книги / Design-II for Windows. ╨Ю╨┐╨╕╤Б╨░╨╜╨╕╨╡ ╨╝╨╛╨┤╤Г╨╗╨╡╨╣ ╨╛╨▒╨╛╤А╤Г╨┤╨╛╨▓╨░╨╜╨╕╤П

–Packed – четыре модуля, реализующие поверочный алгоритм расчета насадочных колонн,

–Refine – девять модулей, реализующих поверочный метод расчета тарельчатых колонн для смесей углеводородов,

–Batch Distillation – модуль для расчета периодической ректификации,

–Amine – два модуля для расчета аминовых абсорбционных и десорбционных колонн.

Выбор модулей производится черезМеню: Equipment => Columns. Модули уточненного расчета колонны ректификации Distill предназначены для поверочного расчета тарельчатых колонных аппаратов в различной конфигурации и могут быть усложнены дополнительными боковыми отборами, нагревателями, холодильниками и т.д. Согласно рис. 5.65 модули предназначены для моделирования

следующих процессов:

–Т-1: Distill Absorber Column – абсорбционная колонна,

–Т-2: Distill Reboiled Absorber Column – десорбционная (отпар-

ная) колонна с кубом,

–Т-3: Distill Stripper Column – отпарная колоннас дефлегматором,

–Т-4: Distill Fractionator Column – ректификационная колонна.

Рис. 5.65. Изображения модулей Distill

91

Количество входных и выходных потоков ограничено местами присоединения потоков, так как возможно несколько входных потоков, боковых отборов, перетоков жидкости или пара с тарелки на тарелку и т.д. Дефлегматор колонны имеет два выхода: для жидкой фазы и для газовойфазы(газоваяфазавозможнаприпарциальномдефлегматоре).

Рассмотрим порядок работы с колонной ректификации (Distill Fractionator Column). Для задания основных опций расчета необходимо зайти на закладку General Data (рис. 5.66).

Рис. 5.66. Вид закладки General Data

Для ввода необходимого набора исходных данных на этой закладке необходимо:

–В поле ввода вести количество теоретических тарелок тарельчатой части (следует иметь в виду, что нумерация тарелок в колонне идет сверху вниз, дефлегматор является нулевой тарелкой, а куб колонны – К + 1, где К – количество тарелок в самой колонне).

–В поле задания потоков питания создать новый поток питания

иопределить, какому входящему в колонну потоку он будет соответствовать и на какую теоретическую тарелку (нумерация сверху колонны) он будет подаваться.

–В поле задания давления ввести величины давления вверху (Top) и внизу колонны (Bottom) в соответствующих единицах изме-

92

рения, которые должны быть ниже или равны давлению потоков на входе (иначе поток питания «не пойдет» в колонну).

–В поле задания начальных приближений по расходу выбрать способ задания начального приближения и ввести величину начального приближения по расходу. Поскольку данная величина существенно влияет на сходимость решения, то желательно ввести начальное приближение по расходу в молярных единицах измерения, вы-

брав опцию Top Product (molar) или Bottom Product (molar).

–В поле задания начальных приближений по температуре ввести начальные приближения по температуре вверху и внизу колонны (данные величины также влияют на сходимость решения).

–Ввести параметры работы дефлегматора (Condenser) и куба

(Reboiler) колонны.

При выполнении учебных заданий следует отметить только следующие опции (рис. 5.67).

Рис. 5.67. Ввод данных для дефлегматора и куба

Для задания условий работы колонны необходимо зайти на за-

кладку Main Specifications (рис. 5.68).

В данной закладке необходимо:

1.Отметить требуемое количество условий (из четырех доступных), необходимых для данного типа колонны.

2.С использованием ниспадающего меню выбрать соответствующие условия для каждого раздела.

В разделе Condenser Specs доступны:

– Condenser Temperature – температура в дефлегматоре,

– Condenser Duty – тепловая нагрузка на дефлегматор.

93

Рис. 5.68. Вид закладки Main Specifications

Вразделе Reflux Specs доступны:

– Reflux Ration – флегмовое число,

– Reflux Flowrate – расход флегмы.

Вразделе Top Product Specs доступны:

– Top Product Rate – расход дистиллята,

– Top Product Fraction – доля дистиллята,

– Top Purity (Mole) – чистота дистиллята по заданному веществу

(мольные ед. измерения),

–Top Purity (Mass) – чистота дистиллята по заданному веществу (массовые ед. измерения),

–Top Component Rate – расходзаданногокомпонентавдистилляте,

–Top Component Ratio (Mole) – мольное соотношение заданных компонентов в дистилляте,

–Top Component Rate (Mass) – массовое соотношение заданных компонентов в дистилляте.

Раздел Bottom Product Specs аналогичен по опциям разделу Top Product Specs.

В разделе Reboiler Specs доступны:

–Reboiler Temperature – температура куба,

–Reboiler Duty – тепловая нагрузка на куб.

94

Расчет колонны также можно вести с боковыми отборами с тарелок газа или жидкости. Для задания боковых отборов на закладке дополнительных условий (Optional Specifications) имеется поле Sidedraws, в котором можно ввести параметры боковых отборов жидкости или газа из колонны ректификации.

