Моделирование интегрированной схемы разделения широкой фракции легких углеводородов на центральной газофракционирующей установке в стационарном и динамическом режимах с помощью программы Хайсис, страница 5

Для того, чтобы теплообменники «Т-1», «Т-2» и «Т-3» были рассчитаны, необходимо ввести исходные данные, которые приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Исходные данные для материальных потоков

Чтоб соединить два выходящих потока из рекуператоров «Т-1» и «Т-2» в один, нужно установить смеситель. Выходящий поток является обогревом колонны.

Для того, чтобы охладить бутановую фракцию до температуры 42 °С при давлении 750 кПа, из куба «К-3», необходимо установить холодильник
«Т-11/1». «Куб К-3» подводится к данному теплообменнику и охлаждается за счет промышленной воды, а затем готовый продукт отводится на склад.

График зависимости давления от температуры, для бутановой фракции приведен ниже.

Аналогичную операцию необходимо проделать для того, чтобы охладить жидкий продукт колонны «К-3» до 38 °С при давлении 310 кПа. Для этого устанавливается холодильник «Т-10/1». Выходящий поток – это изобутановая фракция, которая отводится на склад.

Фазовая диаграмма РV (давление-мольный объем) для бутановой фракции:

Для разделения изопентан-пентановой фракции, необходимо из кассы объектов выбрать ректификационную колонну «К-4» и для нее ввести параметры из таблицы 2.2.

Обогрев куба осуществляется паром «Пар_4» через испаритель
«Т-12/1,2». Пары изопентановой фракции с верха «К-4» за счет перепада давлений поступают в межтрубное пространство дефлегматора «Т-17/2», где охлаждаются и конденсируются за счет промышленной воды «ОВ_4», и в межтрубное пространство рекуператора «Т-4», где конденсируются за счет исходного сырья «ШФЛУ». Теперь теплообменник полностью рассчитан. Выходящий поток отводится в емкость Е-5.

Температурный график для колонны «К-4» представлен ниже

Образовавшийся жидкий продукт из верха колонны «К-4» поступает в емкость «Е-5», где происходит разделение паров и жидкости. Не вся фракция отводится на склад, поэтому необходимо из кассы объектов выбрать «Ветвитель». Для изопентановой фракции установить необходимый массовый расход 2920 кг/час, а остальную часть отправить на орошение колонны.

Фазовая диаграмма TV (температура-мольный объем) для данного потока:

Для того, чтобы получить охлажденную пентановую фракцию до 19 °С при давлении 310 кПа, устанавливается холодильник «Т-14/1,2». Кубовый продукт колонны «К-4» поступает в межтрубное пространство теплообменника, где охлаждается за счет промышленной воды, подаваемой в трубное пространство. Пентановая фракция является выходящим потоком «Т-14/1,2».

Фазовую диаграмму для любого из потоков схемы можно представит и в табличном виде.

Таким образом, используя регламент, из которого были выбраны все необходимые данные, смоделирована и рассчитана Хайсис-модель в стационарном режиме интегрированного процесса разделения ШФЛУ на центральной газофракционирующей установке (рис. 2.1).

Основные результаты полученных потоков и оборудования приведены в приложении А.

Подробная информация об элементах ректификационных колоннах представлена на рисунке 2.2.

                             а                                                                        б

                             в                                                                          г

Рисунок 2.2 – Подсхемы колонн: а – колонны «К-1»,
б – колонны «К-2», в – колонны «К-3», г – колонны «К-4».

2.2 – Оптимизация

Для вызова оптимизатора необходимо нажать клавишу «F5».

Оптимизатор содержит специальную электронную таблицу для задания целевой функции и ограничений.

Целевая функция будет представлять собой прибыль, получаемую от работы колонн. Величина прибыли рассчитывается на основе цен на продукты, теплоноситель и хладоагенты: