Худович И.М. Современные системы автоматизированного моделирован. Уо Полоцкий государственный университет современные системы автоматизированного моделирования химикотехнологических процессов
 Скачать 1.72 Mb.
|
|
ФОРТРАН с использованием заданных переменных и констант. При этом можно ис- пользовать обычные математические операторы и встроенные функции: ABS(x) Абсолютное значение DIM(x) Положительная разница EXP(x) Экспонента e INT(x) Усечение LOG(x) Натуральный логарифм LOG10(x) Десятичный логарифм MIN(x,y,...) Минимальное значение MAX(x,y,...) Максимальное значение 102 MOD(x,y) Остаток NINT(x) Округление SQRT(x) Квадратный корень SIN(x) Синус (радиан) COS(x) Косинус (радиан) TAN(x) Тангенс (радиан) ASIN(x) Арксинус (радиан) ACOS(x) Арккосинус (радиан) ATAN(x) Арктангенс (радиан) SINH(x) Гиперболический синус COSH(x) Гиперболический косинус TANH(x) Гиперболический тангенс Любая написанная в данном поле программа должна заканчиваться оператором Return (Возврат) Для подсчета прибыли в рассматриваемой задаче может использо- ваться программа следующего вида (рис. 5.2.3): R(1) = ABS(P(1))*C(1) затраты на охлаждение дистиллята R(2) = P(2)*C(2) затраты на нагрев куба R(3)=P(3)*C(3) стоимость верхнего продукта R(4)=P(4)*C(4) стоимость нижнего продукта R(5)=R(3)+R(4) суммарная стоимость продуктов R(6)=R(5)-(R(1)+R(2)) условная прибыль RETURN Рис. 5.2.3. Создание расчетной процедуры в калькуляторе программы PRO/II 103 Таким образом, в данном примере целевой функцией оптимизации яв- ляется результирующая переменная R(6) и именно она указывается в соот- ветствующем поле рабочего элемента Optimizer (Оптимизатор). Кроме того, в поле Objective (Цель) необходимо выбрать пункт Maximize (рис. 5.2.4), что соответствует максимизации прибыли при подборе тарелки питания. Рис. 5.2.4. Главное окно оптимизатора в программе PRO/II Для проведения оптимизационного расчета используется команда Run. Ниже приведена часть отчета программы PRO/II (способы вывода отчета см. п. 4.1), описывающая положение сырьевых и продуктовых по- токов колонны. FEED AND PRODUCT STREAMS TYPE STREAM PHASE FROM TO LIQUID PCT FLOW RATES HEAT RATES TRAY TRAY FRAC KG-MOL/HR M*KJ/HR ----- ------------ ------ ---- ---- ------ ---- ------------ ------------ FEED FD LIQUID 12 1.0000 74.3 9.56 0.0673 LIQUID 13 1.0000 25.7 3.31 0.0233 PROD OV LIQUID 1 3.88 0.0337 PROD BT LIQUID 21 8.99 0.2507 Как видно из результатов расчета, условная максимальная прибыль, при принятых к расчету спецификациях качества продуктов, будет достиг- нута в случае порционной подачи сырья на 12 и 13 тарелку колонны. При этом большая часть сырья (74,3 % мас.) должна подаваться на 12 тарелку. Ключевой файл данного примера приведен в приложении к данным методическим указаниям. Примечание: ключевой файл программы PRO/II в кодировке ASCII (созданный, например, путем помещения информации из Приложения в текстовый редактор «Блокнот» с последующим сохранением и изменением расширения файла с .txt на .inp) может быть использован для импорта в нее исходных данных рассмотренного примера (команда меню File/Import). 104 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В заключение стоит отметить, что все имеющиеся программные про- дукты, несмотря на свою универсальность, никогда не заменят инженера- химика-технолога, являясь только средством ускорения технологических расчетов. Их грамотное применение невозможно без творческого участия специалиста с глубоким знанием процессов и аппаратов и химической тех- нологии в целом. С другой стороны, очевидно, что в настоящее время компетентный инженер-химик-технолог обязан владеть навыками работы хотя бы в одной программе автоматизированного