Відомо, що роль нафти в сучасному світі винятково важлива, оскільки в основі всіх галузей виробництва лежить енергетика. Нафта це рідка речовина, що добувається з надр землі і використовується при виробництві палива
 Скачать 3.26 Mb.
|
|
Aspen Technologies випускає пакет програм AspenONE V8.7, призначений для підвищення ефективності виробництва, а також проектування і моделювання технологічних процесів. Для моделювання технологічних процесів виділено 2 продукта: Aspen Hysys і Aspen Plus. Aspen Hysys являє собою програмний пакет, призначений для моделювання в стаціонарному режимі, проектування хіміко-технологічних виробництв, контролю продуктивності обладнання, оптимізації та бізнес-планування в галузі видобутку та переробки вуглеводнів та нафтохімії. Особливості Hysys:
Додаткові модулі розширюють стандартні можливості Hysys. Завдяки відкритій архітектурі Hysys в якості додаткових модулів виступають як власні програми AspenTech, так і програми компаній-партнерів. Додаткові модулі дозволяють налаштувати Hysys з урахуванням специфіки конкретного виробництва. Для розрахунку і моделювання нафтохімічних процесів, Hysys може бути оснащений додатковими модулями: для моделювання в динамічному режимі - Aspen Hysys Dynamics, для розрахунків потоків нафти і колон АВТ - Aspen Hysys Crude і для розрахунку основних установок, застосовуваних у нафтопереробці - Aspen Hysys Petroleum Refining. Aspen Plus являє собою програмний пакет, призначений для моделювання в стаціонарному режимі, проектування технологічних процесів, контролю продуктивності, оптимізації та бізнес-планування в галузі хімії, тонкого органічного синтезу, нафтохімії та металургії. Aspen Plus містить в собі велику базу даних за фізико-хімічними властивостями речовин, моделі одиниць обладнання, а також можливості створення звітів, розробки користувальницьких моделей і спеціалізовані моделі. Система Aspen Plus дає можливість термодинамічного моделювання роботи різноманітних установок. Aspen Hysys і Aspen Plus входять до складу так званого модуля проектування AspenONE Engineering - інтегрованого набору програмних продуктів, розробленого спеціально для впровадження передового інженерного досвіду, а також з метою оптимізації та автоматизації вирішення інженерних завдань на рівні окремої установки і всього підприємства, і тому він найбільше підходить для розробки систем управління нафтопереробкою. 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:
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
Позначення:
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 Створення середи моделювання Завдання потоків Для створення потоку сирої нафти створимо матеріальний потік (Material Steam) і назвемо його Raw Crude. Задамо його параметри:
Для того, щоб інші незаповнені поля (позначені
Після зазначення складу потоку автоматично розраховуються інші параметри:
Близько 28% нафти, котра надходить, при даному тиску перебуває в паровій фазі (Vapor Phase), інша частина – у рідкій (Aqueous Phase). Об'ємна витрата (Std Ideal Liq Vol Flow) – 662,5 м3/год. Аналогічно створимо інші потоки з параметрами, зазначеними в таблицях 1 і 2 (Додаток А) ?. Встановлення окремих блоків До складу схеми входять такі основні вузли:
Установка сепаратора Для встановлення сепаратора необхідно додати в PFD сепаратор  . У параметрах сепаратора вказується вхідний потік (Inlet) - Raw Crude, а також створюються потоки «Пар» - PreFish Vap та «Рідина» - PreFish Liq.Установка пічки Для установки печі необхідно додати в PFD піч  . У параметрах печі вказується вхідний потік (Inlet) - PreFlsh Liq і вихідний - Hot Crude, а також задається тиск 69 кПа. Для підігріву печі необхідно задати енергетичний потік (Energy Stream) - Crude Duty. Для нього встановимо значення потоку тепла (Heat Flow) – 18,4·107 кДж/год.Установка змішувача Для установки змішувача додамо в PFD змішувач  . У параметрах міксера вказуються вхідні потоки (Inlet) – Hot Crude й 2 і вихідний – 1. Опорний потік 1 має параметри, зазначені в таблиці 1 (додаток А).Установка колони Створюємо в PFD колону  . Для її інсталяції необхідно задати ряд параметрів:
Далі задаються тиски в конденсаторі та ребойлері: Condenser Pressure - 135.8 кПа, Condenser Pressure Drop - 62.05 кПа, Reboiler Pressure Drop - 0 кПа, Reboiler Pressure - 0 кПа, і розрахункові температури: у конденсаторі (Optional Condenser Temperature Estimate) - 37.78 ºС, лігроіну (Optional Top Stage Temperature Estimate) - 121.1 ºС, і в ребойлері (Optional Reboiler Temperature Estimate) - 371.1 ºС. Флегмове число задаємо 1. Встановлена колона зображена на рис. 2.6.  Рисунок 2.6 – Инсталяція ректифікаційної колони Встановлення бічних стріпінгів Гасовий стрипінг На вкладці Side Ops настроювань колони додаємо стрипінг відбору гасу, назвемо його Kero_SS. Так виглядає вікно налаштувань стрипінгу:  Рисунок 2.7 – Налаштування гасового стрипінгу Дизельний і газойльовий стрипінги Аналогічно задаємо параметри відбору дизеля і газойля. Таблиця 2.2 - Параметри для завдання стрипінгів
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||