Моделирование аппаратов ректификации

Размещено на http://www.allbest.ru/

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 X_D=Y_N 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 X_W (например, равное X_F);

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 Y_i;

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

(X_D=Y_N (7));

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

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

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-115^оС и 80-180^оС.

С верха колонны поз. К-4 пары фракции НК-115^оС 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-115^оС из емкости поз. Е-5 насосами поз. Н-6, Н-15 с температурой 80-85^оС 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 1/2 НПЗ.

В емкости поз. Е-7 осуществляется защелачивание фракции НК-115^оС 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-115^оС 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 80-180^оС 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 150-200^оС возвращается в колонну поз. К-4. Фракция 80-180^оС 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 80-180^оС 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=46100 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/ч	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 С₆Н_14.

2. Расход питания F примем равным 26524 КГ/ЧАС

3. Расход орошения L примем равным 17282 КГ/ЧАС

4. Расход в кубе W = 23100 КГ/ЧАС

Константы уравнения Антуана для выбранных веществ:

Вещество	Интервал температур	Константы
	от	до	A	B	C
С5Н12	-30	120	6.87372	1075.82	233.36
С6Н14.	-60	110	6.87776	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=26524/3600;//расход питания

W=23100/3600;//расход кубового продукта

L=17282/3600;//расход орошения

P=4*735.6;//давление в колонне (кгс/см2*мм.рт.ст.)

e=0.00001;//точность при итерационных расчетах

b=0.15;//коэффициент массопередачи

//коэффициенты уравнения Антуана для пентана (С5Н12)

A1=6.87372; B1=1075.82; C1=233.36;

// коэффициенты уравнения Антуана для гексана (С6Н14)

A2=6.87776; 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 = 0.000214(0.999786)

X na 1 tarelke = 0.000335(0.999665)

X na 2 tarelke = 0.000364(0.999636)

X na 3 tarelke = 0.000394(0.999606)

X na 4 tarelke = 0.000424(0.999576)

X na 5 tarelke = 0.000454(0.999546)

X na 6 tarelke = 0.000484(0.999516)

X na 7 tarelke = 0.000515(0.999485)

X na 8 tarelke = 0.000546(0.999454)

X na 9 tarelke = 0.000578(0.999422)

X na 10 tarelke = 0.000609(0.999391)

X na 11 tarelke = 0.000641(0.999359)

X na 12 tarelke = 0.000673(0.999327)

X na 13 tarelke = 0.000706(0.999294)

X na 14 tarelke = 0.000739(0.999261)

X na 15 tarelke = 0.000772(0.999228)

X na 16 tarelke = 0.000805(0.999195)

X na 17 tarelke = 0.000839(0.999161)

X na 18 tarelke = 0.000873(0.999127)

X na 19 tarelke = 0.000908(0.999092)

X na 20 tarelke = 0.000942(0.999058)

X na 21 tarelke = 0.000977(0.999023)

X na 22 tarelke = 0.001013(0.998987)

X na 23 tarelke = 0.001048(0.998952)

X na 24 tarelke = 0.001084(0.998916)

X na 25 tarelke = 0.001121(0.998879)

X na 26 tarelke = 0.001157(0.998843)

X na 27 tarelke = 0.001194(0.998806)

X na 28 tarelke = 0.001232(0.998768)

X na 29 tarelke = 0.001269(0.998731)

X na 30 tarelke = 0.001307(0.998693)

X na 31 tarelke = 0.001346(0.998654)

X na 32 tarelke = 0.001385(0.998615)

X na 33 tarelke = 0.001424(0.998576)

X na 34 tarelke = 0.001524(0.998476)

X na 35 tarelke = 0.001662(0.998338)

X na 36 tarelke = 0.001853(0.998147)

X na 37 tarelke = 0.002117(0.997883)

X na 38 tarelke = 0.002482(0.997518)

X na 39 tarelke = 0.002986(0.997014)

X na 40 tarelke = 0.003681(0.996319)

X na 41 tarelke = 0.004643(0.995357)

X na 42 tarelke = 0.005970(0.994030)

X na 43 tarelke = 0.007804(0.992196)