моделирования химико-технологических процессов. Благодаря единым методам расчета и в целом схожести их ар- хитектуры переориентация специалиста с одной системы моделирования на другую несложна. Владение современными УМП не только повысит профессиональный уровень инженера, но и позволит ему более уверенно чувствовать себя на рынке труда. Aspen Plus ®, HYSYS® зарегистрированные товарные знаки Aspen Technology, Inc. PRO/II ® – зарегистрированный товарный знак SimSci- Esscor. HTRI ® – зарегистрированный товарный знак Heat Transfer Research Inc. ChemCad ® – зарегистрированный товарный знак ChemStations, Inc. VMGSim ®, VMGThermo® – зарегистрированные товарные знаки Virtual Materials Group. COCO ®, COFE® – зарегистрированные товарные знаки AmsterCHEM. 105 ЛИТЕРАТУРА 1. Волин Ю., Островский Г. Второй фронт ХТС // The Chemical Journal / Ю. Волин, Г. Островский. – 2002.– № 1. – С. 50 – 53. 2. Безверхов, М. Что такое технология COM. [Электрон. ресурс]: Сборник статей. - Режим доступа: http://www.developing.ru/com/index.html. 3. Технология переработки природного газа и конденсата : справоч- ник: В 2 ч. – М. : ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002 – Ч. 1. – С. 137. 4. Perry, R. H., Green, D. W. Perry's Chemical Engineer's Handbook / R. H. Perry, D. W. Green. – The McGraw-Hill Companies, Inc., 1999. 5. Рид, Р., Праусниц, Дж., Шервуд, Т. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд ; пер. с англ. – 3-е изд. – Л. : Наука, 1982. – 401 с. 6. J. C. de Hemptinne and E. Benar Thermodynamic Modeling of Petroleum Fluids // Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP, Vol. 61 (2006), No. 3. 7. PRO/II Component and Thermophysical Properties Reference Manual/ A.Champagnie, J.Cunningham, A.Harvey, etc. – Simulation Sciences Inc., 1994. 8. PRO/II Unit Operations Reference Manual / M.Bagajewicz, R.Bondy, B.Cathcart, etc. – Simulation Sciences Inc., 1994. 9. Получение оптимальных проектных решений и их анализ с ис- пользованием математических моделей : учеб. пособие / Ю. В. Литовка. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. – 160 с. 106 ПРИЛОЖЕНИЕ $ Generated by PRO/II Keyword Generation System TITLE PROJECT= STAB, PROBLEM=OPT, USER=USER, DATE=SEP07 PRINT INPUT=ALL, PWRATE, STREAM=ALL, RATE=WT, PERCENT=WT DIMENSION SI, TEMP=C, STDTEMP=0, STDPRES=101.325 SEQUENCE SIMSCI CALCULATION RVPBASIS=APIN, TVP=37.778 COMPONENT DATA LIBID 1,C2/2,C3/3,IC4/4,NC4/5,IC5/6,NC5/7,NC6/8,NC7/9,NC8/10,NC10 THERMODYNAMIC DATA METHOD SYSTEM=GS, SET=GS01 STREAM DATA PROPERTY STREAM=FD, TEMPERATURE=40, PRESSURE=767, PHASE=M, & RATE(WT)=1000, COMPOSITION(WT)=1,1/2,5/3,100/4,100/5,150/ & 6,175/7,214/8,120/9,85/10,50, NORMALIZE UNIT OPERATIONS COLUMN UID=STAB, NAME=STABILIZER PARAMETER TRAY=21,IO FEED FD,5 PRODUCT OVHD(WT)=OV,270, BTMS(M)=BT, SUPERSEDE=ON CONDENSER TYPE=BUBB, PRESSURE=700 DUTY 1,1/2,21 PRINT PROPTABLE=PART, DIAGRAM ESTIMATE MODEL=CONVENTIONAL PRESSURE 1,700/2,750/21,785 SPEC STREAM=OV,PCT(WT), COMP=1,6,WET, VALUE=99.9 SPEC STREAM=BT, TVP(KPA), VALUE=80 VARY DUTY=1,2 CALCULATOR UID=CA1 CONSTANT 1,5000/2,10000/3,10/4,7 DEFINE P(1) AS COLUMN=STAB, DUTY(1,KJ/HR) DEFINE P(2) AS COLUMN=STAB, DUTY(2,KJ/HR) DEFINE P(3) AS STREAM=OV, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET DEFINE P(4) AS STREAM=BT, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET PROCEDURE R(1) = ABS(P(1))*C(1) R(2) = P(2)*C(2) R(3)=P(3)*C(3) R(4)=P(4)*C(4) R(5)=R(3)+R(4) R(6)=R(5)-(R(1)+R(2)) RETURN OPTIMIZER UID=OPT1, NAME=OPTIMIZER VARY ID=VARY_4, COLUMN=STAB, FTRAY(1), MINI=2, MAXI=20, & STEPSIZE=1 OBJECTIVE CALCULATOR=CA1, R(6), MAXIMIZE OPTPARAMETER IPRINT=ALL, DPRINT=ALL, OPRINT=HIST PUMP UID=P1 FEED BT PRODUCT M=BT1 OPERATION EFF=90, PRESSURE=1000 END 107 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................... 