Презентация CHEMCAD 3 ( доп.задание). Программа ChemCad представляет собой инструментальные средств математического моделирования химико технологических процессов для решения задач исследования и проектирования как химикотехнологических систем, так и отдельных аппаратов
 Скачать 5.01 Mb.
|
|
1 Программа ChemCad представляет собой инструментальные средств математического моделирования химико- технологических процессов для решения задач исследования и проектирования как химико-технологических систем, так и отдельных аппаратов. Программа имеет модульную структуру. Разработчиком является американская компания Chemstations http://www.chemstations.com/ 2 Строка заголовка, строка меню, панель инструментов, строка состояния, рабочая область, проводник, палитра моделей оборудования, окно для вывода текущей информации 3 4 5 Recent Files - недавно открытые файлы Simulation – режим моделирования Visual Basic – программирование на языке Visual Basic 6 All UnitOps – все элементы (пиктограммы) ChemCad Symbols – элементы и символы 5й версии программы Drawing Symbols – символы для рисования Heat Exchangers – теплообменники Miscelaneous – разное Piping and flow – трубопровод и поток Reactors – реакторы Separators – сепараторы Solids handling- установки по удалению примесей (тв. частиц) 7 1. Создание нового файла технологической схемы; 2. Выбор технических размерностей; 3. Выбор компонентов потоков; 4. Выбор термодинамических моделей; 5. Построение технологической схемы; 6. Задание параметров входных потоков; 7. Задание спецификаций единиц оборудования; 8. Настройка математических методов расчета рециклов; 9. Запуск программы моделирования; 10. Просмотр результатов моделирования на экране. 8 1. Технологическая схема процесса стабилизации газового конденсата 9 Назначение установки – получение сухого газа (поток 5) с заданной температурой точки росы, стабильного газового конденсата (поток 9) с заданной концентрацией пропана, широкой фракции углеводородов. Исходное сырье (поток 1) – головной нагнетательный поток из установки дегидратации и демеркаптанизации – поступает в межтрубное пространство кожухотрубчатого теплообменника-рекуператора 1, где охлаждается за счет потока сухого газа 4, далее поступает в теплообменник 2, где охлаждается до заданной температуры и частично конденсируется. В сепараторе 3 происходит разделение на газовую (поток 4) и жидкую (поток 6) фазы. Жидкая фаза после дросселирования в 4 подается на разделение на верхнюю тарелку ректификационной колонны 5. С куба колонны отбирается стабильный конденсат (поток 9), с верха колонны – широкая фракция углеводородов (поток 8). 10 Постановка задачи: При заданных параметрах сырья, спецификациях аппаратов провести расчет материально-теплового баланса рассматриваемого процесса. Проектные требования: Наивысшая точка росы полученного газа (поток 5) должна быть не более -3,9 оС. Стабилизированный конденсат (поток 9) должен содержать пропан не более 1% массового. 11 Исходные данные: Параметры потока сырья: Температура, °С 25.00; Давление, бар 15.00; Покомпонентный массовый расход сырья, кг/ч: 1. Азот 1500; 2. Метан 33500; 3. Этан 7500; 4. Пропан 4500; 5. Изобутан 500; 6. Н-бутан 500; 7. Изопентан 1000; 8. Н-пентан 400; 9. Н-гексан 600. Спецификация теплообменника 1: Тип теплообменника - кожухотрубчатый. Перепад давления между входом и выходом для межтрубной стороны - 0.3 бара. Перепад давления между входом и выходом для трубной стороны - 0.3 бара. Мольная доля пара в выходном потоке межтрубной стороны - 1.0 12 Спецификация теплообменника 2: Тип теплообменника кожухотрубчатый. Перепад давления 0.3 бара. Температура выходного потока -20 °С. Спецификация сепаратора 3. В данном примере сепаратор по умолчанию используется как устройство разделения фаз при температуре и давлении входного потока. Спецификация клапана 4: Выходное давление 9 бар. Спецификация колонны 5: Число тарелок 12; Поток питания подается на верхнюю тарелку; Тип тарелок - клапанные; Давление верха колонны 9 бар; Перепад давления в колонне - 0.3 бара; Режим работы кипятильника: Массовый расход кубового остатка 1000 кг/ч; Оценка температуры верха колонны 40 °С; Оценка температуры низа колонны 120 °С. 13 Метод расчета термодинамических свойств: Расчет констант фазового равновесия по методу Пенга-Робинсона. Расчет энтальпии по методу Пенга-Робинсона. Параметры сходимости: Расчет сходимости рециклов по методу Вегстейна. Частота ускорения 3. Режим расчета последовательный. 