Нефтеперерабатывающий завод, работающий по топливному варианту переработки нефти, включает следующие установки:

АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка);

Каталитического крекинга;

Гидрокрекинга;

Висбрекинга;

Замедленного коксования;

Гидроочистки;

Газофракционирующая установка (ГФУ);

Алкилирования;

Производства водорода

1.4.1 Установка атмосферно-вакуумной перегонки

Сырьем для установки АВТ является обессоленная и обезвоженная нефть. Установка состоит из атмосферного блока, представленного чаще всего двумя атмосферными ректификационными колоннами, и вакуумной колонны. На первой атмосферной колонне происходит частичное отбензинивание нефти с целью уменьшения нагрузки технологических печей по парам. Во второй атмосферной колонне происходит разделение отбензиненной нефти на бензиновую фракцию 140-190°С, широкую дизельную фракцию 190-350°С (компонент ДТ), и остаток, разделяющийся на вакуумной колонне на мазут 350-500°С (сырье процесса каталитического крекинга и гидрокрекинга) и гудрон>500°С (сырье процесса замедленного коксования и висбрекинга). От установки первичной переработки нефти зависят качество и выход компонентов топлив, а также сырья для вторичных процессов. [3]

Turbo Pascal 7.0 был выпущен фирмой Borland International в 1992 году и включает в себя как язык программирования - одно из расширения языка Паскаль для IBM-совместимых компьютеров, так и среду, предназначенную для написания, отладки и запуска программ.

Язык характеризуется расширенными возможностями по сравнению со стандартом, хорошо развитой библиотекой модулей, позволяющих использовать возможности операционной системы, создавать оверлейные структуры, организовывать ввод-вывод, формировать графические изображения.

Среда программирования позволяет создавать тексты программ, компилировать их, находить ошибки и оперативно исправлять их, компоновать программы из отдельных частей, включая стандартные модули, отлаживать и выполнять отлаженную программу. Пакет предоставляет пользователю также большой объем справочной информации.

Пакет Turbo Pascal 7.0, хотя и обладает ограниченными возможностями по сравнению с другими языками программирования и позволяет работать только в обычном режиме MS DOS, может быть использован практически на любой машине.

Среда программирования позволяет создавать тексты программ, компилировать их, находить ошибки и оперативно исправлять их, компоновать программы из отдельных частей, включая стандартные модули, отлаживать и выполнять отлаженную программу. Пакет предоставляет пользователю также большой объем справочной информации [4, стр.10].

В данном разделе кратко описаны некоторые ресурсы Turbo Pascal 7.0, использованные для написания расчетных программ курсового проекта.

Наличие модулей в Turbo Pascal позволяет программировать и отлаживать программу по частям, создавать библиотеки программ и данных, воспользоваться возможностями стандартных модулей, практически неограниченно увеличить кодовую часть программы.

Модуль CRT содержит константы, переменные и подпрограммы, предназначенные для работы с консолью. В отличие от стандартного ввода-вывода, когда он осуществляется через операционную систему, подпрограммы данного модуля работают с BIOS, и даже непосредственно с видеопамятью.

При работе с экраном через модуль CRT весь экран разбивается на отдельные строки, а каждая строка на отдельные позиции, в каждую из которых можно поместить один символ (в том числе и пробел). Таким образом, весь экран разбивается на отдельные неделимые прямоугольные элементы. Для каждого элемента можно задать цвет фона, и цвет символа. Кроме того, в случае необходимости, символ можно сделать мерцающим. Вся эта информация (атрибуты символа) размещается в одном байте информации.

Подпрограмма PROCEDURE предназначена для выполнения какой-то законченной последовательности действий. Любая процедура начинается с заголовка. В отличие от основной программы заголовок в процедуре обязателен. Он состоит из зарезервированного слова Procedure, за которым следует идентификатор имени процедуры, а далее в круглых скобках - список формальных параметров. За заголовком могут идти такие же разделы, как и в основной программе. Но в отличие от основной программы, процедура завершается не точкой, а точкой с запятой.

Для вызова процедура из основной программы или другой подпрограммы следует записать оператор, состоящий из имени процедуры и списка фактических параметров, которые должны совпадать по количеству и типам с формальными параметрами процедуры.

Условный оператор IF реализует алгоритмическую конструкцию "развилка” и изменяет порядок выполнения операторов в зависимости от истинности или ложности некоторого решения. Существует два варианта оператора: полная развилка if. then. else (если … тогда … иначе) и укороченная развилка if. then (если … тогда). Так как оператор IF является единым предложением, ни перед then, ни перед else точку с запятой ставить нельзя.

