Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Optimalizálás az olajiparban II. BME 2014/2015 II. félév Szimulációs alapok Kubovicsné Stocz Klára

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Optimalizálás az olajiparban II. BME 2014/2015 II. félév Szimulációs alapok Kubovicsné Stocz Klára"— Előadás másolata:

1 Optimalizálás az olajiparban II. BME 2014/2015 II. félév Szimulációs alapok Kubovicsné Stocz Klára

2 Mir ő l lesz szó ? Mikor/hol használunk szimulációt Milyen modellek Szimuláció általában Lépések Üzemi model Gázfrakcionáló a DF-ben Model építés ChemCad-ben

3 Mire jó a szimuláció ? Miért ? Egyedi készülékek/egyszerűbb rendszerek -Üzemi problémák megoldása -Új javaslatok vizsgálata -Mi lenne ha vizsgálatok -Hogyan csináljuk, hogy -Milyen hatása van ? -Készülékek működésének vizsgálata Bonyolultabb rendszerek…. Teljes üzemi modellek Hőintegráció dinamikus modellek OTS

4 Szimuláció a Finomítóban Hol és mit ? Steady state szimuláció Dinamikus szimuláció Hőcserélők/ hőátadás Hőintegráció Kemence Reaktor modellek Csővezetékek/ Piping network Lefuvató rendszerek/ Safety system

5 Szimuláció 5 Szimuláció ? Steady state szimuláció anyag és energia mérlegek különböző esetek vizsgálata szűk keresztmetszetek vizsgálata nem mérhető paraméterek meghatározása Időben állandó Dinamikus szimuláció szabályozó rendszerek modellezése paraméterek időbeli változásának vizsgálata Időben változó

6 Alapok 6 Mit csinálunk? Folyamat ábra/ Process flowsheet P&I /PID Szimulációs folyamatábra/Simulation flowsheet Equipments Simulation unit Mi kell hozzá ? -áram paraméterek -Készülék paraméterek

7 Szimuláció lépései PFD Alapmodel építés PFD, készülékek, áram kapcsolatok M.e. Mértékegységrendszer meghatározása SI/British, eltérések Komp Komponensek Összetétel, pseudokomponens, assay data Termo Termodinamika SRK/NTRL…. Áram Áram adatok/Áram tulajdonságok Készülékek Készülék paraméterek Run Model futtatása Result Eredmények ellenőrzése

8 Gázfrakcionáló üzem Üzem feladata: Az üzem a PB kénmentesítő termékét (az AV-1, AV-2, AV-3 üzemek valamint a HDS és BEK-2 üzemek kénmentesített PB-jét ), a Reformáló-4 üzemi PB-t és stabilgázt, valamint (téli időszakban) a GOK-3 üzemből származó PB-t dolgozza fel, ill. frakcionálja. A feldolgozás termékei: Fűtőgáz: a fűtőgáz gyűjtő és elosztó gerincvezetékbe adják ki. Propán: a propánt PB keveréshez használják, vagy PAM üzembe Bután elegy: a bután elegyet PB, illetve benzinkeveréshez használják. Lehetőség van a vegyipari benzinbe történő kitárolásra is. Izobután: az izobután a HF Alkilezőbe adható tovább vagy a bután elegyhez hasonlóan használható. Normál-bután: a normálbutánt az MSA üzembe adható ki vagy a bután elegyhez hasonlóan használható fel. Pentán frakció (maradék): a maradékot motorbenzinbe vagy vegyipari benzinbe keverik.

9 Gázfrakcionáló üzem 106 P-301 E E-107 E-109 E-113 E-115 E-116 E-128 E-126 E-127 E-121 E-124 E-117 E-111 E-122 E-119 C3C4 elegy I-bután N-butánC5+ Fűtőgáz

10 FELADAT Feladat Egyszerű folyamatábra vs PFD

11 1. lépés:Folyamatábra/PFD PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult Feladat: kiosztott PFD alapján rajzold meg az egyszerű folyamatábrát, a szimulációhoz

12 PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult 1. lépés:Folyamatábra/PFD

13 PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult

14 2. LépésMértékegység rendszer PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult Mértékegységek:_ common SI tömeg : kg hőmérséklet o C nyomásbarg térfogatm 3

15 3. Lépés Komponensek PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult Komponensek: egyedi komponensek jól definiált, ismert, kis CH magas szénatomszám pseudó-komponensek/petroleum komponens desztillációs görbe/sűrűség Probléma: könnyű anyagáramok: elemzési/mintavételi problémák Nehéz komponensek nem beazonosítható komponensek, nincs a rendszerben megfelelő komponens