14 15 Time (Время), Mass/Mole (Массовые/Мольные), Temperature(Температура), Pressure (Давление), Enthalpy (Энтальпия), Work (Работа), Liquid Volume (Объем жидкости), Liquid Vol. Rate (Объемный расход жидкости), Crude Flow Rate (Расход потока нефти), Vapor Volume (Объем пара), Vapor Vol. Rate (Объемный расход пара), Liq. Density/Conc. (Плотность жидкости/Концентрация), Vapor Density (Плотность пара), Thickness (Толщина), Diameter (Диаметр), Length (Длина), Velocity (Скорость), Area (Площадь), Heat Capacity (Теплоемкость), Specific Heat (Удельная теплоемкость), Heat Trans. Coeff. (Коэффициент теплопереноса), Therm. Conduct (Тепло- проводность), Viscosity (Вязкость), Surf. Tension (Поверхностное натя- жение), Solubility Par. (Растворимость), Dipole Moment (Дипольный момент), Cake Resistance (Гидравлическое сопротивление), Packing DP (Перепад давления в насадочной колонне), Currency (Денежная еди- ница), Currency Factor (Денежный коэффициент) 16 17 18 19 20 21 − Cut (Вырезать) – вырезает выделенный объект и помещает его в буфер обмена; − Copy (Копировать) – копирует выделенный объект в буфер обмена; − Delete (Удалить) – удаляет выделенный объект; − Paste (Вставить) – вставляет ранее скопированную или вырезанную пиктограмму; − Swap unit (Заменить объект) – позволяет заменить выделенную пик- тограмму на другую. ChemCad выдаст предупреждение Please select a new symbol from palette (Выберите новую пиктограмму на палитре), после чего нужно стандартным образом выбрать новую пиктограмму, а затем щелкнуть мышью по пиктограмме, вместо которой нужно вставить новую; − Insert unit (Вставить объект) – позволяет вставить в выделенный поток пиктограмму аппарата. Работа с командой аналогична работе с командой Swap unit; − Select All (Выделить все) – выделяет все объекты, расположенные в рабочей области окна; − Bring to Front (Перенести на передний план) – помещает выделенный объект на передний план; − Send to Back (Поместить на задний план) – помещает выделенный объект на задний план; 22 − Flip Horisontal (Вращение объекта относительно оси Х) – выполняет поворот выделенного объекта относительно вертикальной оси; − Flip Vertical (Вращение объекта относительно оси Y) – выполняет поворот выделенного объекта относительно горизонтальной оси; − Rotate Clockwise (Поворот по часовой стрелке на 90 градусов) – выполняет поворот выделенного объекта по часовой стрелке на 90 градусов; − Rotate Conunter CW (Поворот против часовой стрелки на 90 градусов) – выполняет поворот выделенного объекта против часовой стрелки на 90 градусов; − Edit UnitOp ID (Редактирование ID номера) – выполняет редактирование ID номера выделенного объекта. В окне Enter a new unit ID or press cancel (Введите новый ID номер оборудования или нажмите отказ) надо ввести новый ID номер и нажать кнопку ОК. Невозможно присвоить уже занятый номер; − Edit Name (Редактирование имени) – позволяет ввести метку длиной не более 12 символов для выделенного объекта. В окне Enter new label or press cancel (Введите новую метку или нажмите отказ) надо ввести метку и нажать кнопку ОК; − Show ID (Показать ID номер) – отображает/скрывает ID объекта; − Redraw (Обновить) – обновляет изображение на экране. 23 24 25 26 27 28 29 Термодинамические свойства химической системы определяются заданием любых двух параметров из следующих: температура, давление и доля пара. Чтобы получить точные результаты расчетов, необходимо выбрать метод, наиболее подходящий для данной химической системы. Выбор термодинамических моделей сводится к выбору пригодных методов расчета констант фазового равновесия, энтальпии, энтропии, плотности, вязкости, теплопроводности и поверхностного натяжения смеси, состоящей из выбранных пользователем компонентов. Перечень используемых методов расчета констант фазового равновесия, энтальпии, теплофизических свойств веществ представлен в Приложении 1. 30 Меню Specifications/Edit UnitOps (Спецификации/ Редактирование Оборудования) содержит команды для задания спецификаций аппаратов: Select UnitOps (Выбор оборудования) Add UnitOps Sequence Group (Создать новую группу) View/Edit Sequence Group (Просмотр/ Редактирование группы) Remove Sequence Group (Удалить группу) 31 32 Specifications: Pressure Drops: (defaults=0) - Перепад давления (по умолчанию=0) Simulation mode - Вариант моделирования 0 Enter specifications (Ввод спецификаций) – расчет теплообменника на основе заданных пользователем спецификаций; 1 Shell and tube simulation (Моделирование кожухотрубчатого теплообменника) – ввод геометрических характеристик для выполнения моделирования программой СС-ТЕРМ; 2 Shell and tube fouling factor rating (Моделирование кожухотрубчатого теплообменника с учетом загрязнений) – расчет коэффициентов загрязнения 4 Plate exchanger fouling factor rating (Моделирование пластинчатого теплообменника) – расчет коэффициентов загрязнения 5 Double pipe simulation (Моделирование теплообменника типа труба в трубе) 6 Double pipe fouling factor rating (Моделирование теплообменника типа труба в трубе с учетом загрязнений) – расчет коэффициентов Загрязнения. Utility Option: (Вспом. опций) только для двустороннего теплообменника, для подбора расхода потока питания. 