspen Hysys [13] побудуємо технологічну схему атмосферної ректифікаційної колони на підставі методики, що описана в [14].

Для початку необхідно задати властивості використовуваних компонентів (Properties) - список компонентів (Component List) і пакет рівнянь для потоків рідин (Fluid Packages).

Додамо основні компоненти: Methane, Ethane, Propane, i-Butane, n-Butane, H2O.

Далі, задамо пакет рівнянь. Для цього необхідно в Fluid Packages обрати необхідне рівняння за таблицею 2.1 [35]

Таблиця 2.1 – Пакети рівнянь для потоків рідин

П+	Е+					Electrolyte NRTL чи Pizer
	Е-	P>10 бар	ПВ-			PSRK PR чи SRK з MHV2
			ПВ+			Schwartentruber-Renon PR чи SRK з WS PR чи SRK з MHV2
		P<10 бар	ПВ-	РР+	NRTL, UNIQUAC і їх варіації
				РР-	WILSON, NRTL, UNIQUAC і їх варіації
			ПВ+	РР+	UNIFAC LLE
				РР-	UNIFAC та його розширеня
П-	ПК+	В+				Braun K-10 чи ideal
		В-				Chao-Seader, Grayson-Streed чи Braun K-10
	ПК-					Peng-Robinson, Redlich-Kwong-Soave, Lee-Kesler-Plocker

Позначення:

• П – полярна рідина (рідина з високим значенням діелектричної проникності, приклад - вода, аміак, етиловий спирт);

• Е – електроліти (розчини, що проводять електричний струм - кислоти, солі, розчинні шари);

• ПК – псевдокомпоненти (модель нафти представляється наступними псевдокомпонентами: легкі вуглеводородні фракції і важкі вуглеводородні фракції);

• P – тиск;

• B – вакуум;

• ПВ – присутні експериментальні параметри взаємодії;

• РР - рідина-рідина.

Для даної моделі доцільно обрати рівняння Peng-Robinson. Щоб задати компоненти необхідно охарактеризувати склад нафти, використовуючи аналітичні дані (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 – Основні характеристики нафти