16 3. Lépés Komponensek HIDROGEN METAN ETAN ETILEN PROPAN PROPILEN I_BUTAN N_BUTAN I_BUTEN 1_BUTEN CIS_2_BUTEN TR_2_BUTEN 13BUTADIEN I_PENTAN N_PENTAN C6_ES_NEH_M SZENDIOXID SZENMONOXID NITROGEN OXIGEN H2S PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult Megadható: - név alapján - képlet alapján -programban használt kód alapján Sorrend rendezhető

17 4. Lépés termodinamika PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult

18 4. Lépés termodinamika PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult

19 4. Lépés termodinamika PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult Termodinamikai módszer kiválasztása a ChemCad-ben: Komponens lista alapján Hőmérséklet és nyomás tartomány Automatikus választási lehetőség Átgondolni

20 4. Lépés termodinamika PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult Termodinamika kiválasztás alapja a rendszerben jelenlevő komponensek, nyomás és hőmérséklet

21 5. Lépés áramok Áram típusok: Betáplálás Termék belső áram Cirkuláció reference áram betáplálás Termék Belső áram cirkuláció PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult

22 5. Lépés áramok Áram tulajdonságok: hőmérséklet nyomás mennyiség összetétel Számolt paraméterek fix tulajdonságok MW, Liq. Molar volume Carbon Number Chemical formula Critical p, T Critical volume Flash point Freezing point GHT (gross heating value) LHV (lower heating value) Normal boiling point Specific gravity hőmérséklet függő Liquid density Thermal conductivity viscosity Vapor pressure Betáplálás: definiálni Termék/belső áram:számolt Cirkulációs áramindító érték PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult

23 5. Lépés áramok Áramok definiálása: összetétel mennyiség thermal condition nyomás hőmérséklet fázis állapot PFD MEKompTermoÁramKészülékRunResult

24 FELADAT 1. Egyszerű folyamatábra vs PFD 2. Mértékegységek/komponensek/termodinamika 3. Áramok

25 1.Program megnyitása 2. Mértékegységek 3. Komponensek/Termodinamika 4. Alapanyag megadása

26

27 Adatok: 106_alapanyag m/m% HIDROGEN 0,089 METAN 0,206 ETAN 3,609 ETILEN 0,003 PROPAN 35,862 PROPILEN 0,042 I_BUTAN 20,950 N_BUTAN 36,119 I_BUTEN 0,100 1_BUTEN 0,037 CIS_2_BUTEN 0,020 TR_2_BUTEN 0,038 13BUTADIEN 0,000 I_PENTAN 2,134 N_PENTAN 0,473 C6_ES_NEH_M 0,144 SZENDIOXID 0,000 SZENMONOXID 0,060 NITROGEN 0,109 OXIGEN 0,000 H2S 0,003 Betáplálás adatai: belépő áram:kg/h11701 Cfok15 barg28 szivattyú kilépőbarg32 Sizivattyú hatásfok0,7 2.áramCfok58

28 6. Lépés Készülékek PFD ME Komp TermoÁramKészülékRunResult Készülékek: Valós készülékek szivattyú hőcserélő/process-process és hűtő kolonna Segéd „készülékek” komponens szeparátor kalkulátor elosztó/keverési pont(keverő)

29 6. Lépés Készülékek PFD ME Komp TermoÁramKészülékRunResult egyszerű hőmérleg alapján számol (ideális eset) belépő áramok paraméterei (T, p, Q) Specifikáció: (csak egy) Egyik kilépő áram hőmérséklete Átadott hőmennyiség Elpárologtatás mértéke Túlhűtés mértéke Túlhevítés mértéke Hőmérséklet különbség Nyomásesés mindkét oldalon (default) Hőcserélők

30 6. Lépés Készülékek PFD ME Komp TermoÁramKészülékRunResult részletes Készülék fizikai paraméterei alapján számol belépő áramok paraméterei (T, p, Q) Specifikáció: Készülék típusa (TEMA kód) Elhelyezkedés (vízszintes/függőleges) Köpeny méretek (párhuzamos, soros) Cső szám, méretek, elhelyezkedés…. Terelő lemezek, méret, elrendeződés Elpiszkolódási faktor Csonk méretek Hőcserélők

31 PFD ME Komp TermoÁramKészülékRunResult

32 Triangular patter: +jobb a hőátadási koefficiens +15%- kal nagyobb felület egységnyi térfogatra -Nagyobb nyomásesés -nehéz tisztítás Square pattern: +kicsi nyomásesés +könnyű tisztítás - kisebb a hőátadő felület +nehezebb, lerakódásra hajlamos áramok Rotated square pattern: közepes nyomásesés

