Добавление переменных в книгу данных
Первый шаг в работе с Книгой данных- добавление ключевых переменных. Например, нам необходимо исследовать влияние спецификации Оверфлешна следующие переменные:
флегмовое число колонны
тепловую нагрузку потока Дополнительная нагрузка
температуру 5% доли отгона мазута по ASTM D1160 (вак.)
Чтобы добавить переменные в Книгу данных, выполните следующие действия:
1.Щелкните мышью по кнопке Добавить..., на экране откроется окно Variable navigator(Навигатор переменных).
Навигатор переменныхшироко используется в Unisim для выбора переменных. Данное окно построено в соответствии с принципом «слева-направо», т.е. Вы последовательно выбираете схему, объект в ней, одну из его переменных и одну из спецификаций этой переменной (если таковые есть.)
2 .Чтобы в качестве переменной Книги данныхзадать флегмовое число, в окне Навигатора переменныхв списке объектов выберите атмосферную колонну, а в списке переменных Reflux Ratio(Рис. 3.77).
Рис.3.77. Выбор переменных
В поле Описание переменнойUnisim поместит текстовое описание переменной, которое можно изменить.
Нажмите кнопку ОК, чтобы добавить переменную в Книгу данных.
Чтобы добавить следующую переменную, снова нажмите кнопку Добавить. Чтобы в качестве переменной Книги данныхзадать нагрузку потока
Доп.нагрузка, в окне Навигатора переменныхв списке объектов выберите поток Доп.нагрузка, а в списке переменных- Heat Flow. Чтобы сократить список объектов, можно использовать селективную кнопку Потокив групповой рамке Фильтр(в списке останутся только объекты-потоки). Нажмите ОК.
Чтобы добавить следующую переменную, нажмите кнопку Добавить. В групповой рамке Фильтрынажмите селективную кнопку Утилиты. В списке объектов останутся только утилиты.
В списке объектов выберите утилиту Кривая разгонок -2(кривые разгонок мазута), в списке переменных выберите пункт ASTM D1160- Vac, а в списке Уточнение- переменную Cut Pt 5.00%. Это означает - температура 5% доли отгона мазута по вакуумной разгонке ASTM D1160.
Щелкните мышью по кнопке ОК, и в окне выбранных переменных Вы увидите добавленную Вами переменную (Рис.3.78).
Рис.3.78. Выбранные переменные
8 .После выбора переменных перейдите на закладку Таблицы данных, щелкнув по ней мышью.
Нажмите кнопку Добавить, находящуюся в групповой рамке Имеющиеся таблицы. Unisim создаст новую таблицу данных с именем ProcDatal, установленным по умолчанию. Заметьте, что название таблицы можно редактировать.
Выбранные переменные перечислены в списке в групповой рамке Организация таблицы, включите их в таблицу, поставив флажки в колонке Включ(Рис. 3.79).
Рис.3.79. Групповая рамка Организация таблицы
9.Нажмите кнопку Просмотр..., чтобы вызвать на экран созданную таблицу данных (Рис.3.80).
Рис.3.80. Созданная таблица данных
Данная таблица будет использоваться нами в дальнейшем для демонстрации того, как меняются результаты расчета при изменениях в технологической схеме. А сейчас минимизируйте (сверните) данное окно. Если специализированное окно таблицы данных оказалось модальным (т.е. Вы не можете продолжить работу с программой, не закрыв это окно), щелкните мышью по кнопке с изображением «шпильки» в правом верхнем углу окна. Теперь можно минимизировать окно таблицы данных, щелкнув мышью по появившейся в правом верхнем углу кнопке минимизации окна. Unisim свернет окно таблицы данных и поместит его «значок» в нижней части главного окна.
Предположим, Вы собираетесь внести какие-либо изменения в технологическую схему, при этом необходимо запомнить текущие рассчитанные значения ключевых переменных. Вместо того чтобы вручную записывать значения переменных, можно использовать Регистратор, чтобы автоматически записать эти значения.
Перейти на закладку Регистратор, щелкнув по ней мышью. При использовании Регистраторавначале нужно создать Сценарий, в котором будут перечислены одна или несколько ключевых переменных, значения которых затем будут записаны Регистратором.
