УТОЧНЕННАЯ КОЛОННА РЕКТИФИКАЦИИ (Distill)

в) с использованием ниспадающего меню выбрать соответст­ вующие условия для каждого раздела:

в разделе Condenser Specs доступны:

Top Component Ratio (mole) Мольное соотношение заданных ком­ понентов в дистилляте

Top Component Rate (mass) Массовое соотношение заданных ком­ понентов в дистилляте

(раздел Bottom Product Specs аналогичен по опциям разделу Тор Product Specs, поэтому далее рассматриваться не будет)

в разделе Reboiler Specs доступны:

3. Поскольку колонна может иметь несколько потоков питания, входящих на разные тарелки, для ввода этих данных следует нажать кнопку I (рис. 5.78).

После нажатия на кнопку New... I будет создан первый поток питания колонны (Feedl) и откроется окно для ввода данных по месту ввода потока в колонну и его ассоциации с номером потока (рис. 5.79).

- в ниспадающем меню выбрать способ задания расхода пото­ ка и ввести соответствующую величину в выбранных единицах из­ мерения, а также величину начального приближения в мольных единицах измерения (рис. 5.83).

Следует отметить, что при выборе того или иного способа зада­ ния расхода отбора потребуется выбрать способ сходимости реше­ ния (Relative — относительная погрешность или Absolute — абсо­ лютная погрешность) и компоненты потока для задания условий по чистоте отбора или соотношения концентраций компонентов.

Выбор способа сходимости решения

Рис. 5.83. Вид окна Sidedraw-Specifications

При повторном нажатии на кнопку New... | будет создан вто­ рой боковой отбор (Side2) и т. д. Изменение данных по потокам пи­ тания производится выделением соответствующего потока Feed «мышью» и нажатием кнопки I EJit 1. Созданные потоки также могут быть удалены с использованием кнопки Delcte I.

8 0 0 0 -8 9 9 9 Название, структура, молекулярный вес, температура кипения, плот­ ность жидкости

9 0 0 0 -9 9 9 9 Компоненты для ионных реакций

Как видно, база данных имеет не все свойства, которые могут быть необходимы для расчетов, поэтому необходимые параметры должны быть введены в базу данных из справочной литературы.

Для ввода недостающих физико-химических параметров необ­ ходимо:

1. Выбрать соответствующую страницу для ввода параметров базы данных:

Component Critical Properties — ввод критической температу­ ры, критического давления, критического объема и параметра ацентричности;

Component Heat of Reaction Properties— ввод энтальпий и эн­ тропий образования;

Crude Cuts, Crude Stream Blending, Crude Keywords — ввод свойств нефти;

Ionic Components/Reactions — выбор ионных компонентов и ионных реакций;

Component General Properties — ввод названия вещества, мо­ лекулярного веса, температуры точки кипения и относительной плотности (gravity).

2. Используя табличный способ, ввести для веществ недостаю­ щие параметры (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Пример ввода исходных данных

Для этого:

- с помощью «мыши» выбрать требуемое вещество;

-с помощью ниспадающего меню или конструктора единиц измерения выбрать заданную единицу измерения вводимого пара­ метра;

-ввести в поле ввода заданное число.

Данные параметры также можно ввести в базу данных через программу, обслуживающую базу данных: ChemTran. Если спра­ вочные данные неизвестны, то с помощью ChemTran для относи­ тельно простых веществ имеется возможность оценить свойства, включая критические, давление насыщенного пара и т. п. по струк­ туре вещества. В дальнейшем рассчитанные по структуре парамет­ ры могут быть в любой момент заменены справочными данными.

В настоящее время программа может оценить свойства по структуре для веществ, имеющих до 9 групп атомов (исключая группы с водородом), соединенных одинарными («-»), двойными («=») или тройными («*») связями1. Например, структура фреона R-123 (C2HC12F3)

Следует обратить внимание на то, что атом водорода не марки­ руется, так как программа сама считает количество атомов водоро­ да по валентности. Таким образом, указанную структуру можно описать по правилам ChemTran следующим образом: C1-F2,

’Атомы веществ, для которых возможны расчеты, представлены в табл. «Обо­

значение атомов».

C1-F3, C1-F4, С1-С5, C5-CL6, C5-CL7. Запуск ChemTran про­ изводится через меню через Simulate и далее выбирается Use CHEMTRAN.

Следует отметить, что ChemTran не имеет шаблона, поэтому необходимо точно знать команды, которые нужно будет набрать в данном окне. Подробный синтаксис команд с примерами дан в ин­ струкции по эксплуатации Design-11 и в файле Help. Рассмотрим только некоторые возможности данной программы.

Ниже приведен пример программы в командах ChemTran, по­ зволяющей рассчитать свойства фреона R-123 по его структуре и использовать рассчитанные данные в качестве справочных (рис. 6.3).

Этот пример только выводит результаты расчета в файл, но не формирует файл базы данных пользователя. Рассмотрим пример формирования файла базы данных пользователя и подключения его к базе данных оболочки.

Например, на ректификацию при производстве фреона R-122 подается смесь, содержащая: С2С14, HF, НС1 и фреоны R-121, R-122, R-123. Из указанных компонентов в базу данных DESIGN-II вклю­ чены: C2CU (ID3058), HF (ID1113), НС1 (ID1017), R-123 (ID1205), но R-121 и R-122 отсутствуют.

