Справочные примеры 21

Расчет вакуумной колонны

Поскольку в вакуумную колонну в качестве сырья направляется мазут из атмосферной колонны, воспользуемся готовым примером, в котором уже смоделирована атмосферная колонна. (Пример R-1 находится в директории SAMPLES).

В терминах ХАЙСИС вакуумная колонна представляет собой Абсорбер (колонна без конденсатора и кипятильника) с циркуляционными орошениями. Мазут из атмосферной колонны нагревается, дросселируется и поступает в вакуумную колонну. На потоке мазута устанавливается нагреватель (печь), который решает обе эти задачи.

Моделирование печи

Установите операцию Нагреватель и задайте следующую информацию:

НАГРЕВАТЕЛЬ - Т-101

	Закладка, Страница	Поле	Значение
	Данные, Соединения	Вход	Residue
		Выход	Вак.сырье
		Энергетический поток	Q-T101
	Рабочая таблица,	Температура в потоке Вак.сырье	395 С
	Условия	Давление в потоке Вак.сырье	20 мм рт.ст.

Инсталляция вакуумной колонны

Колонна содержит 9 теоретических тарелок. Давление на верху колонны – 10 мм рт.ст., давление в низу колонны – 20 мм рт.ст. В качестве оценок температур на верхней и нижней тарелках задайте 120 и 370 С соответственно.

Вызовите шаблон колонны "Абсорбер". Введите информацию, приведенную в таблице, на страницы инспектора ввода.

Абсорбер - К-10

	Страница	Поле	Значение
	Соединения	Число тарелок	9
		Питание нижней тарелки	Вак.сырье
		Питание верхней тарелки	Орошение со 2 тарелки
		Пар сверху	Пар сверху
		Жидкость снизу	Вак.остаток
		Доп. боковой отбор (Тип, тарелка)	ЛВГ (L, 2)
			ТВГ (L, 6)
	Профиль давления	Верхняя тарелка	1.35 кПа
		Нижняя тарелка	2.7 кПа
	Оценки	На верхней тарелке	120 С
	температур	На нижней тарелке	370 С

Значения спецификаций, касающихся циркуляционного орошения, можно задать в окне инспектора ввода, или позже (как мы и сделаем). Заполнив третью страницу инспектора ввода, нажмите кнопку Готово. Вы попадаете в специализированное окно колонны.

Перейдите на страницу Монитор закладки Данные. Система автоматически добавила четыре спецификации (две - боковые отборы и две – циркуляционное орошение). Можно использовать эти спецификации или заменить их на другие. В данном примере используются следующие спецификации:

•расход ЛВГ - 32 м3/час

•расход ТВГ - 90 м3/час

Чтобы задать эти величины, необходимо сменить тип единиц расхода (по умолчанию система предлагает задать расходы в мольных единицах). Для этого отметьте спецификацию и нажмите кнопку Просмотр, в появившуюся форму внесите нужные изменения.

Теперь определим спецификации орошения. По умолчанию это расход орошения и нагрузка или изменение температуры жидкости. Расход орошения известен - 130 м3/час, задайте эту величину.

22 Справочные примеры

Что касается второй спецификации, заменим эту спецификацию на другую. Известно, что расход пара сверху составляет в вакуумных колонах 0.2-0.4% от сырья. Зададим в качестве спецификации расход Пара сверху в количестве 600 кг/час. Чтобы задать новую спецификацию, нажмите кнопку Добавить спецификацию, а затем укажите тип спецификации - Расход пара. Проследите, чтобы новая спецификация была активной (имеется флажок в соответствующем столбце), а старую спецификацию следует удалить или сделать неактивной.

Сохраните Вашу задачу (выполните команды Файл, Запомнить под именем).

Циркуляционные орошения

Добавьте еще два орошения. Для этого перейдите на закладку Дополнительное оборудование специализированного окна колонны. Здесь можно установить, просмотреть, отредактировать или удалить дополнительное оборудование, тип которого соответствует выбранной странице. Перейдите на страницу Циркуляционные орошения и нажмите кнопку Добавить. Задайте имя циркуляционного орошения ЦО-2, тарелки отбора и возврата (6 и 5 соответственно) и нажмите кнопку Установить. Каждое циркуляционное орошение с холодильником влечет появление двух спецификаций. По умолчанию это мольный расход орошения и изменение температуры жидкости. Если Вы хотите использовать эти спецификации, задайте значения спецификаций в этом окне.

В нашем случае спецификациями являются расход орошения 265 м3/час и нагрузка –7.5е6 ккал/час. Чтобы задать эти спецификации, перейдите на страницу Монитор закладки Данные. Найдите две новые спецификации, относящиеся к ЦО-2. В первой спецификации измените тип единиц измерения на Объемные и задайте значение расхода циркуляционного орошения равным 265 м3/час. Тип второй спецификации измените на Нагрузка. Задайте значение нагрузки -7.5е6 ккал/час.

Аналогичным образом задайте еще одно орошение со следующими параметрами:

ОРОШЕНИЕ - ЦО-3

Тарелка отбора	8
Тарелка возврата	9
Расход орошения	330 м3/час
Нагрузка	-8.85+06 ккал/час

Убедитесь, что число степеней свободы равно 0. Нажмите кнопку Пуск, колонна будет рассчитана.

Мы рассчитали колонну, задав расход пара сверху. Более удачной спецификацией может быть температура верха колонны. Замените спецификацию расхода на новую - температура верхней тарелки равна 80 С. Пересчитайте колонну. Когда расчет завершится, результаты можно просмотреть на закладке Результаты.