33 6. Lépés Készülékek Kolonna paraméterek: Tányér hatásfok Kondenzátor/reboiler =1/N. tányér Betáplálási tányér Oldalelvétel Kondenzátor típusa: total/parciális/víz dekantálás kondenzációs hőmérséklet /túlhűtés Nyomások: fej nyomás kondenzátor nyomás/nyonásesés fenéknyomás/nyomásesés Elválasztás számítása

34 6. Lépés Készülékek Kolonna paraméterek: Elválasztás élessége: specifikációkkal határozzuk meg specifikációk száma a kolonna szabadsági fokától függ Leggyakoribb specifikációk fejfenék refluxtányér hőmérséklet desztillátum hőmérsékletefenék hőmérséklet desztillátum mennyiségefenéktermék mennyisége egy-több komponens mennyisége a desztillátumban egy-több komponens mennyisége fenéktermékben egy-több komponens kinyerése egy adott tányér hőmérséklete

35 6. Lépés Készülékek Kolonna méretezés/ terhelési számítások: tányéros kolonnák szita buboréksapkás szelepes töltetes kolonnák rendezett rendezetlen

36 6. Lépés Készülékek

37 FELADAT 1. Egyszerű folyamatábra vs PFD 2. Mértékegységek/komponensek/termodinamika 3. Áramok 4. Készülékek 37

38 Kolonna adatok Technológiai jel és megnevezés Etán-mentesítőPropán-mentesítőBután-mentesítői-C 4 /n-C 4 elválasztó Teljes magasság, mm Külső átmérő, mm Térfogat, m 3 ápr Falvastagság, mm /14/16/20 Toronybelső FLEXITRAYS® mozgó szelepek FLEXITRAYS® fix szelepek Fix szelepes Superfrac tá-nyér, egyjáratú Szelepes Flexi-tray tányér, egyjáratú Tányérszám Tányértávolság, mm 409/437,5/583/583/ 612* 400/413,5/413,5/406/ 406/418* 430/438400/410 Betáplálás helye Saját tömeg, kg Tervezési nyomás, barg Eng. nyomás, barg Üzemi nyomás, barg Próbanyomás vízzel, bar5026.márc okt Tervezési hőmérséklet, °C Üzemi hőmérséklet, °C GyártóKVG Vegyépszer Gyártási szám Megjegyzés----

39 Adatok: 106 kolonna 112 kolonna 123 kolonna 118 kolonna belépő áram:kg/h Cfok barg28 6,6 szivattyú kilépőbarg32 2.áramCfok58,3 106 kolonna 112 kolonna 123 kolonna 118 kolonna fej nyomásbarg22,4714,515,455,95 kond nyoásbarg22,3714,415,355,85 fenék nyomásbarg22,8914,9666,41 elvárt minőség fejtermékkg/h3878 fej hőmCfok63 C4_fejbenwt% 0,22 C3_fenékbenwt% 0,02 C5 és nehezebb fejbenwt% 0,1 iC4 fenékbenwt% 11 nC4 fejbenwt% 5 tányérszám betáplálás hatásfok 75,00%86,00%70,00%78,00%

40

41 6. Lépés Készülékek PFD ME Komp TermoÁramKészülékRunResult

42 Adatok: belépő áram:kg/h11701 Cfok15 barg28 szivattyú kilépőbarg32 2.áramCfok58,3 106 kolonna112 kolonna fej nyomásbarg22,3714,51 kond nyoásbarg22,47 fenék nyomásbarg22,8914,96 tányérszám 4078 tányérhatásfok 0,8 betáplálás tányér 1618 elvárt minőség fejtermékkg/h3878 fej hőmCfok63 C4_fejbenwt% 0,22 C3_fenékbenwt% 0,02

43 FELADAT 1. Egyszerű folyamatábra vs PFD 2. Mértékegységek/komponensek/termodinamika 3. Áramok 4. Készülékek 5. Reference áram 43

44 Reference áramok kolonna belső áram kivétele reflux számítás hűtés számítása fenék cirkuláció számítása egyéb belső cirkulációk számítása

45 FELADAT 1. Egyszerű folyamatábra vs PFD 2. Mértékegységek/komponensek/termodinamika 3. Áramok 4. Készülékek 5. Reference áram 6. Szabályzó/Controler 45

