
- •Выпускная квалификационная работа дипломированного специалиста (инженера)
- •Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
- •Реферат
- •Содержание Введение
- •Аналитический обзор
- •Процесс изомеризации пентановой фракции
- •Катализаторы применяемые для проведения процесса изомеризации
- •Организация процесса с высокой конверсией и скоростью химической реакции
- •Использование аппаратов реакционно-ректификационного типа
- •Конструктивные решения внутреннего устройства колонны реакционно-ректификационного типа
- •Методы исследования совмещенных процессов
- •Анализ статики нсррп
- •Математическое моделирование реакционно-массообменных процессов
- •Математические модели парожидкостного равновесия
- •Уравнения состояния
- •Цель и задачи
- •Экспериментальная часть
- •Анализ статики нсррп изомеризации пентана
- •Определение многообразия химического взаимодействия (мхв) для нсррп изомеризации нормального пентана
- •Определение принципиальной протяженности реакционной зоны
- •Создание математической модели реакционно-ректификационной колонны в системе hysys
- •Расчёт простой ректификационной колонны в системеHysys
- •Выбор метода расчёта для моделирования реакционно-ректификационной колонны
- •Моделирование реакционно-ректификационной колонны в системеHysys
- •Расчет кинетических параметров
- •Проверка адекватности математической модели процесса
- •Проведение экспериментов на лабораторной установке
- •Прокаливание стандартного катализатора изомеризацииPt/Zr/so4
- •Восстановление стандартного катализатора изомеризацииPt/Zr/so4
- •Проведение эксперимента на стандартном катализаторе изомеризацииPt/Zr/so4
- •Приготовление опытного катализатора изомеризации типаPt/Zr/so4
- •Восстановление опытного катализатора изомеризации типаPt/Zr/so4
- •Проведение эксперимента на опытном катализаторе изомеризации типаPt/Zr/so4
- •Сравнение результатов моделирования и эксперимента
- •Результаты и обсуждения
- •Заключение и выводы
- •Список литературы
- •Виды работ, выполненных с использованием эвм и элементами сапр
- •Расчёт константы скорости реакции
- •Патентный поиск
- •Маркетинговое исследование
- •Стандартизация
- •Охрана труда и окружающей среды
- •Характеристика опасных и вредных производственных факторов
- •Пожарная безопасность
- •Гигиена и санитария труда
- •Безопасность работ в лаборатории
- •Меры первойпомощи
- •Охрана окружающей среды
- •Инструкции по охране труда
- •Технико-экономическая оценка научно-исследовательской работы.
- •Обоснование договорной цены на разработку
- •Расчет сметы затрат и определение минимальной ценыразработки
- •2.1 Расчет затрат на научно-исследовательскую разработку
- •2.2 Расчет затрат на сырье, материалы, реактивы, покупныеизделия и полуфабрикаты
- •2.3 Расчет затрат на энергоресурсы
- •2.4 Расчет затрат на приборы, оборудование для научно-экспериментальных работ и суммы амортизационных отчислений
- •2.5 Расчет затрат на оплату труда с обязательными начислениями
- •2.6 Прочие затраты
- •2.6.1 Затраты на выполнение специальных анализов
- •2.6.2 Расчет суммы расходов по использованию вычислительнойтехники
- •2.6.3 Расчет суммы накладных расходов
- •Расчет сметы затрат на разработку
Создание математической модели реакционно-ректификационной колонны в системе hysys
Расчёт простой ректификационной колонны в системеHysys
Ректификационные колонны представляют собой наиболее сложные модульные операции, выполняемые HYSYS. В зависимости от моделируемой системы каждая такая колонна состоит из ряда термодинамических равновесных или неравновесных ступеней разделения (тарелок). Пар с каждой тарелки направляется на вышележащую тарелку, а жидкость стекает на тарелку, расположенную ниже. На каждую тарелку может поступать один или несколько сырьевых потоков, с каждой тарелки могут отбираться жидкие или паровые продукты, каждая тарелка может нагреваться или охлаждаться боковым теплообменником [12].
Предполагается, что тарелки нумеруются
сверху вниз, т.е. вышележащая тарелка
имеет номер j-1, а нижележащаяj+1.
Рисунок 4 – Типовая тарелка jступени
Fj- питание тарелки
L- жидкость, стекающая на нижележащую тарелку
V - пар, поступающий на вышележащую тарелку LSD- боковой отбор жидкости с тарелкиVSD- боковой отбор пара с тарелки
Не существует фиксированных ограничений для количества компонентов и тарелок.
Колонна рассчитывается по уникальным уравнениям, которые не используются больше ни в одной операции HYSYS[12].
Уравнение перегородки Франциса - отправная точка расчета расхода жидкости с тарелки N.
LN=cρlwh1,5, (3) |
|
где LN- расход жидкости, покидающей тарелкуN |
с - константа преобразования единиц |
ρ- плотность жидкости на тарелке |
lw - длина перегородки |
h- высота жидкости над перегородкой |
Расход пара, покидающего тарелку, рассчитывается следующим образом:
|
|
где
|
|
k- константа, обратная величине, определяющей коэффициент трения |
Выбор метода расчёта для моделирования реакционно-ректификационной колонны
Система HYSYSпозволяет моделировать реакционно-ректификационные колонны с использованием нескольких методов расчета, представленных в таблице 2.
Таблица 2 – Методы расчета реакционно-ректификационных колонн
Метод |
Пояснения |
Newton Raphson Inside-Out |
Метод общего назначения, который позволяет включать в подсхему колонны кинетические реакции в жидкой фазе. |
Sparse Continuation Solver |
Этот метод допускает наличие двух жидких фаз на тарелке и, в основном, используется для расчета сильно неидеальных химических систем и ректификации с химическими реакциями. |
Simultaneous Correction |
Совместное решение использует метод спуска. Метод применим для химических систем, а так же поддерживает ректификацию с химическими реакциями. |
Алгоритмы, основанные на методе «inside-out», используют во внутреннем цикле упрощенные модели фазового равновесия и энтальпий. В этом цикле рассчитываются общие покомпонентные балансы, тепловые балансы, а также спецификации. Внешний цикл пересчитывает коэффициенты упрощенных термодинамических моделей на основе точных расчетов фазового равновесия [13].
SimultaneousCorrection– Позволяет рассчитать реакцию как в жидкой, паровой так и в комбинированной фазе. Поддерживает кинетические, простые и равновесные типы реакций, заданные в базисе реакций [13].
Sparse Continuation Solver – Рассчитывает реакцию только в жидкой фазе. Позволяет соединить с колонной реакции разного типа, остальные методы требуют, чтобы все реакции были одного типа [13].