X na 44 tarelke = 0.010338(0.989662)

X na 45 tarelke = 0.013838(0.986162)

X na 46 tarelke = 0.018673(0.981327)

X na 47 tarelke = 0.025352(0.974648)

X na 48 tarelke = 0.034578(0.965422)

X na 49 tarelke = 0.047323(0.952677)

X na 50 tarelke = 0.064929(0.935071)

X na 51 tarelke = 0.089249(0.910751)

X na 52 tarelke = 0.122846(0.877154)

X na 53 tarelke = 0.169256(0.830744)

X na 54 tarelke = 0.233366(0.766634)

X na 55 tarelke = 0.321927(0.678073)

X na 56 tarelke = 0.444265(0.555735)

X na 57 tarelke = 0.613263(0.386737)

X na 58 tarelke = 0.846715(0.153285)

X na 59 tarelke = 1.169204(-0.169204)

X na 60 tarelke = 1.614688(-0.614688)

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

Y v cube kolonni = 0.000470 (0.999530)

Y na 1 tarelke = 0.000532 (0.999468)

Y na 2 tarelke = 0.000595 (0.999405)

Y na 3 tarelke = 0.000658 (0.999342)

Y na 4 tarelke = 0.000722 (0.999278)

Y na 5 tarelke = 0.000787 (0.999213)

Y na 6 tarelke = 0.000852 (0.999148)

Y na 7 tarelke = 0.000917 (0.999083)

Y na 8 tarelke = 0.000984 (0.999016)

Y na 9 tarelke = 0.001051 (0.998949)

Y na 10 tarelke = 0.001118 (0.998882)

Y na 11 tarelke = 0.001186 (0.998814)

Y na 12 tarelke = 0.001255 (0.998745)

Y na 13 tarelke = 0.001325 (0.998675)

Y na 14 tarelke = 0.001395 (0.998605)

Y na 15 tarelke = 0.001465 (0.998535)

Y na 16 tarelke = 0.001537 (0.998463)

Y na 17 tarelke = 0.001609 (0.998391)

Y na 18 tarelke = 0.001682 (0.998318)

Y na 19 tarelke = 0.001755 (0.998245)

Y na 20 tarelke = 0.001829 (0.998171)

Y na 21 tarelke = 0.001904 (0.998096)

Y na 22 tarelke = 0.001979 (0.998021)

Y na 23 tarelke = 0.002056 (0.997944)

Y na 24 tarelke = 0.002132 (0.997868)

Y na 25 tarelke = 0.002210 (0.997790)

Y na 26 tarelke = 0.002288 (0.997712)

Y na 27 tarelke = 0.002367 (0.997633)

Y na 28 tarelke = 0.002447 (0.997553)

Y na 29 tarelke = 0.002528 (0.997472)

Y na 30 tarelke = 0.002609 (0.997391)

Y na 31 tarelke = 0.002691 (0.997309)

Y na 32 tarelke = 0.002774 (0.997226)

Y na 33 tarelke = 0.002858 (0.997142)

Y na 34 tarelke = 0.002973 (0.997027)

Y na 35 tarelke = 0.003132 (0.996868)

Y na 36 tarelke = 0.003353 (0.996647)

Y na 37 tarelke = 0.003657 (0.996343)

Y na 38 tarelke = 0.004077 (0.995923)

Y na 39 tarelke = 0.004658 (0.995342)

Y na 40 tarelke = 0.005460 (0.994540)

Y na 41 tarelke = 0.006569 (0.993431)

Y na 42 tarelke = 0.008099 (0.991901)

Y na 43 tarelke = 0.010214 (0.989786)

Y na 44 tarelke = 0.013135 (0.986865)

Y na 45 tarelke = 0.017171 (0.982829)

Y na 46 tarelke = 0.022745 (0.977255)

Y na 47 tarelke = 0.030446 (0.969554)

Y na 48 tarelke = 0.041083 (0.958917)

Y na 49 tarelke = 0.055778 (0.944222)

Y na 50 tarelke = 0.076077 (0.923923)

Y na 51 tarelke = 0.104117 (0.895883)

