Моделирование аппаратов ректификации

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

В современной нефтехимической промышленности используется большое число аппаратов, для управления которыми необходимо построение систем автоматизации.

Основой такого построения является наличие исчерпывающей информации об объекте. Как правило, таким источником информации является передаточная функция. Если объект простой, то ее определение не представляет трудностей. Но таких объектов практически не существует. Поэтому используют другие источники. Например, кривую разгона, которая является эмпирической моделью объекта: на объект подают небольшое возмущение и получают его реакцию, которую затем обрабатывают и получают передаточную функцию. Однако, такие методы оправдывают себя только при пуске производства, или там где проведение экспериментов не связано с большими потерями, и при том известно примерное поведение объекта (т.е. возмущение не должно вызвать аварию). Чаще же такие эксперименты провести нельзя.

Тогда применяют математическое моделирование, которое является сложным для получения точной модели. Но точно построенная модель дает ряд преимуществ: можно отследить поведение объекта при изменении параметров, получить критические значения параметров, изучить его реакцию на различные возмущения и, наконец, получить оптимальные значения управляющих воздействий для максимизации (минимизации) какого-либо фактора. И все это без потерь и возможности возникновения аварийных ситуаций. Но, как говорилось выше, построение такой модели — довольно сложная задача. Поэтому целью данного курсового проекта является изучение основных принципов моделирования и построение приближенной модели.

Цель работы.

Работа предназначена для закрепления теоретического и практического материала по моделированию объектов управления на конкретных примерах и включает следующие этапы:

— освоение навыков составления математического описания процесса ректификации в простой колонне;

— изучение математической модели ректификационной колонны и подготовка исходных данных для моделирования на ПК;

— моделирование статических режимов колонны при изменении одного из основных параметров: состава сырья, его доли отгона, относительных летучестей компонентов, отбора дистиллята, кратности орошения, минимального числа тарелок (ступеней разделения), числа тарелок укрепляющей и отгонной секций при сохранении общего числа тарелок в колонне;

— обработка результатов исследования, их анализ и оценка статических характеристик модели для выработки рекомендаций по управлению режимом ректификационной колонны;

1. Теоретические основы моделирования аппаратов ректификации

Зависимости, определяющие связь выходных параметров объекта управления от входных, называются статическими характеристиками.

Статические характеристики необходимы для определения режимов работы объектов управления, оптимизации процесса, при проектировании типовых объектов с заранее заданными свойствами и разработке систем автоматизации.

В общем случае статическая характеристика технологического объекта зависит от физико-химических свойств перерабатываемых веществ, от характера и степени достижения равновесия процессов масса и теплопередачи, гидродинамики процесса и конструктивных параметров объекта.

Математическое описание статики ректификации обычно состоит из трех групп уравнений:

— материального баланса;

— кинетических зависимостей;

— теплового баланса.

Рис. 1 Структурная схема ректификационной установки

1. ректификационная колонна.

2. выносной дистилляционный куб.

3. холодильник кубового остатка.

4. конденсатор.

5. холодильник дистиллятор.

6, 7. Вход греющего пара и выход конденсата.

8, 9. Вход и выход охлаждающей воды.

10. Выход пара из колонны.

11. Вход дистиллята в колонну.

12. Выход дистиллята.

13, 14. Вход и выход охлаждающей воды.

15. Поток флегмы.

16. Поток пара.

17. Ввод исходной смеси.

Краткая теория по построению моделей аппаратов ректификации:

Идеальное смешение:

Для колонны используем модель статики:

Модель:

Уравнение материального баланса для кубового остатка

(1)

Материальный баланс для i — ой тарелки (укрепляющая секция колонны).

(2)

(3)

Теория: Скорость массообмена определяется уравнением:

Модель: режим идеального вытеснения

— в статическом режиме

(4)

где

(5)

Здесь приведенный коэффициент массопередачи,

— время контакта пара с жидкостью

Yi+1=Yi+(1-e^(-/Gi))(Y*i — Yi-1) (6)

Введем уравнение связи:

1) Концентрация дистиллята XD=YN N — тарелок. (7)

2) Расход пара G=L+D (8)

Уравнение материального баланса всей колонны запишется как:

(9)

Алгоритм решения модели:

1. Задается начальное приближение XW (например, равное XF);

2. Определяем по уравнению (5) равновесную концентрацию пара, уходящего из кубового остатка;

3. Определяем по уравнению (7) концентрацию жидкости, поступающей с первой тарелки X1;

4. По уравнению (5) определяем равновесную концентрацию паровой фазы на первой тарелке;

5. По уравнению (6) определяем Yi;

6. По уравнению (2) или (3) определяем концентрацию жидкости, поступающей с верхней тарелки;

7. Расчеты с пункта (4) по (6) повторить для всех тарелок;

8. В результате решения мы получаем концентрацию дистиллята

(XD=YN (7));

9. Решаем уравнение материального баланса всей колонны (9);

Если не выполняется баланс по уравнению (9) методом половинного деления определяем новое приближение XW.

