Файл: Программа ChemCad представляет собой инструментальные средств математического моделирования химико технологических процессов для решения задач исследования и проектирования как химикотехнологических систем, так и отдельных аппаратов.pdf

Close valve completely (turn valve off) - Клапан полностью закрыт (завернут). Служит для закрытия/открытия клапана.
Ввод одной спецификации:
− Outlet pressure (Выходное давление);
− Pressure drop (Перепад давления);
− Dew point temp (Температура точки росы);
− Bubble point temp (Температура точки кипения).
Модуль может иметь до двух выходных потоков. Если есть второй выходной поток, то первый – пар, второй – жидкость.
41

Задание: исходя из техничекого задания, задайте известные параметры клапана
(дросселя).
42

Ректификация в ChemCad представлена набором модулей:
1. Shortcut Column (SHOR) приближенного расчета ректификации;
2. TOWR Distillation Column строгого расчета ректификации и абсорбции;
3. Tower plus строгого расчета ректификации и абсорбции нефтяных смесей;
4. SCDS Column расчета ректификации с химической реакцией.
43

Широко используется для моделирования ректификационной, абсорбционной колонн как с кубом и стриппером, так и без них.
44

Вкладка General.

Condenser type (Тип конденсатора) выбирается тип конденсатора:
− 0 Total or no condenser Полный или нет конденсатора);
− 1 Partial condenser Парциальный конденсатор;
− 2 Total with water decant Трехфазный полный конденсатор со сливом воды;
− 3 Partial with water decant Трехфазный парциальный конденсатор со сливом воды
Другие поля:
− Subcooled temp. (Температура переохлаждения) – значения температуры переохлаждения (задается только для полного конденсатора);
− Top pressure (Давление вверху) – давления в конденсаторе или вверху колонны.
Если давление не задано, то используется давление потока питания;
− Cond pressure drop (Перепад давления в конденсаторе) – перепада давления в конденсаторе, задается как положительное число;
− Colm pressure drop (Перепад давл в колонне) – перепада давления в колонне, задается как положительное число. Давление на каждой тарелке вычисляется линеаризацией изменения давления между верхом (без конденсатора) и низом колонны (включая куб, если он задан);
− Reflux pump pout (Выходное давление флегмового насоса);
− Bottom pump pout (Выходное давление кубового насоса).
45


No. of stages (Число тарелок) вводится значение числа тарелок, включая куб и конденсатор. Тарелки нумеруются сверху вниз.

Feed stages: (Тарелки питания:)
Задание номеров тарелок питания. Вводятся сверху вниз, их количество равно числу потоков питания, подводимых к колонне.

Ambient heat transfer (Теплообмен с внешней средой) позволяют учесть потери/поступление тепла из/в оборудования:
− Heat transfer area/stage (Площадь теплообмена на тарелку) площадь тарелки, участвующая в теплопереносе;
− Heat transfer coeff. (U) (Коэф. теплопередачи);
− Ambient temperature (Температура внешней среды).
46

Вкладка
Specifications
Здесь задаются параметры для расчета теплового и материального балансов.
47

Condenser mode: (Выбор режима конденсатора:)
− -1 No condenser spec (see tray spec) (Есть конденсатор, но не заданы характеристики);
− 0 No codenser (Нет конденсатора);
− 1 Reflux ratio (R/D) (Флегмовое число);
− 2 Condenser duty, negative (Тепловая нагрузка конденсатор, отри- цательная);
− 3 Distilate temperature (Температура дистиллята);
− 4 Distilate mole flowrate (Общий мольный расход дистиллята);
− 5 Distilate rate of one component (Мольный расход компонента в дис- тилляте);
− 6 Distilate component mole fraction (Мольная доля компонента в дистилляте);
− 7 Distilate comp fraction recovery (Отношение количества одного компонента в дистилляте к его количеству в потоках питания);
− 8 Distilate total fraction recovery (Отношение количества потока питания к количеству дистиллята);
− 9 Two components molar flow ratio (Отношение мольных расходов
2-х компонентов в дистилляте);
48