Щелкните мышью по кнопке Добавить. Unisim создаст новый сценарий с именем Сценарий1установленным по умолчанию (Рис.3.81). Включите в этот сценарий три ключевые переменные, поставив флажки в столбце Включ.
Рис.3.81. Новый сценарий
Нажмите кнопку Записать, чтобы текущие значения переменных были записаны. На экране возникнет окно Новая точка, в котором Вы должны указать название текущего состояния, например ОФ 23(т.е. при расходе оверфлеша 23 м3/час).
В групповой рамке Вывод результатоввыберите селективную кнопку Таблицаи нажмите кнопку Просмотр, и на экране возникнет окно, в котором в табличной форме представлены значения ключевых переменных (Рис3.82).
Рис.3.82. значения ключевых переменных
Теперь можно менять параметры технологической схемы, при этом значения переменных в точке ОФ 23будут храниться в Регистраторе данныхдо тех пор, пока Вы сами не решите их удалить. Теперь изменим спецификацию колонны Оверфлеши проследим, как изменятся ключевые переменные.
Откройте специализированное окно колонны. Перейдите на страницу Мониторзакладки Данныеи найдите спецификацию Оверфлеш.
Измените значение спецификации - 40 м3/час, Unisim автоматически пересчитает колонну.
Теперь нам следует записать новые значения переменных:
Вызовите окно Книги данных(например, клавиши <Ctrl><D>). Перейдите на закладку Регистратор данныхи нажмите кнопку Записать...Запишите текущее состояние ключевых переменных под именем ОФ 40.
Нажмите кнопку Просмотр, чтобы вызвать окно Регистратора данных(Рис.3.83).
Рис.3.83. Окно Регистратора данных
Можно снова изменить расхода оверфлеша и записать получившиеся значения переменных.
• По окончании моделирования не забудьте сохранить расчет.
Лабораторная работа №3
Моделирование технологической схемы осушки газа с помощью ТЭГ (4 часа)
Цель работы: освоение методики расчета технологических схем с рециклами.
Рис.4.1. Технологическая схемаосушки газа с помощью ТЭГ
Описание процесса
Этиленгликоли, в частности, триэтиленгликоль (ТЭГ), применяются для глубокой осушки газовых потоков (арктические условия, криогенные процессы).
В данном примере с помощью Unisim моделируется типичная схема осушки ТЭГом и регенерация последнего. Поток влажного газа поступает в абсорбер, где он контактирует со свежим раствором ТЭГ и осушается до содержания воды не более 1% мае. Абсорбер имеет 14 теоретических тарелок. Обводненный ТЭГ из абсорбера нагревается до 105 С горячим потоком раствора ТЭГ из регенератора и подается в отпарную колонну на регенерацию. Регенератор представляет собой колонну с тремя теоретическими тарелками, включая дефлегматор и кипятильник. Регенерированный поток ТЭГ (99% мае.) охлаждается и вновь подается на верхнюю тарелку абсорбционной колонны (Рис.4.2.).
Поскольку рассматриваемая схема содержит рецикл (регенерированный ТЭГ возвращается в абсорбер), необходимо до начала расчета задать параметры рециркулирующего потока (Свежий ТЭГ), которые затем будут пересчитаны системой.
Приведенный ниже состав природного газа указан без учета воды. Для того, чтобы получить влажный (насыщенный) газ, смешаем потоки Сырьеи Вода, отделим свободную воду и направим в абсорбер поток влажного газа.