Если П >, то возобновляем расчет с 1 — го пункта.

Условие окончания расчета по алгоритму — П <

2. Описание объекта моделирования

В качестве объекта моделирования была выбрана колонна К-4 Блок вторичной перегонки бензина (ВПб), установки ЭЛОУ+АВТ-6 типа 11/4 цеха № 18 НПЗ.

Блок вторичной перегонки (ВПб) — предназначен для разделения бензина на более узкие фракции путем четкой ректификации. Состоит из: Блока колонн предназначенных для ректификации бензинов, Блока теплообменников предназначенных для передачи тепла между двумя средами, Холодной насосной предназначенной для перекачки бензинов, Постамента где расположено оборудование предназначенное для конденсации паров бензина, Блока печей предназначенного для нагрева бензинов, Блока концевых холодильников предназначенного для охлаждения бензинов, Блока защелачивания предназначенного для защелачивания бензина.

Обозначения:

W — расход кубового остатка [кг/сек].

F — расход питания [кг/сек].

L — расход орошения [кг/сек].

D — расход дистиллята [кг/сек].

G — расход пара [кг/сек].

X — концентрация л/л компонента в жидкой фазе.

Y — - концентрация л/л компонента в паровой фазе.

Y· — равновесная концентрация л/л компонента в паровой фазе.

Индексы:

I — индекс величин, связанных с I — ой тарелкой.

W, L, D, G,

Описание технологического процесса

Разделение бензина на узкие фракции путем четкой ректификации в колонне К-4, схема № 5−18−5/2005.

Блок вторичной перегонки бензина предназначен для разделения прямогонного бензина на узкие фракции путем четкой ректификации в колонне поз. К-4.

Стабильная бензиновая фракция из колонны поз. К-8 через клапан-регулятор уровня в колонне поз. К-8 поступает на 32-ю тарелку колонны поз. К-4.

Сюда же насосами поз. Н-4, Н-4а, Н-5а через клапан-регулятор уровня в емкости поз. Е-3 поступает бензиновая фракция колонны поз. К-2.

В колонне поз. К-4 происходит разделение прямогонного бензина на фракции НК-115оС и 80−180оС.

С верха колонны поз. К-4 пары фракции НК-115оС конденсируются и охлаждаются в АВО поз. Т-8/1,2 и в холодильнике поз. Т-8а, поступают в емкость поз. Е-5 и емкость поз. Е-4. Несконденсировавшийся газ из емкостей поз. Е-5, Е-4 выводится в сеть топливного газа или в факельную линию. Часть фракции НК-115оС из емкости поз. Е-5 насосами поз. Н-6, Н-15 с температурой 80−85оС подается через клапан-регулятор расхода с коррекцией по температуре верха колонны поз. К-4 в виде острого орошения наверх колонны, а балансовый избыток — через клапан-регулятор уровня емкости поз. Е-5, через АВО поз. Т-13, холодильник поз. Т-13а, емкость Е-8/1 и емкость поз. Е-7 откачивается в товарный парк 62 цеха 18 НПЗ или через АВО поз. Т-13, холодильник поз. Т-13а, емкость поз. Е-36 в парк 69 цеха ½ НПЗ.

В емкости поз. Е-7 осуществляется защелачивание фракции НК-115оС с целью очистки от сернистых соединений.

Свежая щелочь с концентрацией 6−12% насосами поз. Н-33, 32а подается в емкость поз. Е-7(Е-8/1) из емкости поз. Е-11. Ввод фракции НК-115оС в емкость поз. Е-7(Е-8/1) осуществляется через перфорированный трубопровод под слой щелочи. Кроме этого, осуществляется циркуляция щелочи в емкости поз. Е-7(Е-8/1) с помощью инжекторов. Контроль за качеством щелочи в емкости поз. Е-7(Е-8/1) ведется постоянно и, если концентрация свободной щелочи снизится до 2% и менее, то щелочь заменяется: отработанная щелочь выдавливается в емкости поз. Е-10/1,2 по линии отработанной щелочи, а емкость поз. Е-7(Е-8/1) заполняется свежей.

Для поддержания температуры низа колонны поз. К-4 предусмотрена проектом схема подачи циркулирующей флегмы: фракция 80−180оС с низа колонны поз. К-4 поступает на прием насосов поз. Н-11, Н-11а, прокачивается через змеевик печи поз. П-2/2 и с температурой 150−200оС возвращается в колонну поз. К-4. Фракция 80−180оС с низа колонны поз. К-4 насосами поз. Н-11, Н-11а через клапан-регулятор уровня поз. К-4 откачивается через АВО поз. Т-15а, Т-14, холодильник поз. Т-15 и смеситель фракции 80−180оС в парк 55 цеха 8/14 и парк 62 цеха 18 НПЗ.