− 10 Volume flow rate (crude flowrate) (Объемный расход дистиллята);
− 11 Distilate mass flowrate (Массовый расход дистиллята);
− 12 Weight fraction of component (Массовая доля компонента в дис- тилляте);
− 13 Reserved for TPLS module (Зарезервирован для модуля Tower plus);
− 14 Reserved for TPLS module (Зарезервирован для модуля Tower plus);
− 15 Molecular wight (Молекулярная масса дистиллята);
− 16 API gravity of the distilate (Удельная плотность дистиллята по стандартам Американского института нефти);
− 17 Volume fraction of the component (Объемная доля компонента в дистилляте);
− 18 Reflux mole flowrate (Мольный расход флегмы);
− 19 Reflux mass flowrate (Массовый расход флегмы).
49

Select reboiler mode: (Выбор режима куба:)
− -1 No reboiler spec (see tray spec) (Есть куб, но не заданы характеристики);
− 0 No reboiler (Нет куба);
− 1 Vapor/Bottoms mole flow ratio (V/B) (Паровое число);
− 2 Reboiler duty, positive (Тепловая нагрузка куба, положительная);
− 3 Bottom product temperature (Температура куба);
− 4 Bottom mole flowrate (Общий мольный расход кубового остатка);
− 5 Bottom mole rate of one component (Мольный расход одного компонента кубового остатка);
− 6 Bottom component mole fraction (Мольная доля компонента в кубовом остатке);
− 7 Bottom comp fraction recovery (Отношение количества компонента в кубе к его количеству в потоках питания);
50

− 8 Botton total fraction recovery (Отношение расхода потоков пита- ния к расходу кубового продукта);
− 9 Two components molar flow ratio (Отношение мольных расходов двух компонентов в кубе);
− 10 Volume flowrate (crude flowrate) (Объемный расход кубового остатка);
− 11 Botton mass flowrate (Массовый расход кубового остатка);
− 12 Weight fraction of component (Массовая доля компонента в ку- бовом остатке);
− 15 Molecular weight of bottom product (Молекулярная масса кубо- вого остатка);
− 16 API gravity of bottoms (Удельная плотность кубового остатка по стандартам Американского института нефти);
− 17 Volume fraction of component (Объемная доля одного компонен- та кубового остатка).
51

Если в колоне присутствует боковой отбор продукта, то в области Side
Product Specifications (Спецификации бокового продукта) для каждого отбираемого потока задаются Stage (Тарелка) – номер тарелки отбора,
Side product mode (Режим бокового отбора) и Specification
(Спецификация).
52

Режимы бокового отбора (side product mode)
Liquid Mass Flow (массовый расход жидкости)
Liquid Mole Flow (мольный расход жидкости)
Liquid Ratio (Отношение для жидкости) отношение расхода жидкости в потоке ко всему количеству жидкости, покидающему тарелку;
Vapor Ratio (Отношение для пара) отношение расхода пара в потоке ко всему количеству пара, покидающему тарелку
Vapor Mole Flow (мольный расход пара)
Vapor Mass Flow (массовый расход пара)
Liquid Mole/ Feed Mole (отношение мольного расхода жидкости к мольному расходу питающего потока)
Liquid Mass/ Feed Mass (отношение массового расхода жидкости к массовому расходу питающего потока)
Vapor Mole/ Feed Mole (мольный расход пара к мольному расходу питающего потока)
Vapor Mass/ Feed Mass (массовый расход пара к массовому расходу питающего потока )
53