33 Enter one specification only (Введите только один параметр) Temperature Stream ID (Температура потока ID) Vapor fraction stream ID (Доля пара потока ID) для выходного потока, должна быть меньше или равно 1 Subcooling stream ID (Недогрев потока ID) температура недогрева выходного потока. Задается температура ниже температуры кипения. Superheat stream ID (Перегрев потока ID) температура перегрева выходного потока. Задается выше точки росы, положительное число. Heat Duty (Тепловая нагрузка) Задается для теплообменника с одним или двумя входными потоками. Для теплообменника с двумя входными потоками это всегда положительное число. Delta temperature specifications: (Значения допустимых температурных погрешностей:) Minimum delta temperature (Минимальная температурная погрешность Hot outlet – cold inlet и Hot inlet – cold outlet (Горячий выходной – холодный входной и Горячий входной – холодный выходной) – разности между температурами горячего и холодного потоков. Только для теплообменника с двумя входными потоками; Stream ID – stream ID (Поток ID-поток ID) – разность температур между двумя выходными потоками (задается для прямоточного теплообменника), разности температур между входным и выходным потоками двухстороннего теплообменника. Heat Transfer Coeff. and Area specification: (Значения коэффициента теплопередачи и поверхности теплообмена:) если вводить, то оба Heat Transfer Coeff. (U) (Коэффициент теплопередачи (U)) Area/shell (Пов/кожух) – площади поверхности теплообмена. 34 Misc. Settings (Необязательные параметры (установки)) Используется для задания информации по кожухам, трубам, трубному пространству и др. параметрам. Выводятся рассчитанные значения. Cost. Estimations (Стоимость оценки) приводятся значения рассчитанных стоимостных оценок. Экономические расчеты. 35 36 Для расчета парожидкостного равновесия в ChemCad используется модуль FLASH, который представляет собой обобщенную модель испарителя. 37 Вкладка Specifications (Спецификации) выбирается режим работы модуля Flash Mode (Режим испарителя) - 0 Use inlet T and P, calculate V/F and Heat Использовать входные температуру и давление, рассчитать долю пара и тепловую нагрузку; - 1 Specify V/F and P, calculate T and Heat Заданы доля пара и давление, рассчитать температуру и тепловую нагрузку; − 2 Specify T and P, calculate V/F and Heat Заданы температура и давление, рассчитать долю пара и тепловую нагрузку; − 3 Specify T and H, calculate V/F and P Заданы температура и тепловая нагрузка, рассчитать долю пара и давление. Если не задана температура, то она берется из входного потока; − 4 Specify V/F and T, calculate P and Heat Заданы доля пара и температура, рассчитать давление и тепловую нагрузку. Если не задана температура, то она берется из входного потока; − 5 Specify P and H, calculate V/F and T Заданы давление и тепловая нагрузка, рассчитать долю пара и температуру. Если не задано давление, то оно берется из входного потока; − 6 Specify P, isentropic flash Задано давление, изоэнтропийное испарение. Испарение при энтропии входного потока и заданном давлении. Если давление не задано, оно берется из входного потока; 38 − 7 Specify T, isentropic flash Задана температура, изоэнтропийное испарение. Испарение при энтропии входного потока и заданной температуре. Если температура не задана, она берется из входного потока; − 8 Specify P, water dew pt T (H20/HC) Задано давление, вычислить точку росы воды. Если не задано давление, то оно берется из входного потока; − 9 Specify T, water dew pt T (H20/HC) Задана температура, вычислить точку росы воды. Если не задана температура, то она берется из входного потока; 2 . Cost Estimation (Оценка стоимости) Задаются параметры, характеризующие конструктивные особенности аппарата и позволяющие оценить его стоимость. 39 Модуль Valve позволяет рассчитать падение давления для входного потока и изменение его свойств в адиабатических условиях с учетом фазовой сепарации. 40 Close valve completely (turn valve off) - Клапан полностью закрыт (завернут). Служит для закрытия/открытия клапана. Ввод одной спецификации: − Outlet pressure (Выходное давление); − Pressure drop (Перепад давления); − Dew point temp (Температура точки росы); − Bubble point temp (Температура точки кипения). Модуль может иметь до двух выходных потоков. Если есть второй выходной поток, то первый – пар, второй – жидкость. 41 Задание: исходя из техничекого задания, задайте известные параметры клапана (дросселя). 42 Ректификация в ChemCad представлена набором модулей: 1. Shortcut Column (SHOR) приближенного расчета ректификации; 2. TOWR Distillation Column строгого расчета ректификации и абсорбции; 3. Tower plus строгого расчета ректификации и абсорбции нефтяных смесей; 4. SCDS Column расчета ректификации с химической реакцией. 43 Широко используется для моделирования ректификационной, абсорбционной колонн как с кубом и стриппером, так и без них. 44 Вкладка General. Condenser type (Тип конденсатора) выбирается тип конденсатора: − 0 Total or no condenser Полный или нет конденсатора); − 1 Partial condenser Парциальный конденсатор; − 2 Total with water decant Трехфазный полный конденсатор со сливом воды; − 3 Partial with water decant Трехфазный парциальный конденсатор со сливом воды Другие поля: − Subcooled temp. (Температура переохлаждения) – значения температуры переохлаждения (задается только для полного конденсатора); − Top pressure (Давление вверху) – давления в конденсаторе или вверху колонны. Если давление не задано, то используется давление потока питания; − Cond pressure drop (Перепад давления в конденсаторе) – перепада давления в конденсаторе, задается как положительное число; − Colm pressure drop (Перепад давл в колонне) – перепада давления в колонне, задается как положительное число. Давление на каждой тарелке вычисляется линеаризацией изменения давления между верхом (без конденсатора) и низом колонны (включая куб, если он задан); − Reflux pump pout (Выходное давление флегмового насоса); − Bottom pump pout (Выходное давление кубового насоса). 