Технологические операторы, рассчитывающие паро-жидкостное равновесие в системе

Предназначен для разделения паровой и жидкой фаз.
Имеет обозначение:
Сепаратор (Flash):
Количество входных потоков ограничивается только точками их присоединения. Если потоки имеют различное давление, то первоначально осуществляется адиабатический сброс давления до наименьшего.
Выходных потоков 2 или 3. Если 2 – один газ, другой жидкость. Если 3 – газ, углеводороды с растворенной водой, вода с растворенными углеводородами.
Flash-1 Flash-2 Flash-3

Основное меню
Расчет по размерам
вертикального или
горизонтального
сепаратора
Для работы с нефтепродуктами

Основное меню
Тепловая нагрузка
Температура
Температура на выходе равна
температуре входного потока
Температура начала кипения
Температура начала конденсации
Температура насыщения воды
(если воды в потоке нет, то
эквивалентно температуре
конденсации)
Изоэнтропический (S=const)
Мольная доля жидкости на выходе
Массовая доля жидкости на выходе
Перепад давления
Давление на выходе
Давление на выходе равно
давлению на входе
Давление начала кипения
Давление начала конденсации
Давление насыщения воды
Изоэнтропический (S=const)
Мольная доля жидкости на выходе
Массовая доля жидкости на выходе

Мольная, массовая или объемная доля
воды в нефтепродукте
Advanced Specification
Мольная, массовая или объемная доля
нефтепродукта в воде

ПРИМЕР РАСЧЕТА СЕПАРАТОРА
Разделить поток на жидкую и газовую фазы.
Состав потока:
Вода 30 мас.%
Н-пентан 20 мас.%
Н-гексан 25 мас.%
Н-гептан 25 мас.%
Расход 1000 кг/ч, температура 100°С, давление 4 кг/см2.

Предназначены для разделения компонентов по температурам кипения в процессе ректификации.
Ректификационные колонны
Для моделирования в программе имеются следующие модули:
Shortcut Fractionator - упрощенная колонна дистилляции;
Distill - колонна для расчета ректификации индивидуальных компонентов;
Refine - колонна для расчета ректификации нефти и нефтепродуктов;
Batch Distillation - колонна для расчета периодической ректификации.

Модуль предназначен для упрощенного расчета технологических параметров колонны дистилляции индивидуальных компонентов: количества теоретических тарелок, флегмового числа, номера тарелки питания, тепловых нагрузок на куб и дефлегматор.
Количество входных потоков – 1, выходных потоков из куба – 1 и из дефлегматора – 1.
Нумерация тарелок осуществляется сверху вниз. При этом дефлегматор принимается за тарелку № 0, а куб за тарелку № n+1, где n – количество теоретических тарелок в тарельчатой части.
Shortcut Fractionator :

Обозначение модуля:

Основное меню
Задание ряда
параметров

Основное меню
Выбор типа конденсатора
Выбор ключевого компонента
для верхней части колонны
Доля отбора ключевого
компонента от его потенциального
содержания в сырье
Выбор ключевого компонента
для нижней части колонны
Доля отбора ключевого
компонента от его потенциального
содержания в сырье

Максимальное флегмовое число
в % от минимального (от 100 и выше)
Operating Parameters
Давление верха колонны
Перепад давления колонне
(гидравлическое сопротивление)

ПРИМЕР РАСЧЕТА
Рассчитать основные параметры ректификационной колонны для разделения смеси углеводородов:
Н-пентан 10 мас.%
Н-гексан 20 мас.%
Н-гептан 70 мас.%
Расход 10000 кг/ч, температура 80°С, давление 3 кг/см2.
Условие разделения:
Содержание н-гептана в дистилляте не более 1 мас.%
Содержание н-гексана в остатке не более 3 мас.%

Запишем уравнения материальных балансов для всей колонны и компонентов:
C=D+R
c1C= y1D+ x1R
c2C= y2D+ x2R
c3C= y3D+ x3R
Расчет ведем на 100 кг сырья. Тогда можно записать D=100-R,
по условию y3=0.01 x2=0.03
Примем, что x1=0, тогда:
10= y1(100-R)
20= y2(100-R)+ 0.03R
70= 0.01(100-R)+ x3R
Сложим первые два уравнения
30=(y1+y2)(100-R)+0.03R
y1+y2+y3=1, тогда y1+y2=1-y3=0,99
Откуда R=71,875 кг

Результаты расчетов сводим в таблицу
Откуда доля верхнего ключевого компонента=17,844/20=0,8922
нижнего ключевого компонента=69,719/70=0,9960

+++COLUMN PARAMETERS BY SHORT CUT METHOD+++
% OF MIN REFLUX STAGES FEED CONDENSER DUTY REBOILER DUTY
REFLUX RATIO LOCATION TRAY KCAL/HR KCAL/HR
------ ------ ------ ------ ------------ ------------
105.0 1.731 27.91 20.57 0.6413E+06 0.8504E+06
110.0 1.813 23.93 17.68 0.6606E+06 0.8697E+06
120.0 1.978 21.27 15.74 0.6993E+06 0.9084E+06
140.0 2.307 18.74 13.90 0.7768E+06 0.9858E+06
175.0 2.884 16.39 12.19 0.9122E+06 0.1121E+07
200.0 3.296 15.35 11.44 0.1009E+07 0.1218E+07
500.0 8.241 11.63 8.73 0.2170E+07 0.2379E+07

Rмин
Nмин

Этот модуль является наиболее сложным в использовании и может быть четырех видов:
Distill: Distill-1 Distill-2 Distill-3 Distill-4

DISTILL-1
Колонна без куба и дефлегматора.
(абсорбер или экстрактор)

DISTILL-2
Колонна с кубом, но без дефлегматора.
(абсорбер с кубом)

DISTILL-3
Колонна с дефлегматором, но без куба.
(отпарная колонна)

DISTILL-4
Полная колонна дистилляции.
Количество входных и выходных потоков ограничено местами присоединения, т.к. возможно несколько входных потоков, боковых отборов и т.п. Дефлегматор имеет два выхода: для жидкой фазы и для газовой фазы (газовая фаза возможна при парциальном дефлегматоре).

Основное меню
Задание питающих потоков
Условия разделения
Декантация воды
Задание боковых погонов
Выбор метода сходимости
Эффективность
Нагрев/охлаждение на тарелке
Внешнее охлаждение
Задание размеров тарелки
Выбор данных для вывода
Профили давления, температуры, расхода паров по колонне

Давление верха и
низа колонны
Предполагаемая доля (fraction)
или мольное количество (molar)
верхнего или нижнего продукта
Количество
теоретических тарелок
Предполагаемые температуры
верха и низа колонны
Основное меню
Задание параметров
конденсатора и ребойлера

Тип конденсатора
Давление в емкости орошения
Предполагаемое флегмовое число
Condenser Data
Переохлаждение в
конденсаторе

Тип ребойлера
Предполагаемый расход паров
Мольная доля паров для Thermosiphon
Reboiler Data

Количество заполняемых спецификаций
Спецификации конденсатора
Спецификации верхнего продукта
Спецификации ребойлера
Спецификации нижнего продукта