Оператор цикла REPEAT организует выполнение цикла, состоящего из любого количества операторов, с неизвестным заранее числом повторений. Тело цикла выполняется хотя бы один раз. Выход из цикла осуществляется при истинности некоторого логического выражения. При реализации данного цикла своеобразными операторными скобками служат слова repeat (повторять) и until (до тех пор пока), поэтому точку с запятой перед словом until ставить не обязательно.

Оператор цикла FOR организует выполнение одного оператора заранее известное число раз. Существует два варианта оператора: for. to. do и for down to. do. Цикл действует таким образом. Сначала вычисляются и запоминаются начальное и конечное значения параметра цикла. Далее параметру цикла присваивается начальное значение и сравнивается с конечным. Затем, пока параметр цикла меньше или равен конечному значению (в первом варианте оператора) или больше или равен ему (во втором варианте), выполняется очередная итерация; в противном случае происходит выход из цикла. Оператор цикла FOR может быть не выполнен ни разу.

Структурированный тип данных МАССИВ представляет собой фиксированное значение однотипных компонент, снабженных индексами. Он может быть одномерным и многомерным. Чтобы задать тип-массив, используется зарезервированное слово array, после которого следует указать тип индекса компонент (в квадратных скобках) и далее поле слова of тип самих компонент. Введя тип-массив, можно затем задавать переменные или типизированные константы этого типа. Размерность и тип компонент массива могут быть любыми.

Доступ к компонентам массива осуществляется указанием имени массива, за которым в квадратных скобках помещается значение индекса компоненты.

Строка типа STRING. В Turbo Pascal тип-строка (стандартный тип string) - есть последовательность символов задаваемой в квадратных скобках произвольной длины (по умолчанию - 255 символов). Строку можно рассматривать как массив символов, однако из-за широкого использования строк и их некоторых особенностей по сравнению со стандартными массивами, они выделены в отдельный тип данных.

Стандартные процедуры и функции для работы с файлами:

Assign (f, name) - связывает файловую переменную f с внешним файлом, имеющим имя name.

Close (f) - закрывает внешний файл, с которым связана файловая переменная f. При этом в случае необходимости в содержимое файла вносятся все произведенные изменения.

Reset (f) - открывается существующий файл, с которым связана файловая переменная f, и указатель текущей компоненты файла настраивается на начало файла (только для чтения).

Rewrite (f) - открывается новый пустой файл (только для записи), и ему присваивается имя, заданное процедурой assign.

Исходные данные для расчета материального баланса установки первичной переработки нефти АВТ составляются согласно потенциального содержания соответствующих фракций в исследуемой Танатарской нефти (табл.1). Для установок вторичной переработки нефти отправные значения (% масс. на сырье) берутся из справочных данных.

Материальный баланс должен отражать статьи прихода и расхода потоков, представленные в % масс. на сырье и на нефть, а также производительность установки в т/сутки и тыс. т/год. Для этого используются следующие формулы пересчета:

Программа расчета материальных балансов по переработке нефти Plant. pas сводится к последовательному расчету материальных балансов отдельных процессов и сводного материального баланса завода.

Исходные данные вводятся с клавиатуры после соответствующих запросов при запуске программы, а именно: "Введите имя файла для вывода результатов (. dat):", "Введите производительность завода (тыс. т/год):", "Введите название нефти:", "Введите потенциальное содержание фракций в нефти (% масс.)".

Тело программы состоит из трех подпрограмм типа процедура (ENTER, ENTER1, OUT) и основной программы.

Процедура OUT осуществляет вывод в файл результатов расчета производительности установок по сырью, нефти и продуктам в величинах т/сут и тыс. т/год, а также вывод наименований продуктов в конечные таблицы балансов.

Процедура ENTER осуществляет в операторе цикла FOR заполнение массива наименований для указанной установки, считываемого из исходного файла данных 1. dat наименований продуктов.

Процедура ENTER1 заполняет в операторе цикла FOR массив значений соответственно наименованию для указанной установки (вводит % по сырью на выходах) из исходного файла 2. dat.

В основной программе содержится описание переменных программы, задается тип (массив, строка) для переменных, связанных с исходными файлами.

В теле основной программы производится считывание с клавиатуры необходимых для расчета начальных параметров, таких как имя файла для вывода результата, производительность завода (тыс. т/год), название нефти, потенциальное содержание фракций в нефти (% масс.). В случае, если сумма введенных % масс. для фракций нефти не равна 100 %, программа выводит сообщение об ошибке, сигнализирующее красным цветом c помощью процедуры TextColor (12). Затем появляется сообщение: "Нажмите любую клавишу и повторите ввод", и пользователю предоставляется возможность повторно ввести процентное потенциальное содержание фракций в нефти. Процедура повторяется до тех пор, пока сумма введенных концентраций ни будет равняться 100 % масс.