45 No. of stages (Число тарелок) вводится значение числа тарелок, включая куб и конденсатор. Тарелки нумеруются сверху вниз. Feed stages: (Тарелки питания:) Задание номеров тарелок питания. Вводятся сверху вниз, их количество равно числу потоков питания, подводимых к колонне. Ambient heat transfer (Теплообмен с внешней средой) позволяют учесть потери/поступление тепла из/в оборудования: − Heat transfer area/stage (Площадь теплообмена на тарелку) площадь тарелки, участвующая в теплопереносе; − Heat transfer coeff. (U) (Коэф. теплопередачи); − Ambient temperature (Температура внешней среды). 46 Вкладка Specifications Здесь задаются параметры для расчета теплового и материального балансов. 47 Condenser mode: (Выбор режима конденсатора:) − -1 No condenser spec (see tray spec) (Есть конденсатор, но не заданы характеристики); − 0 No codenser (Нет конденсатора); − 1 Reflux ratio (R/D) (Флегмовое число); − 2 Condenser duty, negative (Тепловая нагрузка конденсатор, отри- цательная); − 3 Distilate temperature (Температура дистиллята); − 4 Distilate mole flowrate (Общий мольный расход дистиллята); − 5 Distilate rate of one component (Мольный расход компонента в дис- тилляте); − 6 Distilate component mole fraction (Мольная доля компонента в дистилляте); − 7 Distilate comp fraction recovery (Отношение количества одного компонента в дистилляте к его количеству в потоках питания); − 8 Distilate total fraction recovery (Отношение количества потока питания к количеству дистиллята); − 9 Two components molar flow ratio (Отношение мольных расходов 2-х компонентов в дистилляте); 48 − 10 Volume flow rate (crude flowrate) (Объемный расход дистиллята); − 11 Distilate mass flowrate (Массовый расход дистиллята); − 12 Weight fraction of component (Массовая доля компонента в дис- тилляте); − 13 Reserved for TPLS module (Зарезервирован для модуля Tower plus); − 14 Reserved for TPLS module (Зарезервирован для модуля Tower plus); − 15 Molecular wight (Молекулярная масса дистиллята); − 16 API gravity of the distilate (Удельная плотность дистиллята по стандартам Американского института нефти); − 17 Volume fraction of the component (Объемная доля компонента в дистилляте); − 18 Reflux mole flowrate (Мольный расход флегмы); − 19 Reflux mass flowrate (Массовый расход флегмы). 49 Select reboiler mode: (Выбор режима куба:) − -1 No reboiler spec (see tray spec) (Есть куб, но не заданы характеристики); − 0 No reboiler (Нет куба); − 1 Vapor/Bottoms mole flow ratio (V/B) (Паровое число); − 2 Reboiler duty, positive (Тепловая нагрузка куба, положительная); − 3 Bottom product temperature (Температура куба); − 4 Bottom mole flowrate (Общий мольный расход кубового остатка); − 5 Bottom mole rate of one component (Мольный расход одного компонента кубового остатка); − 6 Bottom component mole fraction (Мольная доля компонента в кубовом остатке); − 7 Bottom comp fraction recovery (Отношение количества компонента в кубе к его количеству в потоках питания); 50 − 8 Botton total fraction recovery (Отношение расхода потоков пита- ния к расходу кубового продукта); − 9 Two components molar flow ratio (Отношение мольных расходов двух компонентов в кубе); − 10 Volume flowrate (crude flowrate) (Объемный расход кубового остатка); − 11 Botton mass flowrate (Массовый расход кубового остатка); − 12 Weight fraction of component (Массовая доля компонента в ку- бовом остатке); − 15 Molecular weight of bottom product (Молекулярная масса кубо- вого остатка); − 16 API gravity of bottoms (Удельная плотность кубового остатка по стандартам Американского института нефти); − 17 Volume fraction of component (Объемная доля одного компонен- та кубового остатка). 51 Если в колоне присутствует боковой отбор продукта, то в области Side Product Specifications (Спецификации бокового продукта) для каждого отбираемого потока задаются Stage (Тарелка) – номер тарелки отбора, Side product mode (Режим бокового отбора) и Specification (Спецификация). 52 Режимы бокового отбора (side product mode) 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 (отношение мольного расхода жидкости к мольному расходу питающего потока) Liquid Mass/ Feed Mass (отношение массового расхода жидкости к массовому расходу питающего потока) Vapor Mole/ Feed Mole (мольный расход пара к мольному расходу питающего потока) Vapor Mass/ Feed Mass (массовый расход пара к массовому расходу питающего потока ) 53 Вкладка Convergence (Сходимость) 54 Estimates (Оценки) Вкладка Initialization (Инициализация) содержит начальные оценки для расчета ректификации: − 0 Use simple estimations (Использовать простые оценки) – Для этого требуется минимум входной информации (расход дистиллята, расход флегмы и т. д.); − 1 Reload column profile (Использование полного профиля ко- лонны) – в качестве исходной точки при расчете модели используется профиль колонны, вычисленный в предыдущем расчете. Число тарелок и компонентов должно оставаться тем же, что и в базовом варианте; − 2 Temp. profile only (Использование только температурного профиля); − 3 Temp.