Для того чтобы задать боковой отбор жидкости или газа из колонны (Sidedraws), необходимо:

–присоединить к колонне ректификации дополнительный выходной поток;

–в поле Sidedraws (рис. 5.69) создать новый поток и задать его параметры.

Рис. 5.69. Вид поля Sidedraws

После нажатия на кнопку New будет создан первый боковой отбор (Side1) и откроется окно (рис. 5.70), где необходимо будет:

–ввести номер тарелки отбора;

–выбрать тип отбора с тарелки (отбирается газ или жидкость);

–вниспадающем меню выбратьсоответствующийотборупоток;

–в ниспадающем меню выбрать способ задания расхода потока и ввести соответствующуювеличину ввыбранныхединицах измерения:

Product Rate – расход отбора,

Component Rate – расход выбранного компонента в отборе,

Purity (Molar) – мольная концентрация выбранного компонента в отборе (в долях единицы),

Purity (Mass) – массовая концентрация выбранного компонента в отборе (в долях единицы),

Ratio (Molar) – соотношение мольных концентраций выбранных компонентов в отборе (в долях единицы),

95

Ratio (Mass) – соотношение массовых концентраций выбранных компонентов в отборе (в долях единицы);

– величину начального приближения расхода (Total Molar Flow Rate Estimate), что не является обязательным.

6. БАЗА ДАННЫХ КОМПОНЕНТОВ

DESIGN-II FOR WINDOWS

Выше было показано, что при создании ХТС одним их необходимых шагов является выбор компонентов, которые используются в конкретной ХТС (см. ШАГ 6). Выбор компонентов производится из базы данных, содержащей информацию о более чем 1235 компонентах. Поля базы данных для каждого компонента содержат информацию о следующих физических свойствах:

–молекулярной массе вещества;

–температуре кипения;

–критических свойствах (PC, TC и VC);

–теплоемкости;

–плотность газа и жидкости;

–удельном объеме;

–параметре растворимости;

96

–теплоте испарения;

–давлении насыщенного пара;

–параметре ацентричности и др.

Данные свойства необходимы для расчета физических свойств веществ при изменении температуры, давления, парожидкостного равновесия, параметров взаимодействия с другими компонентами и т.п. При этом поля базы данных заполнены полностью только для наиболее широко использующихся веществ, имеющих ID от 1 до 99, а для веществ, имеющих другие ID, какие-либо свойства могут отсутствовать, что необходимо учесть при выполнении расчетов с их участием.

Вход в базу данных происходит через Меню: Specify => Components and Mixtures. После этого откроется окно и произойдет переход на закладку Components (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Вид закладки Components

В связи с тем, что Design-II работает только с веществами, выбранными в базу данных пользователя, при создании задания необходимо произвести данный выбор. Следует отметить, что база данных пользователя формируется только один раз, поэтому в нее должны бытьвключеныабсолютно всеэлементы, используемые вработе.

Для формирования базы данных пользователя:

– В ниспадающем меню Sort Component List By выбирается способ сортировки базы данных:

97

ID – по порядковому номеру,

Name – по названию вещества, включая торговое название,

Mixed Amine Support – по наличию вещества в базе данных по аминам,

Formula – по формуле вещества,

Molecular Weight – по молекулярному весу,

Boiling Point – по температуре кипения.

–В поле поиска вещества (Search For Component:) в зависимости от признака сортировки вводится соответствующий конкретному веществу текст. Например, если был выбран признак сортировки Formula, то вводится формула данного вещества. При этом следует учесть группировку атомов, например, формула метанола будет не

CH3OH, а CH4O.

–В процессе набора формулы вещества синяя строка выделения будет перемещаться по веществам базы данных. После ввода всей формулы синяя строка выделения остановится на искомом веществе,

идля добавки его в базу данных пользователя нужно будет нажать кнопку Add To Selection List, после чего данное вещество появится вполебазы данныхпользователя. См. примердляводорода нарис. 6.1.

–В случае необходимости с помощью кнопок сортировки базы данных пользователя имеется возможность изменить последовательность расположения в ней веществ.

В зависимости от объема информации по веществам база данных условно разбита на 11 групп.

98

Как видно, база данных имеет не все свойства, которые могут понадобиться для расчетов, поэтому необходимые параметры должны быть введены в базу данных из справочной литературы.

Для ввода недостающих физико-химических параметров необходимо выбрать соответствующую закладку (рис. 6.2) и ввести недостающие параметры:

–Component Critical Properties – ввод критической температу-

ры, критического давления, критического объема и параметра ацентричности (в Design имеются данные только для веществ с ID от 1

до 99 и от 1000 до 9999).

–Component Heat of Reaction Properties – ввод энтальпий и эн-

тропий образования (в Design имеются данные только для веществ

сID от 1 до 99).

– Ionic Components/Reactions – выбор ионных компонентов

иионных реакций.

–Component General Properties – ввод названия вещества, мо-

лекулярного веса, температуры точки кипения и относительной плотности (в Design имеются данные только для веществ с ID от 1

до 99 и от 1000 до 9999).

99