Далее проводится расчет внутренних переменных для процедуры OUT по каждой установке и для сводного баланса завода.

Проценты по сырью на входе (статьи прихода) для материальных балансов берутся из предыдущего материального баланса согласно схеме завода.

Проценты по сырью на выходе (статьи расхода) каждого материального баланса (кроме АВТ и сводного по НПЗ) содержатся в файле данных 2. dat и считываются с помощью процедуры ENTER1.

Использование процедур ENTER и ENTER1 позволяет упростить расчет материальных балансов отдельных установок и завода в целом для различных нефтей и производительностей завода, которые задает пользователь. При этом расчет ведется по топливному варианту переработки нефти согласно предложенной поточной схеме.

1.7.1 Основные переменные, используемые в программе

a [i] - наименование сырья и продуктов процесса;

b [i] - количество продуктов, % масс. на сырье;

c [i] - количество сырья и продуктов, % масс. на нефть;

F0 - производительность установки по нефти;

Ff - производительность завода, тыс. т/год;

N1, N2 - счетчики строк в статьях прихода и расхода соответственно;

N3 - количество рабочих дней установки в году.

Процедура OUT в операторах цикла FOR производит суммирование значений, необходимых для заполнения итоговых граф в таблицах материальных балансов:

S20, S21 - сумма % масс. на нефть для статьи прихода и расхода;

S10, S11 - сумма % масс. на сырье для статьи прихода и расхода:

S30, S31 - сумма производительностей отдельных продуктов статьи прихода и расхода соответственно, т/сут;

S40, S41 - сумма производительностей отдельных продуктов статьи прихода и расхода соответственно, тыс. т/год;

Summ - суммарное потенциальное содержание фракций в нефти (значения для отдельных фракций задаются пользователем согласно справочных данных), % масс. на нефть.

1.7.2 Листинг программы расчета материальных балансов (рlant. pas)

Исходные расчетные данные.

Файл 1. dat - содержит список наименований продуктов, используемый при выводе таблиц материальных балансов установок и завода:

Файл 2. dat - содержит значения % масс. продуктов по сырью соответственно наименованию для указанной установки (или завода в целом);

Имя файла для вывода результатов: Mbal. dat;

Название нефти: Танатарская (3 млн. тонн);

Потенциальное содержание фракций в нефти (% масс.):

бензин 140-190С: 4,22;

диз. топливо 190-350С: 42,51;

вак. газойль 350-500С: 32,27;

гудрон > 500С: 21,00.

Листинг программы:

PROGRAM PLANT;

Uses Crt;

Type Mass1 = Array [1.17] of String [25];

Mass2 = Array [1.17] of Real;

Var ABT,GK,KK,Koks,GO,VB,GFU,ALK,NPZ: Mass1;

ABT1,GK1,KK1,Koks1,GO1,VB1,GFU1,ALK1,NPZ1: Mass2;

I,ff: Integer;

Summ,S,S10,S20,S30,S40,S11,S21,S31,S41: Real;

f1,f2,dat: text;

Name: String [10];

PROCEDURE OUT (aa: Mass1; cc: Mass2; N1,N2,N3: integer; R: Real);

Var f0: Real; bb: Mass2;

begin

if cc [1] =0 Then Exit

Else

S10: =0; S20: =0; S30: =0; S40: =0; S11: =0; S21: =0; S31: =0; S41: =0; f0: =0;

for i: =1 to N1 do S20: =S20+cc [i];

f0: =S20*ff/100;

write (dat,#201);

for i: =1 to 25 do write (dat,#205);

write (dat,#203);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#203);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#203);

for i: =1 to 18 do write (dat,#205);

write (dat,#187);

writeln;

writeln (dat,#186,' НАИМЕНОВАНИЕ ',#186: 8,' % НА ',#186,' % НА ',#186,'ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ',#186);

writeln (dat,#186,#186: 26,' СЫРЬЕ ',#186,' НЕФТЬ ',#186,' Т/СУТ ',#186,'Т. Т/ГОД ',#186);

write (dat,#204);

for i: =1 to 25 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 8 do write (dat,#205);

write (dat,#185);

writeln;

writeln (dat,#186,' ПРИХОД',#186: 19, #186: 10, #186: 10, #186: 10, #186: 9);

for i: =1 to N1 do bb [i]: =cc [i] /S20*R;

for i: =1 to N1 do

begin

S10: =S10+bb [i];

