69

Введение

Любое химическое, пищевое, фармацевтическое, машиностроительное производство, реализующее определённую сложную технологию производ-ства, представляет собой специфическую химико-технологическую систему (ХТС), состоящую из большого количества аппаратов и технологических связей между ними. Проектирование и эксплуатация подобного производства требует глубоких знаний и умений в конкретной предметной области.

При разработке новой ХТС или модернизации существующей основная задача заключается в создании такого объекта химического производства, который позволит получать продукцию заданного качества в требуемом объёме наиболее экономически целесообразным путём. При эксплуатации существующей ХТС необходимо таким образом управлять производством, чтобы при высокой производительности и низких затратах обеспечить полу-чение продукта требуемого качества и реализовать максимально возможную экологическую безопасность производства. При эксплуатации ХТС необ-ходимо не только понимать принципы организации и функционирования производства, заложенные в технологическую схему при её проектировании, но и учитывать возможные изменения параметров сырья, требований к конечной продукции, а также уметь реагировать на непрерывное изменение параметров работы оборудования вследствие определённого расходования его ресурсов, возможных аварий, пусков, остановок и т.д.

Разработка современных технологических процессов и оптимальная эксплуатация действующих производств невозможна без применения моделирующих программ, имеющих высокую точность описания параметров технологических процессов и позволяющих без значительных материальных и временных затрат производить исследования этих процессов. Такие модельные исследования имеют огромное значение не только для проекти-рования, но и для функционирования существующих производств, так как позволяют учесть влияние внешних факторов (изменение состава сырья, изменение требований к конечным и промежуточным продуктам и т.д.) на показатели действующих производств.

Таким образом, эффективная организация и функционирование проектных служб и, как следствие, технологических производств возможно лишь при условии владения инженерами специализированными комплекс-ными программно-техническими системами, умением выбора оптимальных условий их использования для решения тех либо иных задач [1].

1. Задание

Требуется разделить методом ректификации 4500 кг/ч бинарной смеси бензол – толуол, содержащей 30 % (масс.) бензола. Содержание низко-кипящего компонента в дистилляте 98 % (масс.), в кубе 4 % (масс.). Коэффициент избытка флегмы 1,5. Исходная смесь поступает в колонну при температуре кипения, соответствующей ее составу и давлении 5 атм. Для охлаждения конденсатора подается вода t_нач = 20 °С и t_кон = 40 °С. Давление греющего пара 500000 Па (температура 151,1 °С); Давление в колонне 500000 Па. Температура потоков дистиллята и куба после холодильников 30°С.

2. Использование пакета ChemCad для моделирования химико-технологических систем

Пакет ChemCAD разработан компанией SIMSCI ChemStations, Inc. Он состоит из непосредственно базовой универсальной программы ChemCAD, предназначенной для статического моделирования основных процессов, основанных на фазовых и химических превращениях (имеющая средства расчёта геометрических размеров и конструктивных характеристик основных аппаратов, и оценки стоимости оборудования), так и дополнительных модулей: СС-DYNAMICS – расчёт динамических режимов, СС-THERM – расчёт теплообменников (типа труба в трубе, пластинчатых, кожухотрубных, аппаратов воздушного охлаждения), CC-BATCH – моделирование процессов периодической ректификации и ряда других. Универсальная моделирующая программа имеет графический интерфейс для платформ PC/Windows, базу данных индивидуальных компонентов (более 1900 веществ), позволяет задавать различные многокомпонентные потоки в виде псевдокомпонентов или генерировать их на основании данных разгонки, поддерживает большин-ство методов расчёта термодинамических свойств (в том числе содержит специальные методы для расчёта амин, полимер содержащих смесей, др.) [1].

Моделирование процесса начинается с ввода исходных данных и параметров моделирования.