Технические данные колонны.

Колонна (ректификационная) предназначена для разделения бензина на более узкие фракции. Д=3600 мм, H=46 100 мм, 60 клапанных тарелок, Рраб. =4,0 кгс/см2

Нормы технологического процесса.

БЛОК ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕГОНКИ БЕНЗИНА

Температура верха К-4

0С

100?140

TC400

1

100?120 TC400

Температура низа К-4

0С

125?200

TI406

1

155?175 TI406

Давление в колонне К-4

кгс/см2

2,0?4,0

PIА420

1,5

2,5?4,0 PI420

Уровень в колонне К-4

%

20?90

LCА455

2,5

40?60 LC455

Уровень в Е-5

%

20?90

LCА456

2,5

40?60 LC456

Давление продукта на входе в печь П-2/2 по К-4

кгс/см2

25, не более

PI426

1,5

-PI426

Расход бензина от Н-11 в печь П-2/2 по К-4

м3

150?350

FCА437

1,5

200?300 FC437

Температура продукта на выходе из печи П-2/2 по К-4

0С

150?250

TC403

1

150?200 TC403

Материальный баланс.

Наименование

% масс.

Количество, тыс. т/год

Количество, т/час

АТМОСФЕРНО-ВАКУУМНЫЙ БЛОК

Взято:

Нефть обессоленная

100,0

6024,84

753,11

Получено:

Газ предельный

0,30

18,07

2,26

Головка стабилизации предельная

3,09

186,17

23,30

Бензиновая фракция

20,75

1250,15

156,31

в том числе:

— фракция НК-115оС

7,70

463,91

58,00

— фракция 80 — 180оС

13. 05

786,24

98,31

3. Система допущений

1. Исходное сырье (питание) представляет собой бинарную смесь;

2. Жидкость в колонне находится при температуре кипения, а пар везде насыщенный;

3. Не учитывается перепад давления и температуры по колонне;

4. Массопередача в колонне эквимолярная;

5. В зоне массообмена паровая фаза движется в режиме идеального вытеснения; жидкая фаза в режиме идеального смешения;

6. Движущей силой массообмена является разность равновесной существующей концентрацией легколетучего компонента;

7. Отсутствует жидкости парам.

8. Для кубового остатка и конденсата принимаем модель идеального смешения.

Поскольку построение точной модели данного объекта очень сложно, и не в полной мере представлены данные по материальному потоку веществ этой колонны, так же производимые этим объектом фракции имеют сложный химический состав, мною было принято еще несколько допущений:

1. Т.к. в рамках данного курсового проекта необходимо смоделировать колонну для разделения бинарной смеси, то в их качестве будем использовать пентан С5Н12 и гексан С6Н14.

2. Расход питания F примем равным 26 524 КГ/ЧАС

3. Расход орошения L примем равным 17 282 КГ/ЧАС

4. Расход в кубе W = 23 100 КГ/ЧАС

Константы уравнения Антуана для выбранных веществ:

Вещество

Интервал температур

Константы

от

до

A

B

C

С5Н12

-30

120

6. 87 372

1075. 82

233. 36

С6Н14.

-60

110

6. 87 776

1171. 53

224. 37

4. Программа

Расходы в таблице указаны в кг/ч, поэтому для получения их в кг/с разделим их на 3600.

Давление переведем и кгс/см2 в мм. рт. ст.

program Pro;

{$APPTYPE CONSOLE}

uses

SysUtils;

const

n=60; //количество тарелок

np=32; //номер тарелки питания

Dk=3. 6;//диаметр колонны

Xf=0. 25;//концентрация л/л компонента в питании

F=26 524/3600; //расход питания

W=23 100/3600; //расход кубового продукта

L=17 282/3600; //расход орошения

P=4*735. 6;//давление в колонне (кгс/см2*мм. рт. ст.)

e=0. 1;//точность при итерационных расчетах

b=0. 15;//коэффициент массопередачи

//коэффициенты уравнения Антуана для пентана (С5Н12)

A1=6. 87 372; B1=1075. 82; C1=233. 36;

// коэффициенты уравнения Антуана для гексана (С6Н14)

A2=6. 87 776; B2=1171. 53; C2=224. 37;

type mas=array [0. n] of real;

var

x, yz, y, yt, xt, T: mas;

i: byte;

D, G, S, M, min, max, xw, Mxw, Mmin, fp, P1, P2: real;

mint, maxt, T1, T2,bal: real;

function yzf (x: array of real; i: byte):real;