S30: =S30+bb [i] *f0/N3*10;

S40: =S40+bb [i] *f0/100;

End;

for i: =1 to N1 do

begin

write (dat,#186,aa [i]: 24,' ',#186,' ',bb [i]: 6: 2,#186: 3,' ',cc [i]: 6: 2,#186: 3);

writeln (dat,bb [i] *f0/N3*10: 7: 1,#186: 3,bb [i] *f0/100: 6: 1,#186: 3); end;

write (dat,#204);

for i: =1 to 25 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 8 do write (dat,#205);

write (dat,#185);

writeln;

write (dat,#186,' ИТОГО: ',#186: 19,' ',S10: 6: 2,#186: 3,' ',S20: 6: 2,#186: 3);

writeln (dat,S30: 7: 1,#186: 3,S40: 6: 1,#186: 3);

write (dat,#204);

for i: =1 to 25 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 8 do write (dat,#205);

write (dat,#185);

writeln;

writeln (dat,#186,' РАСХОД',' ': 18,#186,#186: 10,#186: 10,#186: 10,#186: 9);

for i: =N1+1 to N2 do S21: =S21+cc [i];

for i: =N1+1 to N2 do cc [i]: =cc [i] *S20/S21;

S21: =0;

for i: =N1+1 to N2 do S21: =S21+cc [i];

for i: =N1+1 to N2 do bb [i]: =cc [i] /S21*R;

for i: =N1+1 to N2 do

begin

S11: =S11+bb [i];

S31: =S31+bb [i] *f0/N3*10;

S41: =S41+bb [i] *f0/100;

End;

for i: =N1+1 to N2 do

begin

write (dat,#186,aa [i]: 24,' ',#186,bb [i]: 6: 2,#186: 4,cc [i]: 6: 2,#186: 4);

writeln (dat,bb [i] *f0/N3*10: 6: 1,#186: 4,bb [i] *f0/100: 6: 1,#186: 3);

End;

write (dat,#204);

for i: =1 to 25 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#206);

for i: =1 to 8 do write (dat,#205);

write (dat,#185);

writeln;

write (dat,#186,' ИТОГО: ',#186: 19,' ',S11: 6: 2,#186: 3,' ',S21: 6: 2,#186: 3);

writeln (dat,S31: 7: 1,#186: 3,S41: 6: 1,#186: 3);

write (dat,#200);

for i: =1 to 25 do write (dat,#205);

write (dat,#202);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#202);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#202);

for i: =1 to 9 do write (dat,#205);

write (dat,#202);

for i: =1 to 8 do write (dat,#205);

write (dat,#188);

writeln (dat);

End;

PROCEDURE ENTER (N: integer; Var aaa: Mass1);

begin

for i: =1 to N do

readln (f1,aaa [i]);

End;

PROCEDURE ENTER1 (N: integer; Var bbb: Mass2);

begin

for i: =1 to N do Read (f2,bbb [i]);

readln (f2);

End;

BEGIN

ClrScr;

GOTOXY (15,3);

writeln ('РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ НПЗ И ЕГО УСТАНОВОК');

GOTOXY (15,5);

write ('Введите имя файла для вывода результатов (*. dat): ');

readln (Name);

assign (dat,Name); Rewrite (dat);

assign (f1,'1. dat'); Reset (f1);

assign (f2,'2. dat'); Reset (f2);

write (' ': 14,'Введите производительность завода (тыс. т/год): ');

readln (ff);

writeln (' ');

writeln (dat,' ': 15,'МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ АВТ');

ENTER (5,ABT);

GOTOXY (15,9);

writeln (' ');

write (' ': 15,'Введите название нефти: ');

readLn (ABT [1]);

ABT1 [1]: =100;

repeat

S: =0;

TextColor (15);

writeln (' ': 5,'Введите потенциальное содержание фракций в нефти ',ABT [1],' (% масc.): ');

for i: =2 to 5 do

begin

write (ABT [i],'. ');

readLn (ABT1 [i]);

S: =S+ABT1 [i]

end;

writeln;

Summ: =Trunc (S*100) /100;

if Summ<>100.0 then

begin

ClrScr;

GOTOXY (30,10);

TextColor (12);

writeln ('ОШИБКА!!! СУММА = ',Summ: 5: 2,' %');

writeln (' Сумма концентраций должна быть равна 100 %!!! Нажмите любую калавишу и повторите ввод');

readkey;