1 1. ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВА- НИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕФТЕХИМИИ И НЕФТЕПЕРЕРАБОТКЕ ....................................................................................................... 2 2. ОБЗОР ПАКЕТОВ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ..................................................................... 5 3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ХИМИКО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОМОЩИ УНИВЕРСАЛЬНЫХ МОДЕЛИРУЮЩИХ ПРОГРАММ ...................................................................................... 17 3.1. Стандарт Cape-Open. Взаимодействие моделирующих программ различных разработчиков .................................................................................................................... 17 3.2. Состав универсальных моделирующих программ .................................................. 21 3.2.1. Термодинамические данные по чистым компонентам ........................................ 22 3.2.2. Средства представления и анализа свойств нефтей и газовых конденсатов ...................................................................................................... 22 3.2.3. Методы расчета термодинамических свойств ...................................................... 23 3.3. Общая последовательность действий при создании модели ХТП в специализированном ПО ............................................................................................... 33 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТИПОВЫХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ И НЕФТЕХИМИИ ПРИ ПОМОЩИ ОСНОВНЫХ ПАКЕТОВ МОДЕЛИРУЮЩИХ ПРОГРАММ ...................................................................................... 34 4.1. Краткое руководство и пример использования УМП PRO/II ................................ 35 4.2. Краткое руководство и пример использования УМП HYSYS ............................... 53 4.3. Краткое руководство и пример использования УМП ChemCad ............................ 70 4.4. Сравнительный анализ результатов расчета в различных УМП ........................... 86 5. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ В НЕФТЕПЕРЕРАБОТКЕ .............................. 88 5.1. Общие сведения .......................................................................................................... 88 5.2. Реализация задачи оптимизации при помощи УМП .............................................. 90 ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................................... 104 ЛИТЕРАТУРА ...................................................................................................................... 105 ПРИЛОЖЕНИЕ .................................................................................................................... 106 108 Учебное издание Составитель Игорь Михайлович Худович СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕФТЕПЕРЕРАБОТКЕ И НЕФТЕХИМИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по курсу «Применение ЭВМ в химической технологии» для студентов специальности 1-48 01 03 Редактор Ю. М. Казакевич Подписано в печать 07.02.08. Формат 60 ×84 1/16. Гарнитура Таймс. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 6,27. Уч.-изд. л. 6,12. Тираж 100 экз. Заказ 168. Издатель и полиграфическое исполнение: Учреждение образования «Полоцкий государственный университет» ЛИ 02330/0133020 от 30.04.04 ЛП № 02330/0133128 от 27.05.04 211440, г. Новополоцк, ул. Блохина, 29 |