|
88 изменения, связанные с изменениями соединений, отключением или присоединением отдельных элементов. Таким образом, имеем следующую последовательность этапов построения сетевой математической модели процесса [162]: > описание баланса потоков нефтепродуктов во всех узлах технологической цепочки; > запись уравнений описания движения потока в одном элементе сети; > описание графа соединения элементов в сети технологии нефтепереработки; > построение матриц преобразования при изменении структуры сети; > получение уравнений преобразования решения от заданной структуры к сети, изменяемой в результате аварии. На основании сетевой модели производится расчет новых откликов и их сопоставление с допустимыми значениями. Далее представлена математическая модель д.тя важного и потенциально опасного технологического процесса висбрекинга. 2.2. Сетевая модель процесса висбрекинга при углубленной переработки нефтяного сырья 2.2.1. Определения для сетевой модели по висбрекингу Крекинг (англ. cracking, буквально расщепление), переработка нефти или ее фракций для получения главным образом моторных топлив, а также сырья для химической промышленности. Различают два основных вида крекинга: термический, осуществляемый под действием высокой температуры и давления; каталитический, происходящий при одновременном воздействии высокой температуры, давления и катализатора. Термический крекинг проводят, например, при температуре 450-5500 °C давлении 4-6 МПа. Каталитический крекинг осуществляют, например, при температуре 450-5000 °C давлении 0,4 МПа в присутствии катализаторов алюмосиликатов. Для переработки нефти е высоким содержанием сернистых и смолистых веществ применяют каталитический крекинг при 330-4500 °C под давлением водорода 5-30 МПа (так называемый гидрокрекинг). |
163 В процессе переработки сырой нефти потоками являются конечные продукты, образуемые ходе технологического процесса. Воздействиями являются изменения температуры, давления, скорости потока химические воздействия и т.д. Откликами оздеиствия являются потоки потоки конечных продуктов переработки на выходе. Потоки продуктов в технологическом процессе проходят по каналам, где преобразуются под действием тех или иных факторов. Совокупность каналов таких потоков образует сеть, элементами которой являются ветви, в которых происходят этапы преобразования Л ключение или отключение элементов в зависимости от технологических параметров или в результате аварии, приводит к изменению значений параметров, обладающих свойствами разрушения. Для сети существуют методы расчета изменения параметров процессов при изменении структуры связей элементов. Для представления задачи описания и расчета потоков продуктов в процессе переработки необходимо привести уравнения к тензорному виду. Это означает, что надо записать уравнения баланса между потоками на входе, выходе сети и в процессе переработки. Такое описание позволяет построить и записать матрицы преобразования при изменении структуры связей. При этом переход от уравнений одной структуры к уравнениям другой структуры производится умножением величин на матрицу преобразования. С помощью тех же матриц преобразования получается переход от уже полученного решения для одной структуры сети (распределение потоков и давлений по элементам системы) к решению для другой структуры сети, в которой произошли изменения язанные изменениями соединении отключением илис присоединением отдельных элементов. Таким образом, имеем ующую последовательность этапов построения сетевой математической модели процесса [164]: описание баланса потоков нефтепродуктов во всех узлах технологической цепочки; запись уравнений описания движения потока в одном элементе сети; описание графа соединения элементов в сети технологии нефтепереработки; построение матриц преобразования при изменении структуры сети; 164 получение уравнений преобразования решения от заданной структуры к сети, изменяемой в результате аварии. На основании сетевой модели производится расчет новых откликов и их сопоставление с допустимыми значениями. Далее представлены математические модели для наиболее важных технологических процессе «переработки: ректификации и каталитического крекинга (реакторно-регенераторного блока). 3.2. Сетевая модель процесса ректификации В процессе ректификации происходит массопередача в двух направлениях из жи, низкокипяших жи, пар высококипящих компонентов (ВКК). Общая схема движения потоков л л промежуточных продуктов в процессе ректификации и ее представление элементами сети показана на рис. 3.2. Слева дана конфигурация потоков в питательной секции колонны, а справа представление этих потоков ветвями сети. На рис.3.2 стрелки показывают направления движения потоков продуктов от питательной секции к участкам нагрева в концентрационной секции и охлаждения в отгонной секции колонны. При этом кружки моделируют воздействия (в виде вбрасывания в питательной части колонны) источника нагрева в нижней части и охлаждения в верхней части. Жирные стрелки показывают точки поступления и отвода продуктов. Аналогично можно представить другие конструктивные управляющие и передающие элементы при большей детализации технологического процесса. представлены потоки II процессе движения в колонне, где наклонные линии обозначают движение жидкости по тарелкам в колонне сверху вниз, а пара снизу вверх. Горизонтальные линии обозначают движение НКК из жидкости ВКК из пара в жидкость Как поток пара, так и поток жидкости, должны представляться двумя параллельными линиями, одна из которых описывает поток движения НКК, а другая ВКК. Разность температур пара и жидкости задает градиент температуры, который можно предста источником воздействия контурного типа и IIградиент выводит компоненты из состояния равновесия и является движущей силой данного процесса. |