{функция зависимости равновесной концентрации л/л компонента в паровой фазе от его концентрации в жидкой фазе}

begin

yzf: =2. 2*x[i];

end;

procedure conc (xw: real;var x, y: mas;var m: real;n:byte);

//процедура определения концентрации

begin

x[0]: =xw;//концентрация л/л в кубовом продукте — начальное приближение

yz[0]: =yzf (x, 0); //равновесная концентрация л/л компонента в паровой фазе

y[0]: =yz[0];

x[1]: =(W*x[0]+G*yz[0])/(F+L);

FOR I: =1 to N DO BEGIN

YZ[I]: =yzf (x, i);

Y[I]: =Y[I-1]+(1-EXP (-s*b/G))*(YZ[I]-Y[I-1]);

IF I< =np THEN fp: =L+F ELSE fp: =L;

X[I+1]: =(G*(Y[I]-Y[I-1])+fp*x[I])/fp;

END;

M: =F*Xf-D*y[n]-W*x[0];//материальный баланс колонны

end;

procedure temp (ti: real;var y, yt: mas;var bal: real;i:byte);

//процедура определения температуры кипения л/л компонента

begin

P1: =exp (A1-B1/(C1+Ti));

P2: =exp (A2-B2/(C2+Ti));

y[i]: =P1*x[i]/P;

yt[i]: =P2*xt[i]/P;

bal: =y[i]+yt[i]-1;

end;

begin

S: =(pi*sqr (Dk))/4;//площадь поперечного сечения тарелки

D: =F-W;//расход дистиллята

G: =L+D;//расход пара в колонне

min: =0; max: =1;//пределы изменения концентрации

writeln ('ploshad tarelki = ', S: 3:3,' m2');

writeln ('rashod pitaniya = ', F: 3:3,' kg/s');

writeln ('rashod cub prod = ', W: 3:3,' kg/s');

writeln ('rashod oroshen = ', L: 3:3,' kg/s');

writeln ('rashod diostill = ', D: 3:3,' kg/s');

writeln ('rashod para v k = ', G: 3:3,' kg/s');

writeln ('conc L/L comp v pit = ', Xf: 3:3,#10);

repeat

xw: =(min+max)/2;

conc (xw, x, y, m, n);

Mxw: =m;

conc (min, x, y, m, n);

Mmin: =m;

if Mmin*Mxw< =0 then max: =xw

else min: =xw;

until abs (max-min)< =e;

writeln ('concentraciya X L/L (T/L) componenta v jidkoy faze');

for i: =0 to n do begin

xt[i]: =1-x[i];

if i=0 then

writeln ('X v cube kolonni = ', x[i]: 6:6,' (', xt[i]: 6:6,')')

else

writeln ('X na ', i,' tarelke = ', x[i]: 6:6,' (', xt[i]: 6:6,')');

end;

writeln (#10,'concentraciya Y L/L (T/L) componenta v parovoy faze');

for i: =0 to n do begin

yt[i]: =1-y[i];

if i=0 then

writeln ('Y v cube kolonni = ', y[i]: 6:6,' (', yt[i]: 6:6,')')

else

writeln ('Y na ', i,' tarelke = ', y[i]: 6:6,' (', yt[i]: 6:6,')');

end;

conc (xw, x, y, m, n);

writeln (#10,'materialniy balans kolonni = ', M: 6:6);

readln;

writeln ('temperetura kipeniya L/L componenta i conc v parovoy faze');

for i: =0 to n do begin

mint: =20;maxt:=200;//пределы изменения температуры

repeat

T[i]: =(maxt+mint)/2;

temp (T[i], y, yt, bal, i);

T1: =bal;

temp (mint, y, yt, bal, i);

T2: =bal;

if T1*T2< =0 then maxt: =T[i]

else mint: =T[i];

until abs (maxt-mint)< =e;

if i=0 then

writeln ('v cube = ', T[i]: 2:2,' C',', y (L/L)=', y[i]: 3:3,', y (T/L)=', yt[i]: 3:3, 'balans = ', bal: 6:6)

else

writeln ('na ', i,' tar = ', T[i]: 2:2,' C',', y (L/L)=', y[i]: 3:3,', y (T/L)=', yt[i]: 3:3, ', balans = ', bal: 6:6);

end;

readln;

end.

Результаты.