46 Hűtéshez szükséges vízmennyiség meghatározása Víz adatai: hőmérséklet:21 o C nyomás3,5 barg kg/h

47 Gőz meghatározása kolonna visszaforraláshoz gőz adatai: hőmérséklet:250 o C nyomás8,5 barg kg/h

48 Eredmények Anyagmérleg Alapanyag11701kg/h 106 Gáz3878,0kg/h 106 fenék7822,0kg/h 112 Propán 112 fenék 106_alapanyag108gáz m/m% HIDROGEN 0,0890,27 METAN_M 0,2060,62 ETAN 3,60910,89 ETILEN 0,0030,01 PROPAN 35,86280,88 PROPILEN 0,0420,11 I_BUTAN 20,9505,24 N_BUTAN 36,1191,43 I_BUTEN 0,1000,02 1_BUTEN 0,0370,00 CIS_2_BUTEN 0,0200,00 TR_2_BUTEN 0,0380,00 13BUTADIEN_MM 0,0000,00 I_PENTAN 2,1340,00 N_PENTAN 0,4730,00 C6_ES_NEH_M 0,1440,00 SZENDIOXID 0,0000,00 SZENMONOXID 0,0600,18 NITROGEN 0,1090,33 OXIGEN 0,0000,00 H2S 0,0030,01 kondenzátorreboiler energiavízenergiagőz MJ/hm3/hMJ/hkg/h ,

49 106 kolonna profil ChemCAD „eredmény” CHEMCAD6.5.6Page1 Simulation name:GFR_3Date: Time:20:06:29 Unit type : TOWR Unit name: Eqp # 3 * Net Flows * TempPresLiquidVaporFeedsProductDuties StgCbar-Gkg/h MJ/h 155,222,377832,713878, ,478322, ,81 366,122,488396, ,79 468,522,58414, ,11 570,722,518422, ,26 672,622,528429, ,68 774,322,548436,812308,06 875,922,558441, ,9 977,122,568443, , ,222,578440, , ,122,598433, , ,922,68419, , ,722,618396, , ,422, , , ,922, , , ,122, , , ,722, , , ,122, , , ,422, , ,3 2087,622, , , ,822, , , , , , ,322, , , ,622, , , ,122, , , ,722, , , ,522,825711, , ,722, ,717888, ,222, , , ,222, , , ,722, , , ,822, , , ,522, , , ,822, ,797822,94422 Mass Reflux ratio2,02 Total liquid entering stage14at66,246C19645,543kg/h.

50 Feladat Optimális betáplálási hely tányérszám reboilerhő

51

52 Feladat 106 P-301 E E-107 E-109 E-113 E-115 E-116 E-128 E-126 E-127 E-121 E-124 E-117 E-111 E-122 E-119 C3C4 elegy I-bután N-butánC5+ Fűtőgáz 1.Készítse a 112 vagy 123 vagy 118 kolonna modelljét a megadott paraméterek alapján, adott specifikációk mellett 2.Határozza meg a fejtermék hűtéshez szükséges víz mennyiségét 3.Határozza meg az optimális betáplálási helyet

53 Kolonna specifikációk: Adatok: 106 kolonna 112 kolonna123 kolonna 118 kolonna belépő áram:kg/h fenék 4850 Cfok15 53,56058 barg28 22,89 15,066,6 szivattyú kilépőbarg32 2.áramCfok58,3 106 kolonna 112 kolonna123 kolonna 118 kolonna fej nyomásbarg22,4714,615,555,95 kond nyoásbarg22,3714,515,455,85 fenék nyomásbarg22,8915,066,16,41 elvárt minőség fejtermékkg/h3878 fej hőmCfok63 C4_fejbenwt% 0,22 C3_fenékbenwt% 0,02 C5 és nehezebb fejbenwt% 0,1 iC4 fenékbenwt% 11 nC4 fejbenwt% 5 tányérszám betáplálás hatásfok 75,00%86,00%70,00%78,00%

54 123 betáp118 betáp Hydrogen00 Methane00 Ethane00 Acetylene00 Propane0,0200,021 Propylene0,000 I-Butane33,21435,264 Butane61,68064, Methylprop ene0,1640,174 1-Butene0,0610,065 Cis-2- Butene0,0340,035 Trans-2- Butene0,0650, Butadiene0,000 I-Pentane3,6930,098 N-Pentane0,8190,002 Hexane0,2490,000 Carbon Dioxide00 Carbon oxide00 Nitrogen00 Oxygen00 Hydrogen Sulfide00 Water00

55 Jó munkát mindenkinek !!!


Letölteni ppt "Optimalizálás az olajiparban II. BME 2014/2015 II. félév Szimulációs alapok Kubovicsné Stocz Klára"

Hasonló előadás


Google Hirdetések