Рис.4.2. Схема абсорбера и регенератора
Начало расчета
Для расчета мы используем уравнение состояния Пенга-Робинсона и систему единиц SI. Состав и условия потоков природного газа и свежего ТЭГ (начальное приближение) приведены в таблицах.
| Имя | Сырье |
| Температура (С) | 30.0 |
| Давление (кг/см2) | 63.0 |
| Мольный расход (кмоль/час) | 500.0 |
| N2, мольные доли | 0.0010 |
| С02, мольные доли | 0.0284 |
| H2S, мольные доли | 0.0155 |
| Метан, мольные доли | 0.8989 |
| Этан, мольные доли | 0.0310 |
| Пропан, мольные доли | 0.0148 |
| Изобутан, мольные доли | 0.0059 |
| Бутан, мольные доли | 0.0030 |
| Изопентан, мольные доли | 0.0010 |
| Пентан, мольные доли | 0.0005 |
| Имя | Вода |
| Температура (С) | 30.0 |
| Давление (кг/см2) | 63.0 |
| Мольный расход (кмоль/час) | 0.5 |
| Н20, массовые доли | 1.0 |
| СМЕСИТЕЛЬ - Сатуратор - Сатуратор | ||
| Закладка, Страница | Поле | Значение |
| Данные, Соединения | Вход Выход | Сырье Вода Газ+Н2O |
| Данные, Параметры | Давления потоков | Равно во всех потоках |
Установите Сатуратор - операция смеситель. Расход воды можно задать в широком диапазоне, важно, чтобы доля пара в смешанном потоке была меньше 1. В этом случае газ, покидающий сепаратор, будет насыщен водой.
Затем установите Скрубер - операция сепаратор.
| СЕПАРАТОР - Скрубер | ||
| Закладка, Страница | Поле | Значение |
| Данные, Соединения | Питание Пар Жидкость | Газ + Н20 Газ в абсорбер Уходящая вода |
| Данные, Параметры | АР |
Добавьте новый поток- Свежий ТЭГ.
| Имя | Свежий ТЭГ |
| Температура (С) | 50.0000 |
| Давление (кг/см2) | 63.0000 |
| Станд.расход ид.жидк. (мЗ/час) | 0.5000 |
| ТЭГ, массовые доли | 0.9900 |
| Н20, массовые доли | 0.0100 |
Чтобы установить абсорбер К-100, нажмите соответствующую кнопку в кассе объектов. Абсорбер содержит 14 теоретических тарелок. КПД тарелок со 2 по 13 принят равным 0.5. Для первой и последней тарелки КПД принимается равным 1.0, поскольку продукты должны отбираться с равновесных тарелок.
Чтобы провести расчет колонны нажмите кнопку Пуск.
Поток обводненного ТЭГ проходит через дроссель.
Следующая операция, которую нужно установить, это теплообменник Т-100. Задайте температуру и давление в потоке Сырье регенератора 105 С и 1.1 кг/см2.
| ТЕПЛООБМЕННИК - Т-100 | ||
| Закладка, Страница | Поле | Значение |
| Данные, Соединения | Вход в корпус Вход в трубки Выход из корпуса Выход из трубок | ТЭГ низк.давл. Куб регенератора Сырье регенератора ТЭГ из Т-100 |
| Данные, Параметры | Δ Р трубок Δ Р корпуса | 0.01 кг/см2 0.7 кг/см2 |
| Задайте температуру и давление в потоке Сырье регенератора 105 С и 1.1 кг/см2. |
Регенератор моделируется как ректификационная колонна с одной теоретической тарелкой.
| РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА - Регенератор | ||
| Закладка, Страница | Поле | Значение |
| Соединения | Число тарелок Питание Тип конденсатора Пар сверху Кубовая жидкость | Сырье конденсатора Полная флегма Газ из регенератора Куб регенератора |
| Давление | Конденсатор | 1.03 кг/см2 |
| Данные, Соединения | Δ Р конденсатора | 0.02 кг/см2 |
Для колонн такого типа две спецификации должны быть активными. По умолчанию это Флегмовое число и Расход пара. Мы будем считать колонну на другие спецификации - температура в конденсаторе и температура в кипятильнике. Добавьте новые спецификации и назначьте их активными.
| Регенератор, Спецификации |ИИ | ||
| Тип спецификации | Поле | Значение |
| Температура (Column Temperature) | Имя Тарелка Задано | Температура конденсатора Конденсатор 102 С |
| Температура (Column Temperature) | Имя Тарелка Задано | Температура ребойлера Ребойлер 205 С |
На закладке Параметры, страница Дополнительные измените метод расчета на Modified HYSIM Inside-Out. Нажмите кнопку Пуск для запуска колонны на счет.
