ДИСЦИПЛИНА

1. ДИСЦИПЛИНА • МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ • ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

2. Кибернетика Стратегия Средство Метод Предмет математическое системный анализ системы ЭВМ моделирование

3. Моделирование- это исследование процессов на моделях с целью предсказания результатов их протекания в аппаратах заданной конструкции любых размеров. Математическое моделирование- это метод исследования процессов на математических моделях, с целью выдачи рекомендаций об эффективном функционировании данного процесса. Модель- это некоторый объект, который отличается от оригинала, т.е. от реального объекта всеми признаками, кроме тех, которые необходимо определить. Физические модели Математические модели

4. Обычно моделирование процессов данным методом состоит из нескольких этапов: • Идентификация объекта, т.е. разработка математического описания. • Разработка алгоритма моделирования и выбор решения для данного математического описания. • Разработка программы расчёта и выполнение расчётов на ЭВМ. • проверка адекватности (соответствия) математической модели на основании экспериментальных данных и адаптация модели к реальным условиям. • Интерпретация результатов расчётов и выдача рекомендаций по практической реализации исследуемого процесса. • В целом процесс моделирования сводится к переработке входной информации в • выходную и установлению вида математической зависимости между входными и • выходными параметрами.

5. Математические модели Статистические Динамические Принципы разработки математических модели Системный подход перемещение веществ (гидродинамика потоков) перенос тепла и вещества (массо- и теплопередача) химические превращения. Эмпирический подход Построение мат. моделей на Основе эмпирических данных

6. Основные области применения метода математического моделирования: Исследование технологических режимов ХТП Разработка и совершенствование новых технологий Оптимизация и управление ХТП Автоматизированное проектирование ХТП Разработка информационно- моделирующих систем в химической технологии

7. Моделирование теплообменных аппаратов Модель аппарата типа «перемешивание- перемешивание» Модель теплообменного аппарата типа «вытеснение- вытеснение»

8. Исследование теплообменного аппарата идеального вытеснения (аппарат с постоянной температурой греющего пара)

9. Исследование модели трубчатой печи Т 2 Т (L,t) Т (0,t) 1 1 излучение

10. Моделирование массообменных процессов Закон Фика для молекулярного массопереноса: Уравнение Фика для конвективного переноса: Уравнение массопередачи:

11. Моделирование процесса сепарации исход. газ смесь нефть вода закон Дальтона Закон Рауля- Дальтона

12. Математическая модель процесса сепарации (однократного испарения) для многофазного процесса Уравнения общего и покомпонентного материальных балансов (доля отгона) (константа фазового равновесия)

13. уравнение Ашворта уравнение Антуана уравнение Пенга-Робинсона

14. Банк изображений аппаратов Банк физико-химических параметров Автоматизированное формирование технологической схемы Операционная среда Банк управляющих параметров Банк моделей аппаратов Одноступенчатая и многоступенчатая сепарация Каплеобразование Отстаивание Рисунок1. – Структура моделирующей системы технологии промысловой подготовки нефти.

15. Рисунок5. – ИМС процессов первичной подготовки газового конденсата

16. Пластовый газ Товарный газ С-1 С-2 С-3 РЖ-1 РЖ-2 Нестабильный конденсат Рисунок 10. – Схема расчета установки комплексной подготовки газа Мыльджинского ГКНМ

17. Банк изображений аппаратов Банк физико-химических параметров Автоматизированное формирование технологической схемы Банк управляющих параметров Операционная среда Банк моделей аппаратов Статические модели Динамические модели Сепарация с учетом КПД Каплеобразо- вание Каплеобразо- вание Отстаивание Отстаивание Сепарация Рисунок 13. – Структура моделирующей системы.

18. Динамические модели с учетом коэффициента эффективности Сепаратор Разделитель Выветриватель Горизонтальная осадительная секция Учет дисперсии распре-деления Прямоточные центро- бежные элементы Вертикальная осади- тельная секция Разделение жидкостей Гидродинамика газовыделения Подводящий трубопровод Циклон Насадочная секция Рисунок 14. – Структура формирования динамической модели МС.

19. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ С УЧЕТОМ КОЭФФИЦИЕНТА ЭФФЕКТИВНОСТИ. Коэффициент эффективности η определяется: η = 1- Gун / Gж(1) где: Gун– расход унесенной газом жидкости; Gж– расход жидкости в смеси навходе. Gг = Gвх (1 + η (e-1)(2) Gж = η · e· Gвх(3) где: Gвх–расход смеси на входе,e - доля отгона. Составы газа у( i ) и жидкости x( i ) для каждого из компонентов iв случае газосепарации определяются по выражениям: (4) x( i ) = u( i ) / [e · (k( i ) – 1) + 1](5) где:k( i ),u( i )– константа фазового равновесия и содержание в смеси компонентаi. КПДмногоэлементногосепаратора (ηобщ): η общ =η1+η2· (1- η1)+η3· (1- η1) · (1- η2)+ … +η N· (1- η1) · (1- η2) · (1- ηN-1) (6) где N–число ступеней (элементов) сепарации

20. Таблица 13. Составы и расходы материальных потоков УКПГ.

21. Рисунок16.- Изменение КПД в зависимости от расхода.

22. ΔТР,˚С -3 5 3 0 1 ∆пр ,% 5 65 % 8 45 % 6 10 30 % 4 15 % 4 2 15 0 % 0 2 а -2 100,0 98,4 η, % 96,0 96,8 97,6 99,2 Рисунко18.- Зависимость изменения точки росы товарного газа от КПД концевой ступени сепарации и давления в магистральном газопроводе: 1– Ргаз=Рсеп;2–Ргаз=0,9Рсеп;3–Ргаз=0,8Рсеп;4Ргаз=0,7Рсеп; 5 – Ргаз=0,6Рсеп. . КПД, % -4 100 88 98 90 92 94 96 Рисунок17.- Относительный прирост выхода нестабильного конденсата при изменении степени рециркуляции и КПД концевого газосепаратора.

23. Таблица 14. Влияние расхода сырья на качественные показатели продукции УКПГ.

24. Моделирование процесса ректификации

25. При построении математической модели процесса ректификации сформулируем следующие допущения: • Исходная смесь подаётся в колонну при температуре кипения. • Жидкость на тарелках в колонне находится при температуре кипения, а пар- при температуре точки росы, т.е. насыщения. • Потоки пара и жидкости по высоте колонны постоянны. • Давление по высоте колонны постоянно. • Флегма но орошение для расчёта • Массопередача на тарелках эквимолярная, т.е. изменение в молях не происходит. • В зоне массообмена на тарелке осуществляется идеальное перемешивание жидкости, а пар движется в режиме идеального вытеснения. • Эффективность тарелок постоянна.

26. На факел Газ деэтанизации ВХ-1 27 14 12 10 К-1 25 22 20 18 К-2 ВХ-1 Нестабильный конденсат Е-2 Е-1 Т Т Н3 ВХ-2 ПБФ Стабильный конденсат П-1 П-2 Н1 Н2 Рис. 1.5 Схема УДСК Мыльджинского ГКМ

27. Lj+1 Gj x j+1, i yj, i Lj,xj,iGj-1yj-1,i Исходные данные для расчета тарелки (4) (3) (2) (5) (1)

28. Gb,yb i For, xor i Холодное (K1)или Флегмовое(K2) орошение Смешение После тарелки питания (аналогично) Питание Fp, xp i Смешение L1x1i G1,y1i до тарелки питания L,xi G,yi 1ая тарелка L0,x0i G0, y0,i L0,x0i п Lb,xbi Расчет дефлегматора (К2)

29. Результаты расчета колонны деэтанизации К1.

30. Результаты расчета колонны стабилизации К2.

31. - Исходные данные For,tor Fp,xp i,tp tвых из печи - Результаты расчета Gb,yb i Gb tверха tверха p tниза tниза Lb,xb i