Результаты работы программы:

plochad tarelki = 10. 179 m2

rashod pitaniya = 7. 368 kg/s

rashod cub prod = 6. 417 kg/s

rashod orochen = 4. 801 kg/s

rashod diostill = 0. 951 kg/s

rashod para v k = 5. 752 kg/s

konc L/L comp v pit = 0. 250

concentraciya X L/L (T/L)componenta v jidkoy faze

X v cube kolonni = 0. 214(0. 999 786)

X na 1 tarelke = 0. 335(0. 999 665)

X na 2 tarelke = 0. 364(0. 999 636)

X na 3 tarelke = 0. 394(0. 999 606)

X na 4 tarelke = 0. 424(0. 999 576)

X na 5 tarelke = 0. 454(0. 999 546)

X na 6 tarelke = 0. 484(0. 999 516)

X na 7 tarelke = 0. 515(0. 999 485)

X na 8 tarelke = 0. 546(0. 999 454)

X na 9 tarelke = 0. 578(0. 999 422)

X na 10 tarelke = 0. 609(0. 999 391)

X na 11 tarelke = 0. 641(0. 999 359)

X na 12 tarelke = 0. 673(0. 999 327)

X na 13 tarelke = 0. 706(0. 999 294)

X na 14 tarelke = 0. 739(0. 999 261)

X na 15 tarelke = 0. 772(0. 999 228)

X na 16 tarelke = 0. 805(0. 999 195)

X na 17 tarelke = 0. 839(0. 999 161)

X na 18 tarelke = 0. 873(0. 999 127)

X na 19 tarelke = 0. 908(0. 999 092)

X na 20 tarelke = 0. 942(0. 999 058)

X na 21 tarelke = 0. 977(0. 999 023)

X na 22 tarelke = 0. 1013(0. 998 987)

X na 23 tarelke = 0. 1048(0. 998 952)

X na 24 tarelke = 0. 1084(0. 998 916)

X na 25 tarelke = 0. 1121(0. 998 879)

X na 26 tarelke = 0. 1157(0. 998 843)

X na 27 tarelke = 0. 1194(0. 998 806)

X na 28 tarelke = 0. 1232(0. 998 768)

X na 29 tarelke = 0. 1269(0. 998 731)

X na 30 tarelke = 0. 1307(0. 998 693)

X na 31 tarelke = 0. 1346(0. 998 654)

X na 32 tarelke = 0. 1385(0. 998 615)

X na 33 tarelke = 0. 1424(0. 998 576)

X na 34 tarelke = 0. 1524(0. 998 476)

X na 35 tarelke = 0. 1662(0. 998 338)

X na 36 tarelke = 0. 1853(0. 998 147)

X na 37 tarelke = 0. 2117(0. 997 883)

X na 38 tarelke = 0. 2482(0. 997 518)

X na 39 tarelke = 0. 2986(0. 997 014)

X na 40 tarelke = 0. 3681(0. 996 319)

X na 41 tarelke = 0. 4643(0. 995 357)

X na 42 tarelke = 0. 5970(0. 994 030)

X na 43 tarelke = 0. 7804(0. 992 196)

X na 44 tarelke = 0. 1 0338(0. 989 662)

X na 45 tarelke = 0. 1 3838(0. 986 162)

X na 46 tarelke = 0. 1 8673(0. 981 327)

X na 47 tarelke = 0. 2 5352(0. 974 648)

X na 48 tarelke = 0. 3 4578(0. 965 422)

X na 49 tarelke = 0. 4 7323(0. 952 677)

X na 50 tarelke = 0. 6 4929(0. 935 071)

X na 51 tarelke = 0. 8 9249(0. 910 751)

X na 52 tarelke = 0. 12 2846(0. 877 154)

X na 53 tarelke = 0. 16 9256(0. 830 744)

X na 54 tarelke = 0. 23 3366(0. 766 634)

X na 55 tarelke = 0. 32 1927(0. 678 073)

X na 56 tarelke = 0. 44 4265(0. 555 735)

X na 57 tarelke = 0. 61 3263(0. 386 737)

X na 58 tarelke = 0. 84 6715(0. 153 285)

X na 59 tarelke = 1. 16 9204(-0. 169 204)

X na 60 tarelke = 1. 61 4688(-0. 614 688)

concentraciya Y L/L (T/L) componenta v parovoy faze

Y v cube kolonni = 0. 470 (0. 999 530)

Y na 1 tarelke = 0. 532 (0. 999 468)

Y na 2 tarelke = 0. 595 (0. 999 405)

Y na 3 tarelke = 0. 658 (0. 999 342)

Y na 4 tarelke = 0. 722 (0. 999 278)

Y na 5 tarelke = 0. 787 (0. 999 213)

Y na 6 tarelke = 0. 852 (0. 999 148)

Y na 7 tarelke = 0. 917 (0. 999 083)

Y na 8 tarelke = 0. 984 (0. 999 016)

Y na 9 tarelke = 0. 1 051 (0. 998 949)

Y na 10 tarelke = 0. 1 118 (0. 998 882)

