Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов с применением моделирующей программы CHEMCAD 8 глава

● Температура, °С 20.0;

● Давление, бар 20.0;

● Расход, кг/час 20.0;

3. Установить содержание индикаторного газа в потоке осушенного газа равным 5ппм.

13. Упражнение

1. Загрузить задание TUTORctrl.

2. Вставить в поток №5 контроллер с ID=7. Выполнить настройку параметров контроллера таким образом, чтобы расход потока №5 составил 45000 кг/час.

3. Выполнить расчет схемы, проверить массовый расход потока №5.

4. Добавить из банка данных в список компонентов проекта этилмеркаптан.

5. Нарисовать технологическую линию подачи этилмеркаптана в поток газа №5. Объединение потоков выполнить с помощью модуля: «смеситель потоков» (MIXE).

6. Задать параметры потока индикаторного газа.

7. Выполнить расчет схемы. Сохранить схему.

8. Вставить в поток после контроллера №7 еще один контроллер с ID=8. Выполнить настройку параметров контроллера таким образом, чтобы мольное содержание этилмеркаптана в потоке №5 составило 5ппм.

9. Выполнить расчет схемы и убедиться, что содержание этилмеркаптана в потоке №5 составляет 5ппм.

10. Изменить содержание этилмеркаптана с 5ппм до 8 ппм.

11. Привести ID аппаратов и потоков в соответствии с Рис. 54, расставить комментарии к контроллерам.

Рис. 54. Использование контроллеров в технологической схеме

14. Вопросы для самопроверки

Оптимизация технологических процессов

1. Постановка задачи оптимизации

2. Формирование задачи оптимизации. Выбор критерия оптимальности, поисковых переменных, ограничений

3. Упражнение

Оптимизация технологического процесса будет показана на примере ТП синтеза аммиака. Данный пример реализован в виде лабораторного практикума, последовательность выполнения которого рекомендуется выполнять согласно схеме на

Рис. 5 (стр.33), где оптимизация ТП выполняется на этапе …. То есть, предварительно необходимо выполнить моделирование схемы. Оптимизация в УМП ChemCad реализована в виде отдельного инструмента, руководство по работе с которым приводится в Приложении «Реализация оптимизации в ChemCad».

3.1. Постановка задачи моделирующего расчета

При заданных параметрах исходной смеси и режимах работы оборудования произвести моделирующий расчет установки синтеза аммиака с применением программы CHEMCAD. Технологическая схема процесса представлена ниже на Рис. 55.

Рис. 55. Схема синтеза аммиака

3.2. Описание технологической схемы

Исходная азото-водородная смесь с примесью газов метана и аргона смешивается с газовой фазой из сепаратора низкого давления (2), сжимается в компрессоре (3) до 335 Бар, смешивается с циркуляционным газом из компрессора (4), нагревается в печи (5) и поступает в реактор (6). В реакторе с неподвижным слоем катализатора при температуре 400-550 град.С и давлении 335 Бар протекает обратимая экзотермическая реакция синтеза аммиака:

Равновесная смесь контактного газа, покидающая реактор, охлаждается в теплообменнике (7), частично конденсируется и поступает в сепаратор высокого давления (8). Циркуляционный газ из сепаратора высокого давления с целью предотвращения накопления инертных газов частично выводится из установки постоянной продувкой. Циркуляционный газ компримируется в компрессоре (4) до давления 335 Бар. Сжатие циркуляционного газа предназначено для компенсации потерь давления в системе. Конденсат аммиака из сепаратора (8) дросселируется до давления 150 Бар через дросселирующий клапан (9), охлаждается в теплообменнике (10) и поступает в сепаратор низкого давления (2) на выделение растворенных в аммиаке газов. Жидкий аммиак из сепаратора (2) в качестве товарного продукта покидает установку. Выделившиеся в сепараторе (2) газы направляются в начало технологического процесса.

Указанная постановка задачи относится к моделирующему расчету.

3.3. Исходные данные

Список компонентов системы:

– Водород (Hydrogen)

– Метан (Methane)

– Аммиак (Ammonia)

– Азот (Nitrogen)

– Аргон (Argon)

Поток питания:

Температура – 30 град.С

Давление – 150 бар

Расход – 1000 кг/час

Массовые доли компонентов (Weight fraction):

Водород – 17%

Метан – 1%

Азот – 81%

Аргон – 1%