Вкладка Convergence (Сходимость)
54

Estimates (Оценки)
Вкладка Initialization (Инициализация) содержит начальные оценки для расчета ректификации:
− 0 Use simple estimations (Использовать простые оценки) – Для этого требуется минимум входной информации (расход дистиллята, расход флегмы и т. д.);
− 1 Reload column profile (Использование полного профиля ко- лонны) – в качестве исходной точки при расчете модели используется профиль колонны, вычисленный в предыдущем расчете. Число тарелок и компонентов должно оставаться тем же, что и в базовом варианте;
− 2 Temp. profile only (Использование только температурного профиля);
− 3 Temp.&vapor profile (Использование профиля температуры и расхода пара);
− 4 Temp., vapor, liquid profile (Использование профиля темпера- туры, пара, жидкости);
− 5 Temp., vapor, liquid, pres (Использование профиля температуры, пара, жидкости и профиля давления);
− 6 Auto estimation (Автоматическое задание оценок) – используются оценки, заложенные в модели.
55

Estimates (оценки) в эти поля можно задать оценки, если они известны:
− Dist. rate (Расход дистиллята) – оценку расхода дистиллята. Ее рекомендуется задавать в мольных единицах;
− Reflux rate (Расход флегмы) – оценку расхода флегмы.
Также вводится в мольных единицах;
− T top (Т наверху) – температуры в верхней части колонны.
Задается оценочная температура конденсатора или верхней тарелки;
− T bottom (Т внизу) – температуры в нижней части колонны.
Задается оценочная температура куба или последней тарелки;
− T 2 (ovhd) – температуры на тарелке 2. Задается, если существует большая разность температур между конденсатором и верхней тарелкой.
В соответствующих полях Side product estimations (Оценки бокового продукта) задаются оценки мольных расходов продуктов отбора.
56

Convergence Parameters (Параметры сходимости):
− Iterations (Итерации) – максимальное число итераций;
− Tolerance (Погрешность) – значение допустимой погрешности, по умолчанию 0.001;
− Damping factor (Демпфирующий фактор) – значение демпфирующего коэффициента для модели константы фазового равновесия. Для сильно неидеальных химических систем рекомендуется задавать отношение меньше 1;
− Pressure profile (Профиль давления) – способ задания перепада давления в колонне:
− Specify pressure drop (Задать перепад давления по колонне);
− Specify pressure profile (Задать профиль давления);
− Use tray column rating (Использовать расчет размеров тарелочной колонны);
− Use packed column rating (Использовать расчет размеров насадочной колонны).
57

Stage Efficiency (Эффективность тарелок) задается эффективность тарелок по Мерфи для тарелочной колонны.
-Tray efficiency profile (Профиль эффективности тарелок) – задание профиля:
− 0 No efficiency profile (Не используется профиль эффективности);
− 1 Tray efficiency (Профиль эффективности для тарелок);
− 2 Comp/Tray efficiency (Профиль эффективности для тарелок по компонентам).
В области Termosyphon Reboiler (Ребойлер-термосифон) в поле Vapor fraction (Доля пара) задается доля пара, выводимая из термосифона. На расчет дистилляции параметр не влияет.
Опция Water Quench (Подача воды) – признак подачи воды.
Calculated results (Вычисленные величины) содержит значения:
− Сondenser duty (Нагрузка конденсатора)
− Rebolier duty (Нагрузка куба)
− Reflux mole (Расход флегмы в мольных единицах)
− Reflux mass (Расход флегмы в массовых единицах)
− Reflux ratio (Флегмовое число)
58

Вкладка General содержит схожие списки и поля с TOWR
Distillation Column.
(смотри слайды 45-46)
59

Список Simulation model (модель расчета ректификации):
− Regular VLE model (Обычная модель парожидкостного равновесия);
− Packed column mass transfer (Модель массопереноса насадочной колонны) модель насадочной колонны с расчетом диффузии и общих коэффициентов массопереноса;
− Tray column mass transfer (Модель массопереноса тарелочной колонны) модель тарелочной колонны с расчетом диффузии и общих коэффициентов массопереноса.
Опция Check here for reactive distillation (Отметить для дистилляции с химической реакцией) используется для моделирования ректификации, осложненной химической реакцией.
Область Optional three phase control
(Учитывать наличие трех фаз) служит для учета наличия трех фаз на отдельных стадиях разделения:
− Three phase stage from (Начальная тарелка с тремя фазами);
− Three phase stage to (Конечная тарелка с тремя фазами).
60