&vapor profile (Использование профиля температуры и расхода пара); − 4 Temp., vapor, liquid profile (Использование профиля темпера- туры, пара, жидкости); − 5 Temp., vapor, liquid, pres (Использование профиля температуры, пара, жидкости и профиля давления); − 6 Auto estimation (Автоматическое задание оценок) – используются оценки, заложенные в модели. 55 Estimates (оценки) в эти поля можно задать оценки, если они известны: − Dist. rate (Расход дистиллята) – оценку расхода дистиллята. Ее рекомендуется задавать в мольных единицах; − Reflux rate (Расход флегмы) – оценку расхода флегмы. Также вводится в мольных единицах; − T top (Т наверху) – температуры в верхней части колонны. Задается оценочная температура конденсатора или верхней тарелки; − T bottom (Т внизу) – температуры в нижней части колонны. Задается оценочная температура куба или последней тарелки; − T 2 (ovhd) – температуры на тарелке 2. Задается, если существует большая разность температур между конденсатором и верхней тарелкой. В соответствующих полях Side product estimations (Оценки бокового продукта) задаются оценки мольных расходов продуктов отбора. 56 Convergence Parameters (Параметры сходимости): − Iterations (Итерации) – максимальное число итераций; − Tolerance (Погрешность) – значение допустимой погрешности, по умолчанию 0.001; − Damping factor (Демпфирующий фактор) – значение демпфирующего коэффициента для модели константы фазового равновесия. Для сильно неидеальных химических систем рекомендуется задавать отношение меньше 1; − Pressure profile (Профиль давления) – способ задания перепада давления в колонне: − Specify pressure drop (Задать перепад давления по колонне); − Specify pressure profile (Задать профиль давления); − Use tray column rating (Использовать расчет размеров тарелочной колонны); − Use packed column rating (Использовать расчет размеров насадочной колонны). 57 Stage Efficiency (Эффективность тарелок) задается эффективность тарелок по Мерфи для тарелочной колонны. -Tray efficiency profile (Профиль эффективности тарелок) – задание профиля: − 0 No efficiency profile (Не используется профиль эффективности); − 1 Tray efficiency (Профиль эффективности для тарелок); − 2 Comp/Tray efficiency (Профиль эффективности для тарелок по компонентам). В области Termosyphon Reboiler (Ребойлер-термосифон) в поле Vapor fraction (Доля пара) задается доля пара, выводимая из термосифона. На расчет дистилляции параметр не влияет. Опция Water Quench (Подача воды) – признак подачи воды. Calculated results (Вычисленные величины) содержит значения: − Сondenser duty (Нагрузка конденсатора) − Rebolier duty (Нагрузка куба) − Reflux mole (Расход флегмы в мольных единицах) − Reflux mass (Расход флегмы в массовых единицах) − Reflux ratio (Флегмовое число) 58 Вкладка General содержит схожие списки и поля с TOWR Distillation Column. (смотри слайды 45-46) 59 Список Simulation model (модель расчета ректификации): − Regular VLE model (Обычная модель парожидкостного равновесия); − Packed column mass transfer (Модель массопереноса насадочной колонны) модель насадочной колонны с расчетом диффузии и общих коэффициентов массопереноса; − Tray column mass transfer (Модель массопереноса тарелочной колонны) модель тарелочной колонны с расчетом диффузии и общих коэффициентов массопереноса. Опция Check here for reactive distillation (Отметить для дистилляции с химической реакцией) используется для моделирования ректификации, осложненной химической реакцией. Область Optional three phase control (Учитывать наличие трех фаз) служит для учета наличия трех фаз на отдельных стадиях разделения: − Three phase stage from (Начальная тарелка с тремя фазами); − Three phase stage to (Конечная тарелка с тремя фазами). 60 Вкладка Specifications (Спецификация) 61 Список Condenser mode (Выбор режима конденсатора). Номера 0-9 такие же, как TOWR Distillation Column, остальные: − 10 Distillate mass flowrate (Массовый расход в дистилляте); − 11 Distillate comp. mass flowrate (Массовый расход компонента в дистилляте); − 12 Distillate comp. mass fraction (Массовая доля компонента в дистилляте); − 13 Distillate std liquid volume rate (Объемный расход жидкости в дистилляте при стандартных условиях); − 14 Reflux mole flowrate (Мольный расход флегмы); − 15 Reflux mass flowrate (Массовый расход флегмы); − 16 Reflux mole/feed mole (R/F) (Мольный расход флегмы/ Моль- ный расход питания); − 17 Reflux mass/feed mass (R/F) (Массовый расход флегмы/ Массо- вый расход питания). 