Y na 11 tarelke = 0. 1 186 (0. 998 814)

Y na 12 tarelke = 0. 1 255 (0. 998 745)

Y na 13 tarelke = 0. 1 325 (0. 998 675)

Y na 14 tarelke = 0. 1 395 (0. 998 605)

Y na 15 tarelke = 0. 1 465 (0. 998 535)

Y na 16 tarelke = 0. 1 537 (0. 998 463)

Y na 17 tarelke = 0. 1 609 (0. 998 391)

Y na 18 tarelke = 0. 1 682 (0. 998 318)

Y na 19 tarelke = 0. 1 755 (0. 998 245)

Y na 20 tarelke = 0. 1 829 (0. 998 171)

Y na 21 tarelke = 0. 1 904 (0. 998 096)

Y na 22 tarelke = 0. 1 979 (0. 998 021)

Y na 23 tarelke = 0. 2 056 (0. 997 944)

Y na 24 tarelke = 0. 2 132 (0. 997 868)

Y na 25 tarelke = 0. 2 210 (0. 997 790)

Y na 26 tarelke = 0. 2 288 (0. 997 712)

Y na 27 tarelke = 0. 2 367 (0. 997 633)

Y na 28 tarelke = 0. 2 447 (0. 997 553)

Y na 29 tarelke = 0. 2 528 (0. 997 472)

Y na 30 tarelke = 0. 2 609 (0. 997 391)

Y na 31 tarelke = 0. 2 691 (0. 997 309)

Y na 32 tarelke = 0. 2 774 (0. 997 226)

Y na 33 tarelke = 0. 2 858 (0. 997 142)

Y na 34 tarelke = 0. 2 973 (0. 997 027)

Y na 35 tarelke = 0. 3 132 (0. 996 868)

Y na 36 tarelke = 0. 3 353 (0. 996 647)

Y na 37 tarelke = 0. 3 657 (0. 996 343)

Y na 38 tarelke = 0. 4 077 (0. 995 923)

Y na 39 tarelke = 0. 4 658 (0. 995 342)

Y na 40 tarelke = 0. 5 460 (0. 994 540)

Y na 41 tarelke = 0. 6 569 (0. 993 431)

Y na 42 tarelke = 0. 8 099 (0. 991 901)

Y na 43 tarelke = 0. 10 214 (0. 989 786)

Y na 44 tarelke = 0. 13 135 (0. 986 865)

Y na 45 tarelke = 0. 17 171 (0. 982 829)

Y na 46 tarelke = 0. 22 745 (0. 977 255)

Y na 47 tarelke = 0. 30 446 (0. 969 554)

Y na 48 tarelke = 0. 41 083 (0. 958 917)

Y na 49 tarelke = 0. 55 778 (0. 944 222)

Y na 50 tarelke = 0. 76 077 (0. 923 923)

Y na 51 tarelke = 0. 104 117 (0. 895 883)

Y na 52 tarelke = 0. 142 853 (0. 857 147)

Y na 53 tarelke = 0. 196 361 (0. 803 639)

Y na 54 tarelke = 0. 270 278 (0. 729 722)

Y na 55 tarelke = 0. 372 386 (0. 627 614)

Y na 56 tarelke = 0. 513 438 (0. 486 562)

Y na 57 tarelke = 0. 708 285 (0. 291 715)

Y na 58 tarelke = 0. 977 447 (0. 22 553)

Y na 59 tarelke = 1. 349 265 (-0. 349 265)

Y na 60 tarelke = 1. 862 892 (-0. 862 892)

materialniy balans kolonni = 0. 5 428

temperatura kipeniya L/L componenta i conc v parovoy faze

v cube = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021balans = -0. 979 137

na1 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 136

na2 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 136

na3 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 136

na4 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 135

na5 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 135

na6 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 135

na7 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 135

na8 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 134

na9 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 134

na10 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 134

na11 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 134

na12 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 134

na13 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 133

na14 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 133

na15 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 133

na16 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 133

na17 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 132

na18 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 132

na19 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 132

na20 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 131

na21 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 131

na22 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 131

na23 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 131

na24 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 130

na25 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 130

na26 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 130

na27 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 130

na28 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 129

na29 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 129

na30 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 129

na31 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 128

na32 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 128

na33 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 128

na34 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 127

na35 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 126

na36 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 125

na37 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 123

na38 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 120

na39 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 116

na40 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 111

na41 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 104

na42 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 093

na43 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 080

na44 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 060

na45 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 000, y (T/L)=0. 021, balans = -0. 979 034

na46 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 001, y (T/L)=0. 020, balans = -0. 978 997

na47 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 001, y (T/L)=0. 020, balans = -0. 978 947

na48 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 001, y (T/L)=0. 020, balans = -0. 978 877