Вкладка Specifications (Спецификация)
61

Список Condenser mode (Выбор режима конденсатора). Номера 0-9 такие же, как
TOWR Distillation Column, остальные:
− 10 Distillate mass flowrate (Массовый расход в дистилляте);
− 11 Distillate comp. mass flowrate (Массовый расход компонента в дистилляте);
− 12 Distillate comp. mass fraction (Массовая доля компонента в дистилляте);
− 13 Distillate std liquid volume rate (Объемный расход жидкости в дистилляте при стандартных условиях);
− 14 Reflux mole flowrate (Мольный расход флегмы);
− 15 Reflux mass flowrate (Массовый расход флегмы);
− 16 Reflux mole/feed mole (R/F) (Мольный расход флегмы/ Моль- ный расход питания);
− 17 Reflux mass/feed mass (R/F) (Массовый расход флегмы/ Массо- вый расход питания).
62

Select reboiler mode: (Выбор режима куба:) служит для выбора режима работы конденсатора. Он содержит режимы с номерами от 0 до 9, аналогичные режимам модуля TOWR Distillation Column, остальные режимы:
− 10 Botton mass flowrate (Массовый расход кубового остатка);
− 11 Bottom comp. mass flowrate (Массовый расход компонента в кубовом остатке);
− 12 Bottom comp. mass fraction (Массовая доля компонента в кубовом остатке).
Область Optional Tray Specification (Дополнительные специфика- ции тарелки) может использоваться для управления работой колонны.
Опции области выполняют следующее воздействие на колонну:
«Необходимо подобрать такое значение варьируемой переменной, при котором значение контролируемой переменной будет равным константе».
63

В списке Adjust the specification for (Подбирать значение переменой) выбирается варьируемая переменная из числа:
− 1 Condencer (Конденсатор); − 2 Reboiler (Куб);
− 3 Side prod 1 (Поток бокового отбора 1); − 4 Side prod 2 (Поток бокового отбора 2);
− 5 Side prod 3 (Поток бокового отбора 3); − 6 Side prod 4 (Поток бокового отбора 4).
В списке until the (До тех пор, пока) указывается местонахождение контролируемой переменной:
− 0 Tray (Тарелка), тогда в поле Tray (Тарелка) задается номер тарелки; − 1 Distillate
(Дистиллят),
Список Variable (Переменная) указывается какой параметр нужно выбрать для контролируемой переменной:
− 0 None (Нет); − 1 Temperature (Температура);
− 2 Total mole flowrate (Общий мольный расход); − 3 Total mass flowrate (Общий массовый расход);
− 4 Total std liquid vol flowrate (Общий объемный расход жидкости в станд. условиях);
− 5 Component mole flowrate (Общий мольный расход компонента);
− 6 Component mass flowrate (Общий массовый расход компонента);
− 7 Component std liquid vol flowrate (Общий объемный расход компонента в жидкой фазе при стандартных условиях); − 8 Component mole fraction (Мольная доля компонента);
− 9 Component mass fraction (Массовая доля компонента);
− 10 Component std liquid vol fraction (Объемная доля компонента в жидкой фазе при стандартных условиях).
64

Далее для контролируемой переменной необходимо выбрать фазовое состояние в списке Phase (Фаза):
− 0 Liquid (Жидкость); − 1 Distillate (Пар);
В поле is equal to specify value of (будет равным) указывается числовое значение, которого должна достигнуть контролируемая переменная.
65

Настройки сходимости модели задаются на вкладке
Convergence, опции которой аналогичны опциям на вкладке
Convergence модуля TOWR Distillation Column.
На вкладках Cost Estimation 1(Оценка стоимости) и Cost
Estimation 2 представлены опции для оценки стоимости ряда конструктивных элементов тарельчатых и насадочных колонн, конденсатора, кипятильника.
66