62 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). Область Optional Tray Specification (Дополнительные специфика- ции тарелки) может использоваться для управления работой колонны. Опции области выполняют следующее воздействие на колонну: «Необходимо подобрать такое значение варьируемой переменной, при котором значение контролируемой переменной будет равным константе». 63 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 Tray (Тарелка), тогда в поле Tray (Тарелка) задается номер тарелки; − 1 Distillate (Дистиллят), Список Variable (Переменная) указывается какой параметр нужно выбрать для контролируемой переменной: − 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 в станд. условиях); − 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 компонента в жидкой фазе при стандартных условиях); − 8 Component mole fraction (Мольная доля компонента); − 9 Component mass fraction (Массовая доля компонента); − 10 Component std liquid vol fraction (Объемная доля компонента в жидкой фазе при стандартных условиях). 64 Далее для контролируемой переменной необходимо выбрать фазовое состояние в списке Phase (Фаза): − 0 Liquid (Жидкость); − 1 Distillate (Пар); В поле is equal to specify value of (будет равным) указывается числовое значение, которого должна достигнуть контролируемая переменная. 65 Настройки сходимости модели задаются на вкладке Convergence, опции которой аналогичны опциям на вкладке Convergence модуля TOWR Distillation Column. На вкладках Cost Estimation 1(Оценка стоимости) и Cost Estimation 2 представлены опции для оценки стоимости ряда конструктивных элементов тарельчатых и насадочных колонн, конденсатора, кипятильника. 66 Ввод данных произвести самостоятельно, согласно техническому заданию. 67 Run/Convergence (Расчет/Сходимость) 68 Take a snap shot before running flowsheet (Выполнить предварительное сохранение среза перед расчетом схемы) сохраняет рассчитываемые параметры всех потоков аппаратов схемы. После выполнения расчета их можно восстановить командой Specifications/Load last snap shot (Загрузить последний срез). Область Recycle Convergence Methods (Методы сходимости рециклов) Convergence Method: метод Direct substitution (Простой итерации), метод Wegstein (Вегстейна) и Dominant Eigenvalue (DEM) (Доминирующего собственного значения). For Wegstein method only: (Только для метода Вегстейна:) задаются соответственно Wegstein lower bound (Нижняя граница) и Wegstein upper bound (Верхняя граница) – нижний предел (по умолчанию уста-новлено значение -5.0) и верхний предел для параметра q. Чем более отрицательно q, тем больше ускорение. Если сходимость расчета рецикла монотонная, то нижняя граница для q может быть от –10 до –50. 69 For DEM method only: (Только для метода DEM:) указывается DEM damping factor (Демпфирующий фактор DEM) – коэффициент затухания. Демпфирующий фактор должен изменяться в пределах от 0 до 1. По умолчанию он равен 0.7. Для ускорения сходимости в методе Вегстейна и метода доминирующего собственного значения необходимо задать Speed up frequency (Частоту ускорения). Величина этого параметра, равная по умолчанию 4, означает, что ускорение по методу доминирующего собственного значения будет использовано на каждой четвертой итерации, а на остальных итерациях будет приниматься шаг по простой итерации. Recycle Tolerances (Погрешности рециклов) − Flow rate (Расхода компонента); − Temperature (Температуры); − Pressure (Давления); − Vapor fraction (Доли пара); − Enthalpy (Энтальпии). 70 Flash calculations (Расчете испарения) в списке Flash algorithm: (Алгоритм расчета испарения:) выбирается алгоритм расчета для Normal (Обычных) смесей или Electrolyte (Электролитов). Далее задаются параметры: − Flash damping factor (Демпфирующий фактор испарения) – коэффициент затухания для расчета величин констант равновесия. По умолчанию для нормальных систем установлено значение 1.0; − Flash tolerance (Погрешность) – допустимая погрешность при расчете испарения (по умолчанию установлено значение 1.0е-005); Список Calculation sequence (Последовательность расчета) выбирается метод, применяемый для построения последовательности расчета: − Sequential (Последовательный) – последовательный расчет (установлен по умолчанию). В этом случае последовательность расчета модулей аппаратов схемы совпадает с направлением материальных потоков. Если в схеме присутствуют рециклы, то они будут рассчитываться до тех пор, пока не будет достигнута требуемая точность; -AutoCalc (автоматический расчет) – расчет по алгоритмам программы; -Simultaneous modular (одновременной модуляр) Список Steady State/Dynamics (Статическое/Динамическое) выбирается моделируемый режим. 