Справочные примеры 23

Очистка кислых стоков

Описание процесса

Приведенная здесь схема очистки кислых стоков является типичной в нефтепереработке. Очистке подвергаются смешанные стоки, приходящие с установок водной очистки, риформингов, гидрокрекингов и установок АВТ.

В качестве источника тепла обычно применяется водяной пар низких параметров. Целью процесса является максимально возможное удаление сероводорода и аммиака, которые уходят с верха отпарной колонны. Весьма важно правильно спроектировать такую колонну, поскольку она должна справляться с переработкой всех кислых стоков нефтеперерабатывающего завода, поступающих из различных источников. Часто производительность этих колонн оказывается недостаточной для работы в нестационарных (например, при пуске или остановке производства) или аварийных условиях, и кислые стоки приходится накапливать в резервных емкостях.

Колонна очистки кислых стоков играет большую роль в программах снижения загрязнения окружающей среды, повсеместно осуществляются в промышленности.

24 Справочные примеры

Введение

Кислые стоки (поток 1) поступают в теплообменник Т-1, в котором подогреваются потоком 4. Подогретый поток 2 поступает на 3-ю тарелку 8-тарельчатой ректификационной колонны, оснащенной кипятильником и конденсатором с полным рефлюксом. В кубе колонны (поток 4) получают продукт, в котором массовая доля NH3 составляет 1е-5. Этот поток поступает в теплообменник Т-1, где подогревает питание колонны.

Пакет свойств

Выберите нужные компоненты H2S, NH3 и Н2О. В качестве термодинамического пакета выберите

Пенга-Робинсона для кислых сред (Sour PR).

Моделирование схемы

Имя	1
Температура, С	40
Давление, кг/см2	3.0
Станд.расход ид.жидкости, м3/час	2000
Массовая доля H2S	0.007
Массовая доля NH3	0.005
Массовая доля H2O	0.988

Поток питания

Задайте поток питания, как показано в таблице.

Операции

Задайте теплообменник Т-1, как показано в таблице.

ТЕПЛООБМЕННИК Т-1

	Закладка, Страница	Поле	Значение
	Данные, Соединения	Вход в корпус	4
		Вход в трубки	1
		Выход из корпуса	5
		Выход из трубок	2
	Данные, Параметры	∆ P трубок	0.7 кг/см2
		∆ P корпуса	0.7 кг/см2
	Рабочая тетрадь, Условия	Температура в потоке	95 С
		2

Перед тем, как устанавливать абсорбер, в меню Инструменты выберите Настройки. Убедитесь, что на закладке Расчет (страница Опции) в поле Инспектор ввода установлен флажок. Теперь инсталлируйте колонну. Для этого воспользуйтесь кнопкой Ректификационная колонна в кассе объектов. В колонне имеется и кипятильник и конденсатор.

Все характеристики колонны приведены в следующей таблице.

КОЛОННА К-1

	Страница	Поле	Значение
	Соединение	Число тарелок	8
		Питание (тарелка)	2 (тар. 3)
		Тип конденсатора	Полный рефлюкс
		Пар сверху	3
		Кубовая жидкость	4
		Нагрузка ребойлера	Нагр.реб.
		Нагрузка конденсатора	Нагр.конд.
	Профиль давления	Конденсатор	2.0 кг/см2
		Ребойлер	2.3 кг/см2

Перейдите на страницу Монитор закладки Данные. Две спецификацию Отбор пара сверху и Флегмовое число по умолчанию назначены активными для полных колонн. Спецификацию Отбор пара сверху сделайте неактивной. Задайте значение флегмового числа – 10. Добавьте новую спецификацию (кнопка Добавить) – мольная доля аммиака в кубовом продукте составляет 0.00001 и сделайте эту спецификацию активной.

Справочные примеры 25

Для ускорения сходимости колонны и уменьшения эффекта осцилляции решения задан демпфирующий фактор 0.4 (по умолчанию он равен 1.0). Демпфирующий фактор задается на странице Дополнительные закладки Параметры. Более подробно о демпфирующем факторе читайте в документации.

Расчетное исследование

Давайте проведем несколько расчетов, в которых будем изменять температуру потока 2 от 85°С до 105°С с интервалом в 5°С. С помощью ХАЙСИС Вы можете сделать это автоматически, используя процедуру Расчетное исследование из Книги данных. Откройте Книгу данных (Ctrl-D) на закладке Переменные и выберите переменные, указанные в таблице.

Схема	Объект	Переменная	Описание переменной
Главная	Нагр.конд.	Тепловой поток (Heat Flow)	Холод
	Нагр.реб.	Тепловой поток (Heat Flow)	Тепло
	2	Температура	Температура
	Т-100	К*F (UA)	К*F

Перейдите на закладку Расчетные исследования. С помощью кнопки Добавить организуйте Исследование 1. Отметьте независимую и зависимые переменные, как показано на рисунке.

Для того, чтобы провести исследование, необходимо задать интервал изменения независимой переменной. Нажмите кнопку Просмотр, и Вы попадете в окно Организация расчетного исследования, в котором задайте следующие величины:

26 Справочные примеры

Чтобы начать расчет, нажмите кнопку Пуск. Результаты выводятся на экран с помощью кнопки Результаты. Обратите внимание, что эти результаты можно выводить как в виде таблицы, так и в виде графика.