Y na 52 tarelke = 0.142853 (0.857147)

Y na 53 tarelke = 0.196361 (0.803639)

Y na 54 tarelke = 0.270278 (0.729722)

Y na 55 tarelke = 0.372386 (0.627614)

Y na 56 tarelke = 0.513438 (0.486562)

Y na 57 tarelke = 0.708285 (0.291715)

Y na 58 tarelke = 0.977447 (0.022553)

Y na 59 tarelke = 1.349265 (-0.349265)

Y na 60 tarelke = 1.862892 (-0.862892)

materialniy balans kolonni = 0.005428

temperatura kipeniya L/L componenta i conc v parovoy faze

v cube = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021balans = -0.979137

na1 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979136

na2 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979136

na3 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979136

na4 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979135

na5 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979135

na6 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979135

na7 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979135

na8 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979134

na9 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979134

na10 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979134

na11 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979134

na12 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979134

na13 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979133

na14 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979133

na15 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979133

na16 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979133

na17 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979132

na18 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979132

na19 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979132

na20 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979131

na21 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979131

na22 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979131

na23 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979131

na24 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979130

na25 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979130

na26 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979130

na27 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979130

na28 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979129

na29 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979129

na30 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979129

na31 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979128

na32 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979128

na33 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979128

na34 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979127

na35 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979126

na36 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979125

na37 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979123

na38 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979120

na39 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979116

na40 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979111

na41 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979104

na42 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979093

na43 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979080

na44 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979060

na45 tar = 200.00C,y(L/L)=0.000,y(T/L)=0.021, balans = -0.979034

na46 tar = 200.00C,y(L/L)=0.001,y(T/L)=0.020, balans = -0.978997

na47 tar = 200.00C,y(L/L)=0.001,y(T/L)=0.020, balans = -0.978947

na48 tar = 200.00C,y(L/L)=0.001,y(T/L)=0.020, balans = -0.978877

na49 tar = 200.00C,y(L/L)=0.001,y(T/L)=0.020, balans = -0.978781

na50 tar = 200.00C,y(L/L)=0.002,y(T/L)=0.020, balans = -0.978648

na51 tar = 200.00C,y(L/L)=0.003,y(T/L)=0.019, balans = -0.978464

na52 tar = 200.00C,y(L/L)=0.003,y(T/L)=0.018, balans = -0.978210

