2 - 112 Колонна

причин, по которым расчет не сходится (смотри раздел 8.8 - Анализ причин несходимости).

Любые оценки, показанные на странице Оценки окна колонны, используются в качестве начальной точки для алгоритма сходимости. Если оценки не заданы, ХАЙСИС сгенерирует их (подробнее смотри раздел 8.4.2

-Закладка Параметры).

2.8.2Перезадать

Эта кнопка стирает текущее решение колонны и все оценки, попавшие на страницу Оценки окна колонны. Если Вы сделали существенные изменения после достижения сходимости колонны, возможно, следует нажать кнопку Перезадать, чтобы отказаться от предыдущего решения, а затем запустить колонну на расчет с помощью кнопки Пуск. Если Вы сделали незначительные изменения, попытайтесь пересчитать колонну с помощью кнопки Пуск.

Если расчет колонны начат, он будет продолжаться до достижения сходимости или будет прекращен из-за математически невыполнимого условия (например, из-за невозможности обращения якобиана) или из-за достижения максимального числа итераций. В противном случае расчеты будут продолжены до тех пор, пока не будет нажата клавиша Стоп. Результаты расчета, в котором не была достигнута сходимость, могут быть проанализированы, как описано ниже в разделе 8.8 - Анализ причин несходимости.

2.9 Анализ причин несходимости

Хотя ХАЙСИС не требует никаких начальных оценок, хорошие оценки температуры верха и низа, оценка расхода одного из продуктов будут ускорять процедуру сходимости. Детальные профили расходов паров и жидкости не требуются.

Если существуют проблемы со сходимостью колонны, информация о невязках, которая выводится на экран при расчете колонны, может быть полезной. Если невязка расчета фазового равновесия приближаются к нулю, а невязка тепловых балансов и спецификаций остается относительно постоянной, велика вероятность, что спецификации заданы некорректно. Если невязки не дают определенную картину, проверьте Ваши исходные данные, т.е. первоначальные оценки, спецификации и конфигурацию колонны.

При расчете колонны помните, что основные параметры колонны, такие как, давление по колонне, число тарелок, тарелка питания, а также некоторые другие данные, например, положение бокового теплообменника и орошения - не будут автоматически меняться для достижения поставленной цели. Для достижения нужных спецификаций будут изменяться лишь переменные, которые были заданы как начальные оценки: орошения, нагрузки теплообменников или расходы продуктов. Сюда же относятся значения, которые первоначально были спецификациями, а затем были заменены другими и стали начальными оценками. На Вас лежит ответственность за ввод разумного набора рабочих условий (начальных оценок) и спецификаций (основных параметров колонны), которые дадут возможность обеспечить сходимость расчета колонны. Несомненно, существует много сочетаний конфигурации колонны и спецификаций, которые делают сходимость трудной или невозможной. Хотя мы не можем обсудить все такие варианты, некоторые наиболее часто встречающиеся ситуации представлены ниже.

Колонна 2 - 113

2.9.1

2 - 114 Колонна

Нет сходимости невязки тепловых балансов и спецификаций

Это наиболее часто встречающаяся ситуация, когда колонна не может обеспечить требуемые невязки тепловых балансов и спецификаций. В следующем разделе описываются типичные трудности и способы их преодоления.

Плохие начальные оценки

Первоначальные оценки имеют важное значение, потому что они обеспечивают начальную стартовую точку для алгоритма расчета колонны. Обычно плохие оценки лишь замедляют достижение сходимости. Однако в некоторых случаях последствия могут быть более серьезными. Воспользуйтесь следующими советами:

•Проверьте заданные расходы продуктов с помощью приблизительных балансовых оценок (можно использовать операцию Покомпонентный делитель). Для получения хорошей оценки расхода верхнего продукта колонны нужно к компонентам сырья, присутствие которых предполагается в верхнем продукте, прибавить небольшое количество тяжелого ключевого компонента. Если на первых итерациях расчета колонны получены чрезвычайно большие невязки, удостоверьтесь, что оценка расхода верхнего продукта меньше суммарного расхода сырья.

•Плохая оценка орошения обычно не вызывает проблем, за исключением случая разделения близко кипящих компонент. Для колонн с высокими расходами жидкости по отношению к расходам пара и наоборот требуются более точные оценки.Колонны, содержащие значительное количество легких газов, таких как водород, азот и др., требуют более точных оценок, чтобы избежать проблем с началом кипения. Пример такой ситуации - колонна выделения азота.

Чтобы увидеть начальные оценки, нажмите кнопку Начальные приближения на странице Монитор специализированного окна колонны.

Ошибки в исходных данных

Перед расчетом колонны рекомендуется проверить все исходные данные, чтобы удостовериться, что все заданные Вами величины, такие как температуры тарелок и расходы продуктов, являются разумными:

•Убедитесь, что исходные данные введены правильно. Типичной ошибкой является задание величин не в тех единицах, в которых эта переменная должна быть задана.

•Задавая расход жидкого дистиллята, проверьте, что Вы задали именно его, а не расход флегмы.

•Если Вы изменили число тарелок в колонне, проверьте, правильно ли заданы тарелка ввода сырья, значения давления и расположение по колонне дополнительного оборудования, например боковых теплообменников.

•Если система не начинает расчет колонны, проверьте, определены ли все потоки сырья, не введено ли сырье на несуществующую тарелку и не задана ли ошибочно спецификация состава для нулевого компонента.