ClrScr;

end;

until Summ=100.0;

OUT (ABT,ABT1,1,5,345,100);

writeln (dat,' ': 7,'МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА');

ENTER (6,KK);

ENTER1 (6,KK1);

KK1 [1]: =ABT1 [6] /2;

OUT (KK,KK1,1,6,345,100);

writeln (dat,' ': 10,'МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ ГИДРОКРЕКИНГА');

ENTER (9,GK);

ENTER1 (9,GK1);

GK1 [1]: =ABT1 [6] /2;

GK1 [2]: =Koks1 [6];

OUT (GK,GK1,3,9,345,100);

writeln (dat,' ': 13,'МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ КОКСОВАНИЯ');

ENTER (7,Koks);

ENTER1 (7,Koks1);

Koks1 [1]: =ABT1 [7] /2;

Koks1 [2]: =KK1 [5];

OUT (Koks,Koks1,2,7,345,100);

writeln (dat,' ': 10,'МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ ВИСБРЕКИНГА');

ENTER (5,GK);

ENTER1 (5,GK1);

GK1 [1]: =ABT1 [7] /2;

OUT (GK,GK1,1,5,345,100);

writeln (dat,' ': 13,'МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ ГИДРООЧИСТКИ');

ENTER (10,GO);

ENTER1 (10,GO1);

OUT (GO,GO1,4,10,345,100.25);

writeln (dat,' ': 15,'МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ ГФУ');

ENTER (12,gfu);

gfu1 [1]: =Koks1 [3] *0.006+VB1 [2] *0.002+KK1 [2] *0.001+GO1 [6] *0.06;

gfu1 [2]: =Koks1 [3] *0.232+VB1 [2] *0.16+KK1 [2] *0.034+GO1 [6] *0.13+GK1 [4] *0.069;

gfu1 [3]: =Koks1 [3] *0.153+VB1 [2] *0.17+KK1 [2] *0.028+GO1 [6] *0.21+GK1 [4] *0.14;

gfu1 [4]: =Koks1 [3] *0.045+VB1 [2] *0.025+KK1 [2] *0.045;

gfu1 [5]: =Koks1 [3] *0.266+VB1 [2] *0.305+KK1 [2] *0.345+GO1 [6] *0.32+GK1 [4] *0.447;

gfu1 [6]: =Koks1 [3] *0.129+VB1 [2] *0.143+KK1 [2] *0.237;

gfu1 [7]: =Koks1 [3] *0.031+VB1 [2] *0.195+KK1 [2] *0.26+GO1 [6] *0.28+GK1 [4] *0.344;

gfu1 [8]: =gfu1 [1];

gfu1 [9]: =gfu1 [2] +gfu1 [3];

gfu1 [10]: =gfu1 [4];

gfu1 [11]: =gfu1 [5];

gfu1 [12]: =gfu1 [6] +GFU1 [7];

OUT (gfu,gfu1,6,12,320,100);

writeln (dat,' ': 13,'МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ АЛКИЛИРОВАНИЯ');

ENTER (3,Alk); ENTER1 (3,Alk1);

Alk1 [1]: =gfu1 [12];

OUT (Alk,Alk1,2,6,345,100);

writeln (dat,' ': 18,'СВОДНЫЙ МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС НПЗ');

ENTER (8,NPZ);

NPZ1 [1]: =100;

NPZ1 [2]: =GK1 [4] +GO1 [5];

NPZ1 [3]: =gfu1 [9];

NPZ1 [4]: =gfu1 [10];

NPZ1 [5]: =gfu1 [12] +gfu1 [11] +Alk1 [3];

NPZ1 [6]: =ABT1 [2] +KK1 [2] +VB1 [3] +GK1 [6] +GO1 [7] +ALK1 [3] +Koks1 [4];

NPZ1 [7]: =ABT1 [3] +KK1 [3] +VB1 [4] +GK1 [7] +GO1 [8] +ALK1 [4] +Koks1 [5];

NPZ1 [8]: =VB1 [4] +Koks1 [7];

NPZ1 [8]: =Koks1 [8];

NPZ1 [9]: =100-NPZ1 [2] - NPZ1 [3] - NPZ1 [4] - NPZ1 [5] - NPZ1 [6] - NPZ1 [7] - Koks1 [8];

OUT (NPZ,NPZ1,1,9,365,100);

Close (f1);

Close (f2);

Close (dat);

writeln ('РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ УСПЕШНО ЗАВЕРШЕН! ');

readkey

END.

1.8 Результаты расчета

2.1 Технологическая схема и режим работы [8]