na53 tar = 200.00C,y(L/L)=0.005,y(T/L)=0.017, balans = -0.977859

na54 tar = 200.00C,y(L/L)=0.007,y(T/L)=0.016, balans = -0.977375

na55 tar = 200.00C,y(L/L)=0.009,y(T/L)=0.014, balans = -0.976705

na56 tar = 200.00C,y(L/L)=0.013,y(T/L)=0.012, balans = -0.975781

na57 tar = 200.00C,y(L/L)=0.017,y(T/L)=0.008, balans = -0.974503

na58 tar = 200.00C,y(L/L)=0.024,y(T/L)=0.003, balans = -0.972739

na59 tar = 200.00C,y(L/L)=0.033,y(T/L)=-0.004, balans = -0.970302

na60 tar = 200.00C,y(L/L)=0.046,y(T/L)=-0.013, balans = -0.966935

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	0.000214	0.000470	0.000	0.999786	0.999530	0.021	200
1	0.000335	0.000532	0.000	0.999665	0.999468	0.021	200
2	0.000364	0.000595	0.000	0.999636	0.999405	0.021	200
3	0.000394	0.000658	0.000	0.999606	0.999342	0.021	200
4	0.000424	0.000722	0.000	0.999576	0.999278	0.021	200
5	0.000454	0.000787	0.000	0.999546	0.999213	0.021	200
6	0.000484	0.000852	0.000	0.999516	0.999148	0.021	200
7	0.000515	0.000917	0.000	0.999485	0.999083	0.021	200
8	0.000546	0.000984	0.000	0.999454	0.999016	0.021	200
9	0.000578	0.001051	0.000	0.999422	0.998949	0.021	200
10	0.000609	0.001118	0.000	0.999391	0.998882	0.021	200
11	0.000641	0.001186	0.000	0.999359	0.998814	0.021	200
12	0.000673	0.001255	0.000	0.999327	0.998745	0.021	200
13	0.000706	0.001325	0.000	0.999294	0.998675	0.021	200
14	0.000739	0.001395	0.000	0.999261	0.998605	0.021	200
15	0.000772	0.001465	0.000	0.999228	0.998535	0.021	200
16	0.000805	0.001537	0.000	0.999195	0.998463	0.021	200
17	0.000839	0.001609	0.000	0.999161	0.998391	0.021	200
18	0.000873	0.001682	0.000	0.999127	0.998318	0.021	200
19	0.000908	0.001755	0.000	0.999092	0.998245	0.021	200
20	0.000942	0.001829	0.000	0.999058	0.998171	0.021	200
21	0.000977	0.001904	0.000	0.999023	0.998096	0.021	200
22	0.001013	0.001979	0.000	0.998987	0.998021	0.021	200
23	0.001048	0.002056	0.000	0.998952	0.997944	0.021	200
24	0.001084	0.002132	0.000	0.998916	0.997868	0.021	200
25	0.001121	0.002210	0.000	0.998879	0.997790	0.021	200
26	0.001157	0.002288	0.000	0.998843	0.997712	0.021	200
27	0.001194	0.002367	0.000	0.998806	0.997633	0.021	200
28	0.001232	0.002447	0.000	0.998768	0.997553	0.021	200
29	0.001269	0.002528	0.000	0.998731	0.997472	0.021	200
30	0.001307	0.002609	0.000	0.998693	0.997391	0.021	200
31	0.001346	0.002691	0.000	0.998654	0.997309	0.021	200
32	0.001385	0.002774	0.000	0.998615	0.997226	0.021	200
33	0.001424	0.002858	0.000	0.998576	0.997142	0.021	200
34	0.001524	0.002973	0.000	0.998476	0.997027	0.021	200
35	0.001662	0.003132	0.000	0.998338	0.996868	0.021	200
36	0.001853	0.003353	0.000	0.998147	0.996647	0.021	200
37	0.002117	0.003657	0.000	0.997883	0.996343	0.021	200
38	0.002482	0.004077	0.000	0.997518	0.995923	0.021	200
39	0.002986	0.004658	0.000	0.997014	0.995342	0.021	200
40	0.003681	0.005460	0.000	0.996319	0.994540	0.021	200
41	0.004643	0.006569	0.000	0.995357	0.993431	0.021	200
42	0.005970	0.008099	0.000	0.994030	0.991901	0.021	200
43	0.007804	0.010214	0.000	0.992196	0.989786	0.021	200
44	0.010338	0.013135	0.000	0.989662	0.986865	0.021	200
45	0.013838	0.017171	0.000	0.986162	0.982829	0.021	200
46	0.018673	0.022745	0.001	0.981327	0.977255	0.020	200
47	0.025352	0.030446	0.001	0.974648	0.969554	0.020	200
48	0.034578	0.041083	0.001	0.965422	0.958917	0.020	200
49	0.047323	0.055778	0.001	0.952677	0.944222	0.020	200
50	0.064929	0.076077	0.002	0.935071	0.923923	0.020	200
51	0.089249	0.104117	0.003	0.910751	0.895883	0.019	200
52	0.122846	0.142853	0.003	0.877154	0.857147	0.018	200
53	0.169256	0.196361	0.005	0.830744	0.803639	0.017	200
54	0.233366	0.270278	0.007	0.766634	0.729722	0.016	200
55	0.321927	0.372386	0.009	0.678073	0.627614	0.014	200
56	0.444265	0.513438	0.013	0.555735	0.486562	0.012	200
57	0.613263	0.708285	0.017	0.386737	0.291715	0.008	200
58	0.846715	0.977447	0.024	0.153285	0.022553	0.003	200
59	1.169204	1.349265	0.033	-0.169204	-0.349265	-0.004	200
60	1.614688	1.862892	0.046	-0.614688	-0.862892	-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.

Размещено на Allbest.ru