С помощью кнопки Введенная на странице Монитор специализированного окна колонны можно получить сводку исходных данных по колонне. Сводка выводится в окно трассировки.

Колонна 2 - 115

Неверная конфигурация

Для колонн сложных конфигураций, например, атмосферных колонн, перед расчетом особенно важно проверить исходные данные. Часто забывают указать ввод пара в стриппинг, боковой отбор воды из конденсатора, циркуляционное орошение или боковой теплообменник. Это не всегда может быть очевидным, пока Вы тщательно не проверите исходные данные или не попытаетесь изменить некоторые заданные величины.

•Проверьте, нет ли тарелок, где отсутствуют потоки пара или жидкости. Такая ситуация может сложиться на тарелках выше ввода питания в колонне без орошения и на тарелках ниже ввода питания в колонне без ребойлера, если ниже питания не подается поток из стриппинга. В обоих случаях тарелки выше или ниже ввода сырья станут однофазными. Поскольку эти тарелки не являются ректификационными, их следует удалить. В противном случае сходимость не будет достигнута.

•Отметим, что колонна не пойдет на счет, если какой-либо боковой стриппинг не имеет отпарного потока или ребойлера. При этом будет выдано сообщение об отсутствии ребойлера или отпарного потока в одном из боковых стриппингов.

•Проверьте, установили ли Вы боковой отбор воды при моделировании углеводородной колонны с отпариванием водяным паром, в которой предполагается наличие воды на верхней тарелке.

•Независимо от Вашего подхода к моделированию атмосферных колонн в прошлом, не бойтесь сразу же описать всю колонну, включая все боковые стриппинги, боковые теплообменники, боковые выводы продуктов и циркуляционные орошения. Помните, что при моделировании более простой «промежуточной» колонны не следует задавать спецификации продуктов, ожидаемые от конечной конфигурации.

Некорректные спецификации

На наличие некорректных спецификаций обычно указывает отсутствие изменения невязки тепловых балансов и спецификаций, даже если невязка расчета фазового равновесии приближается к нулю. Чтобы избежать этого, Вы должны изменить конфигурацию колонны или рабочее давление или же изменить одну из спецификаций продукта.

•Нельзя задать температуру первой тарелки, если одновременно Вы задаете переохлаждение.

•Если расходы жидкости в верху колонны нулевые, это значит, что заданное значение температуры верхней тарелки слишком высоко, заданная нагрузка конденсатора слишком низка или заданная оценка орошения слишком низка.

•Большие расходы жидкости по колонне показывают, что заданные значения чистоты слишком жесткие для данного числа тарелок, или нагрузки холодильников слишком высоки.

•Наличие сухих тарелок почти всегда указывает на проблему с тепловым балансом. Проверьте Ваши спецификации температуры и тепловых нагрузок. Имеется ряд стандартных подходов для решения подобных проблем: зафиксируйте расход жидкости на тарелке и освободите нагрузку; уменьшите выход продуктов; увеличьте расходы водяного пара; проверьте температуру и качество сырья; проверьте положение сырьевого потока.

•Нулевой продуктовый поток может быть результатом или неверной спецификации, задающей расход продукта, или слишком большого количества тепла в колонне, что ликвидирует внутреннее орошение, или отсутствия источника тепла для обеспечения парового потока.

2 - 116 Колонна

Противоречивые спецификации

Эту ситуацию обнаружить и устранить труднее всего. Поскольку она часто встречается, то заслуживает особого внимания.

•Нельзя задавать расходы всех продуктов в колонне.

•Избегайте фиксировать одновременно для верхнего продукта температуру, расходы жидкости и пара, поскольку такое сочетание предполагает очень узкий диапазон сходимости.

•Нельзя задавать переохлаждение для парциального конденсатора.

•Спецификация точки кипения подобна спецификации расхода, поэтому нельзя задать все расходы, кроме одного, а для него задать точку кипения.

•Можно фиксировать только две из трех спецификаций циркуляционного орошения, т.е. тепловую нагрузку и температуру возврата, тепловую нагрузку и расход циркуляционного орошения и т.д.

•Фиксирование внутренних расходов жидкости и пара в колонне и тепловых нагрузок может привести к противоречиям, поскольку они непосредственно влияют друг на друга.

•Температура низа колонны без ребойлера должна быть ниже температуры сырья, поступающего на нижнюю тарелку.

•Температура верха абсорбера с ребойлером должна быть выше температуры сырья, поступающего на верхнюю тарелку, если сырье не дросселируется перед входом в колонну.

•Расход верхнего парового продукта в абсорбере с ребойлером должен быть больше, чем доля пара верхнего питания.

Невязка тепловых балансов и спецификаций осциллирует

Хотя это реже встречающаяся ситуация, она все же может возникнуть. Часто она объясняется плохими первоначальными оценками.

•Проверьте наличие сконденсированной воды или ситуации, когда вода попеременно конденсируется и испаряется.

•Заданные спецификации не позволяют вывести из колонны какой-либо компонент, и этот компонент циркулирует в колонне.

•Разделение близкокипящих компонент может создавать трудности, поскольку незначительное изменение условий может привести к полному испарению. Сначала измените спецификации так, чтобы продукты не были чистыми компонентами. После сходимости снова задайте спецификации и повторите расчет.

2.9.2