Стабилизация газового конденсата. Эффективные технологические схемы и конструкции аппаратов для стабилизации газового конденсата

• Название: Эффективные технологические схемы и конструкции аппаратов для стабилизации газового конденсата
• Анкор: Стабилизация газового конденсата
• Дата: 14.12.2021
• Размер: 1.48 Mb.
• Имя файла: Diplom_Sborka.docx
• Тип: Документы; #302847
• страница: 4 из 7

Современные САПР

САПР (CAD или CADD) — система автоматизированного проектирования. Программный пакет, который призван создавать конструкторскую и технологическую документацию,3D модели и чертежи.

1. Принципы работы САПР

В химической и нефтеперерабатывающей промышленности продукция должна удовлетворять жёстким требованиям качества и производиться с минимальными затратами. Для одновременного достижения этих целей необходимо использовать моделирование, симуляцию и инструменты оптимизации. САПР в данном случае определяется как инструмент, который решает сложные химические проблемы. Основными инструментами, используемыми САПР при расчётах и симуляциях, являются:

• 
  термодинамические модели для расчёта равновесия систем жидкость-газ;
  
• 
  база данных компонентов, которая содержит необходимые значения для расчета физических свойств и составления термодинамических моделей;
  
• 
  математическая модель компонентов основной операционной единицы;
  
• 
  логическая блок-схема, по которой ведутся расчёты материальных и энергетических балансов, составов потоков и термодинамических фаз;
  
• 
  генератор выходных данных, который возвращает отчет о результатах расчёта или симуляции.
  

Все коммерческие САПР работают на основе термодинамических пакетов.

Для расчета углеводородных систем наиболее подходящим является термодинамический пакет, основанный на уравнении Пенга-Робинсона, по этой причине данный пакет будет использован в экспериментальной части.

2. Коммерческие САПР

Моделирование и симуляция процессов перегонки нефти значительно упрощается с использованием специального программного обеспечения в сочетании с термодинамическими пакетами. Основными САПР в области нефтепереработки по всему миру являются Aspen Plus, Aspen HYSYS, Unisim Design и PRO / II.

САПР Aspen HYSYS и Aspen Plus используется для моделирования таких процессов, как фракционирование нефти, очистка нефти, каталитический крекинг и т.д. Многие исследователи используют данные программные пакеты для моделирования и оптимизации процессов нефтепереработки, в том числе для оптимизации процессов фракционирования. Aspen HYSYS и Aspen Plus используют также инженеры и технологи для мониторинга состояния оборудования и выявления неисправностей, для оптимизации технологических режимов. Продукты Aspen могут содержать множество дополнительных модулей и плагинов, направленных на упрощение расчёта конкретных систем или на их более глубокое и точное моделирование. Например, Aspen HYSYS Dynamics – один из дополнительных модулей Aspen HYSYS. Используется для моделирования в динамическом режиме. Данный модуль позволяет создавать нестационарные модели, а также моделировать переходные процессы. Также это средство позволяет управлять жизненным циклом технологического процесса, сокращая затраты на пусконаладочные работы и упрощая смену сырья. Такой модуль, как Aspen EDR позволяет производить подробный расчет теплообменного оборудования, включая конструкцию аппарата [21, 22].

Еще одной САПР для процессов нефтепереработки является PRO II. Это универсальный пакет для моделирования и оптимизации технологических процессов, но может быть использован и для процессов переработки нефти. PRO II позволяет строить схемы технологического процесса, проводить расчеты насосов, тепловые балансы, рассчитывать размеры колонн и ёмкостей. Кроме того, с использованием данной САПР возможно проводить ориентировочный экономический расчёт. Однако отсутствие специализации для процессов нефтепереработки делает обращение с данной САПР менее удобным [23].

Широко используется для моделирования процессов переработки нефти САПР UniSim Design. Данная система не уступает аналогам по функционалу. UniSim Design является мощным средством для моделирования стационарных процессов. При этом, в составе UniSim Design имеется модуль для моделирования нестационарных процессов. Эта САПР также позволяет сводить материальные и тепловые балансы и сравнивать эффективность работы различных технологических схем. Для дальнейшей работы была выбрана именно эта САПР. Более подробно функционал UniSim Design рассмотрен в следующем разделе[24].

3. Возможности Unisim Design

UniSim Design – это мощное программное обеспечение для моделирования процессов, которое обеспечивает моделирования стационарных и нестационарных процессов в программной среде. Он предоставляет мощные инструменты, помогающие инженерам разрабатывать проекты оптимизации процессов с меньшими проектными рисками, позволяя предотвратить неоправданные капитальные затраты.

Основные варианты использования UniSim Design Suite при моделировании процессов:

• 
  разработка технологической схемы;
  
• 
  использование инструмента кейс-сценариев для оптимизации проектов в соответствии с бизнес-критериями;
  
• 
  оценка режимов работы оборудования в широком диапазоне условий эксплуатации;
  
• 
  оценка влияния изменений расхода, нарушений условий эксплуатации и альтернативных операций на безопасность, надежность и прибыльность процесса;
  
• 
  точный расчёт и выбор подходящего материала для различного оборудования;
  
• 
  мониторинг производительности оборудования по отношению к операционным целям.
  

UniSim Design предлагает следующие функции:

Простая в использовании среда Windows: UniSim Design обеспечивает четкое и сжатое графическое представление технологических схем, предоставляя такие функции, как вырезание, копирование, вставка, автоматическое подключение и т.д.

Комплексная термодинамика и модели работы аппаратов: UniSim Design поддерживает моделирование процессов дистилляции, ректификации, теплообмена, сепарации и других операций как в стационарном, так и в динамическом режиме. Доказано, что эти модели обеспечивают реалистичные результаты и адекватно справляются с различными ситуациями, такими как опорожнение или переполнение сосуда, а также обратный поток.

Совместимость с Active X: позволяет интегрировать созданные пользователем операции с единицами оборудования, использовать собственные кинетические уравнения реакции и специализированные пакеты свойств. Также UniSim Design легко взаимодействует с такими программами, как Microsoft Excel и Visual Basic [24].

Проектирование в Unisim Design осуществляется в несколько последовательных этапов:

• 
  Выбор веществ и уравнений для расчёта их свойств
  
• 
  Формирование технологической схемы и её расчёт
  
• 
  Вывод результатов