71 Список Flow/Pressure Conversion (Преобразования Расхода/Давления) выбирается режим, требуемый для работы элемента NODE. В том случае, если такой элемент в схеме не используется, выбирается No conversion (Без преобразований). Опции: Для вывода показателей сходимости на каждой итерации назначается опция Display trace window (Отображать трассировку). Опция Generate run history (Создать протокол моделирования) используется для запоминания информации, выводимой на экран во время выполнения расчета и просмотра этой информации. Для запрета вмешательства пользователя в ход моделирования используется опция Disable user interaction during simulation (Блокировать пользовательское вмешательство при моделировании). Refresh data boxes after each run (Обновлять блоки данных после каждого расчета) Опции Refresh data boxes after each iteration (Обновлять блоки данных после каждой итерации) позволяют обновлять информацию на PFD-диаграмме по окончанию расчета либо после каждой итерации соответственно. Опция Run one time step for dynamic simulation (Выполнить один шаг по времени для динамического моделирования) используется при расчете динамического режима системы. Для продолжения моделирования используется кнопка . 72 Опции: Опция Allow dynamic editing anytime (Редактирование динамических данных в любом случае) даже в том случае, если после моделирования динамического режима время и характеристики процесса не установлены в стартовое значение. Поле OTS real time scale (Коэффициент реального времени) служит для указания коэффициента, переводящего единицу времени моделирования в единицы реального времени при расчете динамических режимов. 73 Самостоятельно задать параметры сходимости, согласно техническому заданию. 74 Вызывается командой Run/Run Варианты моделирования технологической схемы: Run All (Полный расчет) – рассчитывает все оборудование технологической схемы. При этом ChemCad в первую очередь проверяет все данные перед началом расчетов. Может выдавать как предупреждения, так и сообщения об ошибках в окне (см. рис.). Щелчок по кнопке Yes позволит начать расчет, невзирая на полученные предупреждения. Последовательность расчета модулей оборудования определяется программой автоматически. Расчет не будет выполняться до тех пор, пока не будут устранены причины этих ошибок. 75 − Run Selected Unit Ops (Расчет выбранного оборудования) – выполняет расчет одной или более единиц выбранного оборудования. − С командами Add Unit Op Sequence Group (Добавить оборудование в группу), View/Edit Sequence Group (Просмотр/Редактирование группы), Remove Sequence Group (Удалить группу) работают аналогично таким командам меню Specifications/Unit Ops. Run/Recycles (Расчет/Рециклы) – позволяет выбрать аппараты, включенные в рециклы, и рассчитать их. По окончании расчета рециклов ChemCad выдаст окно с сообщением о результатах расчета. Если расчет всех рециклов сошелся, выводится сообщение Recycle calculations has converged (Расчет рециклов сошелся). Если расчет хотя бы одного из рециклов не сошелся, выводится сообщение Recycle calculations did not converge (Расчет рециклов не сходится). 76 1. Выполнить моделирование всей технологической схемы. Проанализировать полученные данные. 2. Изменить данные для колонны 5,введя для кубового продукта долю пропана 1%. 3. Для использования конечных результатов последнего моделирования в качестве начального приближения на вкладке Сходимость выставить профиль инициализации (Initialization)– перезагрузка профиля колонны. Проанализировать полученные результаты. 77 Эта команда используется для просмотра всех данных моделирования. Set flow Units (Размерности расхода) – выбор размерностей расхода, которые будут выдаваться при формировании отчетов. Stream Compositions (Составы потоков) выводит на экран подменю с различными командами для просмотра составов потоков технологической схемы: − Select Streams (Выбор потоков) позволяет задать один или более потоков для просмотра на экране. Выбор потоков выполняется аналогично выбору, описанному ранее для команды Spesifications/Select Streams (Спецификации/Выбор потоков); - Add Stream Group (создать группу потоков), а также редактировать и удалить группу. − All Streams (Все потоки) – выводит на экран составы всех потоков технологической схемы; − Feed Streams (Потоки питания) – позволяет просмотреть составы только потоков питания технологической схемы; − Product Streams (Потоки продуктов) – выбирает для просмотра только продуктовые потоки; − Unit Streams (Потоки единицы оборудования) – выводит на экран только те потоки, которые связаны с выбранной единицей оборудования. 78 Команда Stream Properties (Свойства потоков) выводит на экран подменю с различными командами для просмотра свойств потоков. - Select Properties (Выбрать Свойства) позволяет выбрать нужные свойства потоков, которые будут выводиться при просмотре. Далее идут меню аналогично подменю Stream Compositions Остальных команд меню: − UnitOps (Оборудование) – вывести исходные данные и рассчитанные величины для одной или более выбранных единиц оборудования; - spec sheet (Лист спецификации) – вывод информации по выбранному обороруванию (или все оборудование all units) в программу Excel - Distillation (Дистиляция ) – вывод параметров оборудования колонны (возможно посмотреть параметры каждой тарелки) 79 - Tower Profiles (Профили по колонне) – вывести профиль ректификации для выбранной колонны: число стадий разделения, постадийные профили температуры, давления, расходов жидкости и пара, расход питания, выход продукта, тепловую нагрузку кипятильника и конденсатора, характеристики потоков питания