Ниже приведен пример программы в командах ChemTran, по­ зволяющей рассчитать свойства фреонов R-121 и R-122 по их струк­ туре с уточнением некоторых физико-химических свойств этих компонентов по справочным данным, и выводом результата расче­ та в файл базы данных пользователя (рис. 6.4).

После запуска этого задания (<Simulate => Execute ChemTran...) на диске будет сформирован файл базы данных поль­ зователя ADD2FRES.DAT. Подключение этого файла к базам дан­ ных представлено на рис. 6.5.

При этом необходимо:

-выбрать из базы данных компоненты: С2С14 (ID3058), HF (ID1113), НС1 (Ш1017), R-123 (ID1205), Chem-200 (ГО200), Chem-201 (ID201);

-указать имя файла базы данных пользователя путем выбора страницы Advanced Thermodynamics (см. рис. 6.1) и ввести имя файла в заданное поле.

Следует отметить, что после получения результатов расчета

вChemTran нельзя «бездумно» их использовать куда-либо, так как данная программа была разработана и в основном используется

вСША, где своя система единиц измерения. Поэтому ChemTran иногда неправильно делает перевод значений из одной системы единиц измерения в другую и данные ошибки иногда могут возни­ кать. Следовательно, после проведения расчета необходимо прове­ рить результаты расчета на правильность перевода единиц измере­ ния хотя бы по одной точке (при неправильном переводе единиц из­ мерения результаты расчета будут отличаться на порядки).

На рис. 7.3 представлены результаты расчета материального и теплового балансов котла, принципиальная технологическая схе­ ма которого представлена на рис. 7.2.

Рис. 7.3. Результаты расчета материального и теплового балансов

Как видно по результатам расчета, указанные выше недостатки типового котла присущи настоящей установке. Так, температура дымовых газов составляет 254,6 °С, а концентрация кислорода

вдымовых газах — 3 % мол. При этом для производительности

в12 т/час насыщенного пара давлением 12 кг/см2 расход топливно­ го газа составляет 951,2 нм3/час.

Вкачестве первого шага модернизации котельного агрегата рассмотрим вариант утилизации тепла дымовых газов для подогре­ ва воздуха, идущего на сжигание. Для этого установим дополни­ тельный теплообменник для передачи тепла от потока дымовых га­ зов (6) потоку воздуха подаваемого на сжигание (2). Причем, раз­ мер теплообменника подберем таким образом, чтобы температура дымовых газов на выходе из него составила 120 °С, что более чем достаточно как по технологическим, так и экологическим требова­ ниям. Результаты расчета схемы представлены на рис. 7.4.

Рис. 7.4. Результаты расчета материального и теплового балансов котельной установки с утилизацией тепла дымовых газов

Как видно из расчета, установка дополнительного теплообмен­ ника позволила снизить необходимый расход газа с 951,2 нм3/час до 887,8 нм3/час, т. е. на 6,7 %. Одновременно с количеством газа про­ изошло снижение необходимого количества воздуха и количество образующихся в процессе сжигания дымовых газов, что также по­ ложительно скажется на снижении энергопотребления дымососов и вентиляторов котлоагрегата.

Вторым шагом модернизации котельного агрегата является за­ мена горелок на более совершенные, позволяющие сжигать топли­ во с меньшим избытком воздуха (ранее было 3 % кислорода в дымо­ вых газах, что соответствует коэффициенту избытка воздуха 1,17, а станет 1 %, что будет соответствовать коэффициенту избытка воз­ духа 1,05). Результаты расчета схемы представлены на рис. 7.5.

Как видно из расчета, замена горелок на более совершенные по­ зволила снизить необходимый расход газа с 887,8 нм3/час до 882,5 нм3/час, т. е. на 0,6 %. Данная величина снижения расхода га­ за относительно невелика, однако при этом годовая экономия газа составит 42 тыс. нм3. Таким образом, при реализации обоих шагов модернизации котлоагрегата имеется возможность снижения рас-

Рис. 7.5. Результаты расчета материального и теплового балансов котельной

установки с утилизацией тепла дымовых газов и пониженным количеством воздуха

хода топливного газа на 7,2 % или на 544 тыс. нм3 в год. Одновре­ менно с количеством газа произошло снижение необходимого ко­ личества воздуха и количество образующихся в процессе сжигания дымовых газов, что также положительно скажется на снижении энергопотребления дымососов и вентиляторов котлоагрегата.

Выше было показано, что при использовании Design-II for Windows появляется уникальная возможность достаточно быстро и на достаточно высоком уровне прорабатывать различные варианты модернизации той или иной установки, так как в расчетах Design-II for Windows использует только физико-химические модели, адекват­ ность алгоритма расчета которых доказана. Пользователю остается только правильно ввести исходные данные и настроить режимы ра­ боты модуля. Однако нельзя забывать, что Design-IIfor Windows яв­ ляется компьютерной программой, работающей по принципу «что введешь, то и получишь», поэтому каждый пользователь обязан как эксперт анализировать результаты расчета и, в случае необходимо­ сти, изменять те или иные настройки модулей или исходные данные.