Небольшие количества ТЭГ теряются в схеме, поэтому необходимо предусмотреть подпитку ТЭГ. Сначала заведите поток Подпитка ТЭГ, а затем установите Смеситель.
| СМЕСИТЕЛЬ - Смеситель | |
| Поле | Значение |
| Вход Выход | ТЭГ из Т-100 Подпитка ТЭГ ТЭГ на насос |
| Давление | Равно во всех потоках |
Задайте объемный расход потока ТЭГ на насос равный 0.45 м3/час. Задайте давление на выходе из насоса (поток ТЭГ после насоса) равное 67.7 кг/см2.
| НАСОС - Насос | ||
| Закладка, Страница | Поле | Значение |
| Данные, Соединения | Вход Выход Энерг. поток | ТЭГ на насос ТЭГ после насоса Нагр.насоса |
Теперь установите теплообменник Т-101. В этом теплообменнике ТЭГ охлаждается до 50С.
| ТЕПЛООБМЕННИК - Т-101 | ||
| Закладка, Страница | Поле | Значение |
| Данные, Соединения | Вход в трубки Выход из трубок Вход в корпус Выход из корпуса | ТЭГ после насоса ТЭГ на рецикл Сухой газ Охлажденный газ |
| Данные, | АР трубок | 0.7 кг/см2 |
| Параметры | АР корпуса | 0.35 кг/см2 |
Чтобы завершить моделирование схемы, добавьте операцию Рецикл.
| РЕЦИКЛ - Рецикл | ||
| Закладка | Поле | Значение |
| Соединения | Вход Выход | ТЭГ на рецикл Свежий ТЭГ |
Убедитесь, что поток ТЭГ на рецикл рассчитан. Рассчитанные значения из этого потока будут переданы в поток Свежий ТЭГ. Поскольку концентрация ТЭГ в этих потоках высокая, нужно увеличить точность расчета рецикла, особенно по составу. Измените точность расчета рецикла как показано ниже. Для этого перейдите на страницу Точность закладки Переменные специализированного окна рецикла (Рис.4.3).
Рис.4.3. Страница Точность закладки Переменные специализированного окна рецикла
Определение точки росы
Одним из критериев осушки газа является температура точки росы. Она легко определяется как температура начала конденсации Соответствующего потока. Сначала необходимо удалить весь тэг из потока осушенного газа, поскольку тэг влияет на начало конденсации. Проще всего это сделать с помощью операции Покомпонентный делитель.
| ПОКОМПОНЕНТНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ Х-100 | ||
| Закладка, Страница | Поле | Значение |
| Данные, Соединения | Вход Выход | Охлажденный газ |
| Данные, Параметры | Давление внизу | 63 кг/см2 |
| Данные, Разделение | ТЭГ, доля в потоке сверху | 1.0 |
Определить температуру точки росы можно несколькими способами:
1. В потоке 2 задайте 1.0 в качестве доли пара. Система рассчитает температуру начала конденсации при заданном давлении. Полученная температура и является температурой точки росы.
2. К стандартному набору свойств потока добавьте два новых свойства - Точка росы по углеводородам и Точка росы по воде. Для этого в специализированном окне потока
перейдите на страницу Свойства закладки Рабочая таблица. Нажмите кнопку Добавить новое свойство в групповой рамке Управление списком свойств. В появившемся окне Выбор свойств откройте список газовых свойств (Gas) и выберите нужные (Рис.4.4). Выбранные свойства появятся в списке свойств потока (Рис.4.5). Если Вы хотите добавить новое свойство ко всем потокам схемы, добавлять свойство следует в Диспетчере свойств, который вызывается из меню Инструменты.
Рис.4.5. Список свойств
Лабораторная работа №4
Моделирование технологической установки получения пропиленгликоля (8 часов)
Цель работы: Освоение методики расчета реактора идеального перемешивания.
Рис.5.1. Технологическая установка получения пропиленгликоля
В этом примере рассматривается схема получения пропиленгликоля из окиси пропилена и воды в реакторе идеального перемешивания.