колонны, расход, нагрузку циркуляционного насоса; − Tray Compositions (Составы на тарелках) – вывести для каждой стадии разделения для каждого компонента значения температуры, давления, состава жидкости и пара, константы равновесия; − Tray Properties (Свойства на тарелках) – вывести транспортные свойств жидкости и пара для указанных ступеней выбранной ректификационной колонны; − Column Mass Transfer (Коэффициенты массопереноса) – для модулей дистилляционной колонны или экстрактора, в том случае, если выбрана модель расчета модуля Mass transfer, вывести потарелочно сведения о коэффициентах модели массопереноса; − Topology (Топология) – вывести топологическую матрицу процесса. Информация приводится в виде двух таблиц, в одной дается сводка по аппаратам с указанием входных (положительные номера) и выходных потоков (отрицательные номера) каждого аппарата, в другой – сводка по потокам, с указанием, из какого оборудования поток выходит (столбец From) и в какое поступает (столбец To); − Thermodynamics (Термодинамика) – вывести список выбранных для задания: компонентов; текущих моделей расчета равновесия, энтальпии, транспортных свойств; значений параметров бинарного взаимодействия веществ; 80 − Batch Results (Результаты периодического процесса) – для периодического реактора выдать результаты моделирования; − Particle size distribution (Расчет размеров частиц) выдает отчет по расчету размеров частиц компонентов, состояние которых было задано как твердое в команде Thermophysical/Pick solids; − Mass and Energy Balances (массовый и энергетический баланс) - Consolidated Report (объединённый отчет ) позволяет сформировать и вывести общий отчет о выбранных компонентах, оборудовании, потоков. Результаты просмотра можно сохранить в файле формата doc, выполнив команду Файл/Сохранить). 81 Для графического изображения результатов моделирования используются команды меню Plot (График). С помощью этих команд можно вычертить профили по колоннам, изменения свойств потоков и диаграммы парожидкостного равновесия. Построение кривых равновесия (TPXY). Команда позволяет получить кривую равновесия TPXY (температура, давление, состав). Она используется для анализа взаимодействия компонентов и для проверки равновесных данных. Enter components of interest (Задание интересующих компонентов) выбор тех соединений, которые составят смесь. Для задания третьего компонента используется список Third Component, где можно задать количество компонента Mole frac. (Мольная фракция). Управление отображением на графике третьего компонента проводится опциями Show XY as actual composition (Отобразить указанную смесь), Show XY excluding 3rd component (Отобразить, исключив 3-й компонент). На диаграмме будут отображаться графики только для первого компонента, количество второго компонента можно рассчитать, исходя из материального баланса. 82 83 В списке Mode (Режим) − 0 Constant pressure (0 Фиксированное давление); − 1 Constant temperature (1Фиксированная температура). В зависимости от выбранного выше режима в поле Specify Pressure (Значение давления) вводится значение давления, а в поле Estimation temperature (Оценка температуры) начальное приближение температуры. Число точек, выводимое на графике, задается в поле No. of points (Число точек). В поля X mol frac. from/ X mol frac. from to (Интервал мольных долей от/до) вводится интервал значений мольных долей, для которого будет построен график. Можно выбрать любой интервал, лежащий между нулем и единицей. Область Display options (Параметры диаграммы) предназначены для управления выводом данных на диаграмму. Выбор размерностей величин, отображаемых на графике, выполняется в списке X axis units (Размерность осей): − Mole fractions (Мольные доли) (принято по умолчанию); − Weight fractions (Весовые доли). Следующие опции позволяют подключить или отключить вывод соответствующей информации: − Display text report (Отобразить отчет в текстовом виде) – вывод отчета в текстовом виде в редакторе Word Pad; − Plot XY (отобразить график ХY) – вывод графиков для содержания первого компонента в паровой и жидкой фазе; − Plot experimental data in XY (Отобразить экспериментальные данные) – отображение на графике точек необработанных экспериментальных данных; − Plot TXY diagram (Графики температуры и XY) – кроме графика XY вывести графики изотерм для первого вещества, если выбрана постоянной температура; либо изобары первого вещества, если постоянно давление. − Plot activity coefficient (Отобразить график изменения коэффициента активности); − Plot fugacity coefficient (Отобразить график изменения коэффициента фугитивности); - Show unconverged TPXY points (Показать точки TPXY, которые не сошлись) 84 1. Выполнить просмотр свойств: массовый расход потока, массовый расход паровой и жидкой фаз, молекулярный вес, энтальпию, массовые доли компонентов потоков 3,4,6 при текущих условиях процесса. Сохранить отчет. 2. Выполнить просмотр составов потоков питания и продуктовых потоков. Сохранить файл. 3. Построить температурный профиль для стабилизатора конденсата. Сохранить профиль колонны. 85 |