na49 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 001, y (T/L)=0. 020, balans = -0. 978 781

na50 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 002, y (T/L)=0. 020, balans = -0. 978 648

na51 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 003, y (T/L)=0. 019, balans = -0. 978 464

na52 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 003, y (T/L)=0. 018, balans = -0. 978 210

na53 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 005, y (T/L)=0. 017, balans = -0. 977 859

na54 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 007, y (T/L)=0. 016, balans = -0. 977 375

na55 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 009, y (T/L)=0. 014, balans = -0. 976 705

na56 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 013, y (T/L)=0. 012, balans = -0. 975 781

na57 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 017, y (T/L)=0. 008, balans = -0. 974 503

na58 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 024, y (T/L)=0. 003, balans = -0. 972 739

na59 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 033, y (T/L)=-0. 004, balans = -0. 970 302

na60 tar = 200. 00C, y (L/L)=0. 046, y (T/L)=-0. 013, balans = -0. 966 935

5. Таблица полученных данных

№ тарелки

Концентрация л/л компонента в жидкой фазе, X

Концентрация л/л компонента в паровой фазе, Y

Концентрация н/л компонента в жидкой фазе, Xt

Концентрация н/л компонента в паровой фазе, Y

Температура кипения л/л компонента, C

по результатам определения концентрации

по результатам определения температуры кипения

по результатам определения концентрации

по результатам определения температуры кипения

куб

0. 214

0. 470

0. 000

0. 999 786

0. 999 530

0. 021

200

1

0. 335

0. 532

0. 000

0. 999 665

0. 999 468

0. 021

200

2

0. 364

0. 595

0. 000

0. 999 636

0. 999 405

0. 021

200

3

0. 394

0. 658

0. 000

0. 999 606

0. 999 342

0. 021

200

4

0. 424

0. 722

0. 000

0. 999 576

0. 999 278

0. 021

200

5

0. 454

0. 787

0. 000

0. 999 546

0. 999 213

0. 021

200

6

0. 484

0. 852

0. 000

0. 999 516

0. 999 148

0. 021

200

7

0. 515

0. 917

0. 000

0. 999 485

0. 999 083

0. 021

200

8

0. 546

0. 984

0. 000

0. 999 454

0. 999 016

0. 021

200

9

0. 578

0. 1 051

0. 000

0. 999 422

0. 998 949

0. 021

200

10

0. 609

0. 1 118

0. 000

0. 999 391

0. 998 882

0. 021

200

11

0. 641

0. 1 186

0. 000

0. 999 359

0. 998 814

0. 021

200

12

0. 673

0. 1 255

0. 000

0. 999 327

0. 998 745

0. 021

200

13

0. 706

0. 1 325

0. 000

0. 999 294

0. 998 675

0. 021

200

14

0. 739

0. 1 395

0. 000

0. 999 261

0. 998 605

0. 021

200

15

0. 772

0. 1 465

0. 000

0. 999 228

0. 998 535

0. 021

200

16

0. 805

0. 1 537

0. 000

0. 999 195

0. 998 463

0. 021

200

17

0. 839

0. 1 609

0. 000

0. 999 161

0. 998 391

0. 021

200

18

0. 873

0. 1 682

0. 000

0. 999 127

0. 998 318

0. 021

200

19

0. 908

0. 1 755

0. 000

0. 999 092

0. 998 245

0. 021

200

20

0. 942

0. 1 829

0. 000

0. 999 058

0. 998 171

0. 021

200

21

0. 977

0. 1 904

0. 000

0. 999 023

0. 998 096

0. 021

200

22

0. 1 013

0. 1 979

0. 000

0. 998 987

0. 998 021

0. 021

200

23

0. 1 048

0. 2 056

0. 000

0. 998 952

0. 997 944

0. 021

200

24

0. 1 084

0. 2 132

0. 000

0. 998 916

0. 997 868

0. 021

200

25

0. 1 121

0. 2 210

0. 000

0. 998 879

0. 997 790

0. 021

200

26

0. 1 157

0. 2 288

0. 000

0. 998 843

0. 997 712

0. 021

200

27

0. 1 194

0. 2 367

0. 000

0. 998 806

0. 997 633

0. 021

200

28

0. 1 232

0. 2 447

0. 000

0. 998 768

0. 997 553

0. 021

200

29

0. 1 269

0. 2 528

0. 000

0. 998 731

0. 997 472

0. 021

200

30

0. 1 307

0. 2 609

0. 000

0. 998 693

0. 997 391

0. 021

200

31

0. 1 346

0. 2 691

0. 000

0. 998 654

0. 997 309

0. 021

200

32

0. 1 385

0. 2 774

0. 000

0. 998 615

0. 997 226

0. 021

200

33

0. 1 424

0. 2 858

0. 000

0. 998 576

0. 997 142

