Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
теплообмен в многопоточных теплообменниках;
химические процессы в реакторах (в том числе стехиомет-рический, с минимизацией энергии Гиббса, равновесный, полного вытеснения и смешения);
процессы в экстракторах жидкость - жидкость;
процессы с твердой фазой (кристаллизаторы, центрифуги, фильтры, сушилки и т.д.).
Часто в моделирующих системах имеются средства для написания несложных программ для моделей пользователями. При этом используется достаточно простой макроязык.
Построение технологических схем из отдельных элементов
По способу построения технологических схем из отдельных элементов моделирующие программы можно разделить на системы с визуальным интерфейсом и системы с табличным кодированием. Первые позволяют формировать схемы непосредственно на экране компьютера, выбирая элементы из списка и соединяя их в определенном порядке (рис. 3.8). Табличное кодирование предусматривает последовательный выбор элементов и назначение входным и выходным потокам адресов из общего списка потоков моделируемой схемы. Естественно, первый способ наиболее удобен. И в первом, и во втором случае интерфейс пользователя во всех пакетах позволяет работать с графом потоков и агрегатов посредством обращения и редактирования специальной таблицы, содержащей заданные пользователем алфавитно-цифровые идентификаторы потоков и их характеристики (рис. 3.9).
Расчет технологических схем
Любая задача моделирования эквивалентна большой системе нелинейных одновременно решаемых уравнений. Эта
142
IIWI/II *** HUtWiHlN {( brot/Sefvetl Untitled (V^
1С jm l<* (чи
fcz f*". U11 »
ft— fr. 8j»— Mfrj^ bib___
!«Сяю лі «MmovKt
Рис. З 9. Бланк для задания спецификаций ректификационной колонны в GIBBS
система включает расчет всех необходимых термодинамических свойств для всех потоков, расходов и составов с применением выбранных моделей расчета свойств и процессов. В принципе, возможно решение всех этих уравнений одновременно, но в моделирующих системах обычно используется другой подход: каждый элемент схемы решается с применением наиболее эффективных алгоритмов, разработанных для каждого случая. При расчете системы взаимосвязанных аппаратов последовательность расчета элементов определяется автоматически (или может быть задана пользователем). При наличии рециклов создается итерационная схема, в которой рецикловые потоки разрываются и создается последовательность сходящихся оценочных значений. Эти значения получаются замещением величин, рассчитанных при предыдущем просчете схемы (Метод Простого Замещения) или путем применения специальных методов ускорения расчета рециклов - Вегштей-на (Wegstein) и Бройдена (Broyden).
Динамическое моделирование
Возможность проводить расчеты в динамическом режиме позволяет гораздо лучше понять сущность моделируемых процессов. Можно собрать и испытать схему регулирования, исследовать пусковые режимы, получить представление о реально работающем процессе и поведении объекта в нештатных ситуациях, о влиянии изменения рабочих параметров на качество продуктов.
Конструкция аппаратов
Многие моделирующие программы позволяют после выполнения стадии расчета технологической схемы или отдельного аппарата выполнять расчеты гидравлических и основных конструктивных характеристик сепарационного оборудования, емкостей, теплообменной аппаратуры, тарельчатых и насад очных ректификационных колонн, а также выполнять оценку стоимости изготовления каждого аппарата. Это очень важно для выполнения стадии как для проектных работ, так и предпроектных исследований, так как позволяет оптимизировать капиталоемкость разрабатываемой технологии.
Системы моделирования
В настоящее время лидирующие позиции на Американском рынке (а Американский рынок программных продуктов
Ю - 2364 145
наиболее развит) занимают продукты трех компаний - Simulation Sciences (SimSci), Aspen Technologies и Hyprotech.
Hysys и Hysim. Продукты канадской компании Hyprotech Ltd. Hysim является продуктом для платформы PC/DOS. Позволяет выполнять статическое моделирование практически всех основных процессов газопереработки, нефтепереработки и нефтехимии. Особый акцент сделан на работу с уравнением состояния Пенга - Робинсона. Программа имеет расширенный набор модификаций уравнения состояния Пенга - Робинсона, включающих работу с несимметричными коэффициентами бинарного взаимодействия и различными правилами смещения, модификации для работы с водой, гликолями и аминами. Пакет имеет оригинальный, весьма совершенный алгоритм расчета ректификационных колонн, практически не имеет ограничений в отношении набора задаваемых спецификаций и сложности колонны. Программа имеет табличный ввод данных, по которому затем строится изображение схемы в формате AUTOCAD. Дополнительный пакет Нургор позволяет эффективно обрабатывать экспериментальные данные по свойствам чистых компонентов и затем использовать полученные корреляции в расчетах. В 1996 г. фирма представила новую программу - Hysys, разработанную специально для 32 разрядных платформ PC/Windows. В настоящее время вышла вторая версия программы. Программа, наряду с возможностью статического моделирования технологических схем, позволяет в той же среде производить динамическое моделирование отдельных процессов и всей технологической цепочки, а также разрабатывать и отлаживать схемы регулирования процессов. Имеется возможность выполнять расчеты основных конструктивных характеристик сепарационного оборудования, емкостей, теплообменной аппаратуры, тарельчатых и насад очных ректификационных колонн и оценку стоимости оборудования. Программа имеет развитый графический интерфейс, поддерживает технологию OLE-2 и хорошо интегрирована с офисными приложениями Microsoft. Подробную информацию по этим продуктам можно получить по Internet на сайте компании по адресу: http: / / ww w. hyprotech. com.