0. 021

200

34

0. 1 524

0. 2 973

0. 000

0. 998 476

0. 997 027

0. 021

200

35

0. 1 662

0. 3 132

0. 000

0. 998 338

0. 996 868

0. 021

200

36

0. 1 853

0. 3 353

0. 000

0. 998 147

0. 996 647

0. 021

200

37

0. 2 117

0. 3 657

0. 000

0. 997 883

0. 996 343

0. 021

200

38

0. 2 482

0. 4 077

0. 000

0. 997 518

0. 995 923

0. 021

200

39

0. 2 986

0. 4 658

0. 000

0. 997 014

0. 995 342

0. 021

200

40

0. 3 681

0. 5 460

0. 000

0. 996 319

0. 994 540

0. 021

200

41

0. 4 643

0. 6 569

0. 000

0. 995 357

0. 993 431

0. 021

200

42

0. 5 970

0. 8 099

0. 000

0. 994 030

0. 991 901

0. 021

200

43

0. 7 804

0. 10 214

0. 000

0. 992 196

0. 989 786

0. 021

200

44

0. 10 338

0. 13 135

0. 000

0. 989 662

0. 986 865

0. 021

200

45

0. 13 838

0. 17 171

0. 000

0. 986 162

0. 982 829

0. 021

200

46

0. 18 673

0. 22 745

0. 001

0. 981 327

0. 977 255

0. 020

200

47

0. 25 352

0. 30 446

0. 001

0. 974 648

0. 969 554

0. 020

200

48

0. 34 578

0. 41 083

0. 001

0. 965 422

0. 958 917

0. 020

200

49

0. 47 323

0. 55 778

0. 001

0. 952 677

0. 944 222

0. 020

200

50

0. 64 929

0. 76 077

0. 002

0. 935 071

0. 923 923

0. 020

200

51

0. 89 249

0. 104 117

0. 003

0. 910 751

0. 895 883

0. 019

200

52

0. 122 846

0. 142 853

0. 003

0. 877 154

0. 857 147

0. 018

200

53

0. 169 256

0. 196 361

0. 005

0. 830 744

0. 803 639

0. 017

200

54

0. 233 366

0. 270 278

0. 007

0. 766 634

0. 729 722

0. 016

200

55

0. 321 927

0. 372 386

0. 009

0. 678 073

0. 627 614

0. 014

200

56

0. 444 265

0. 513 438

0. 013

0. 555 735

0. 486 562

0. 012

200

57

0. 613 263

0. 708 285

0. 017

0. 386 737

0. 291 715

0. 008

200

58

0. 846 715

0. 977 447

0. 024

0. 153 285

0. 22 553

0. 003

200

59

1. 169 204

1. 349 265

0. 033

-0. 169 204

-0. 349 265

-0. 004

200

60

1. 614 688

1. 862 892

0. 046

-0. 614 688

-0. 862 892

-0. 013

200

Графическое представление полученных данных.

Концентрации л/л и н/л компонента в жидкой и паровой фазах по результатам определения концентрации.

Полученные зависимости концентраций, с учетом довольно больших допущений и неточностей моделирования, можно считать удовлетворительными. Однако, как видно из полученных данных чистота разделения смеси на модели довольна мала, т. е. на данной модели можно исследовать только общее поведение объекта при изменении возмущений. Неточности также связаны с отсутствием информации о коэффициенте массопередачи и коэффициенте пропорциональности.

Заключение

колонна бензин перегонка фракция

В процессе выполнения данного курсового проекта были изучены принципы моделирования аппаратов ректификации, процессы происходящие при ректификации, построена модель реального объекта — колонны К-4 разделения прямогонного бензина на более узкие фракции, блок вторичной перегонки бензина (ВПб), установки ЭЛОУ+АВТ-6 типа 11/4 цеха № 18 НПЗ.

Результатами обработки модели являются график и таблицы зависимости концентраций компонентов на каждой тарелке и температур кипения. По полученным результатам можно судить о поведении объекта при изменении возмущений. Т. е. изменяя какой-то параметр получаем семейство кривых отображающих поведение объекта. Например, изменяя расход орошения в колонне получаем множество кривых. Главной целью ректификации является как можно более точное разделение смеси. С полученных кривых снимаем данные изменения концентрации дистиллята в зависимости от расхода орошения. И используя методы оптимизации, максимизируем концентрацию дистиллята. Аналогично можно оптимизировать любой параметр.

Данная модель является приближенной, поэтому по ней можно судить только об общем поведении объекта, и то не во всех случаях. В данном курсовом проекте изучаются только общие принципы проектирования. Для реального использования строятся более сложные модели.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой