Худович И.М. Современные системы автоматизированного моделирован

Выручка от реализации верхнего и нижнего продукта рассчитывается путем перемножения соответствующих расходов и условных ценовых тарифов.

Разберем данный оптимизационный расчет более подробно, модифицировав соответствующим образом предыдущий пример. С этой целью на расчетной схеме дополнительно размещается пиктограмма рабочего элемента Calculator (Калькулятор).

Настройка и задание параметров расчета калькулятора можно выполнить следующими способами: дважды щелкнуть левой клавишей мыши на его пиктограмме; выделив пиктограмму калькулятора (щелчок правой клавиши мыши), использовать команду контекстного меню Data Entry (Ввод данных); с помощью команды меню Input/Data Entry (Входные данные/Ввод данных) после выделения соответствующей пиктограммы. После выполнения любого из этих действий на экран выводится окно Calculator (Калькулятор). Для получения доступа к разделам ввода данных по параметрам расчета производимого калькулятором необходимо нажать левой клавишей мыши по кнопке Edit/View Declarations (Редактирование/Просмотр деклараций) в главном окне рабочего элемента Calculator (Калькулятор).

Раздел Parameters (Параметры) предназначен для выбора переменных, участвующих в расчетах выполняемых калькулятором. При нажатии кнопки Parameters (Параметры) на экран выводится Таблица Параметров, в которой можно задать поток или результаты работы элемента, которые должны быть извлечены и которым должен быть назначен четкий номер параметра. Эти результаты после этого могут использоваться в процедурах состояния с применением переменной P (номер параметра). В рассматриваемом примере выбирается 4 переменных (рис. 5.2.1): 1 – соответствует тепловой нагрузке конденсатора (×10^6 КДж/час); 2 – соответствует тепловой нагрузке ребойлера (×10^6 КДж/час); 3 – соответствует расходу верхнего продукта (кг/час); 4 – соответствует расходу нижнего продукта (кг/час). Выбор переменных схож с выбором параметров оптимизации рассмотренным выше.

Раздел Constants (Константы) предназначен для задания постоянных величин, участвующих в расчетах выполняемых калькулятором. При нажатии кнопки Constants (Константы) на экран выводится Таблица Констант, в которой можно задать различные цифровые номера констант, которые остаются неизменными при любом расчете в секции процедуры. Для

99

использования этих значений в секции процедуры используется спецификация C (номер константы). В рассматриваемом примере задается 4 константы (рис. 5.2.2): 1 – равна тарифу на единицу снимаемого тепла в конденсаторе (в данном примере условно принимается равным 5000 единиц/КДж); 2 – равна тарифу на единицу подводимого тепла в ребойлере (в данном примере условно принимается равным 10000 единиц/КДж); 3 – равна цене за единицу верхнего продукта (в данном примере условно принимается равной 10 единиц/кг); 4 – равна цене за единицу нижнего продукта (в данном примере условно принимается равной 7 единиц/кг).

Раздел (Результаты). При нажатии кнопки Results на экран выводится Таблица Результатов, в которой можно ввести описательные метки для элементов массива R(), в котором хранятся результаты расчетов. В рассматриваемом примере не используется.

Раздел Arrays (Массивы). При нажатии кнопки Arrays на экран выводится текущий размер массива параметров (P), констант (C), результатов (R), индексов цикла DO (IS, IX) и переменных (V). По умолчанию массивы имеют размеры в 50, 50, 50, 10, 200 и 10 строк соответственно. В рассматриваемом оптимизационном расчете принимаем значения по умолчанию.

Рис. 5.2.1. Редактирование параметров калькулятора в программе PRO/II

100

Любая написанная в данном поле программа должна заканчиваться оператором Return (Возврат)

Для подсчета прибыли в рассматриваемой задаче может использоваться программа следующего вида (рис. 5.2.3):

Рис. 5.2.3. Создание расчетной процедуры в калькуляторе программы PRO/II

102

Таким образом, в данном примере целевой функцией оптимизации является результирующая переменная R(6) и именно она указывается в соответствующем поле рабочего элемента Optimizer (Оптимизатор). Кроме того, в поле Objective (Цель) необходимо выбрать пункт Maximize (рис. 5.2.4), что соответствует максимизации прибыли при подборе тарелки питания.

Рис. 5.2.4. Главное окно оптимизатора в программе PRO/II

Для проведения оптимизационного расчета используется команда Run. Ниже приведена часть отчета программы PRO/II (способы вывода отчета см. п. 4.1), описывающая положение сырьевых и продуктовых по-

токов колонны.

FEED AND PRODUCT STREAMS

Как видно из результатов расчета, условная максимальная прибыль, при принятых к расчету спецификациях качества продуктов, будет достигнута в случае порционной подачи сырья на 12 и 13 тарелку колонны. При этом большая часть сырья (74,3 % мас.) должна подаваться на 12 тарелку.

Ключевой файл данного примера приведен в приложении к данным методическим указаниям.

Примечание: ключевой файл программы PRO/II в кодировке ASCII (созданный, например, путем помещения информации из Приложения в текстовый редактор «Блокнот» с последующим сохранением и изменением расширения файла с .txt на .inp) может быть использован для импорта в нее исходных данных рассмотренного примера (команда меню File/Import).

103

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение стоит отметить, что все имеющиеся программные продукты, несмотря на свою универсальность, никогда не заменят инженера- химика-технолога, являясь только средством ускорения технологических расчетов. Их грамотное применение невозможно без творческого участия специалиста с глубоким знанием процессов и аппаратов и химической технологии в целом.

С другой стороны, очевидно, что в настоящее время компетентный инженер-химик-технолог обязан владеть навыками работы хотя бы в одной программе автоматизированного моделирования химико-технологических процессов. Благодаря единым методам расчета и в целом схожести их архитектуры переориентация специалиста с одной системы моделирования на другую несложна. Владение современными УМП не только повысит профессиональный уровень инженера, но и позволит ему более уверенно чувствовать себя на рынке труда.

Aspen Plus®, HYSYS® зарегистрированные товарные знаки Aspen Technology, Inc. PRO/II® – зарегистрированный товарный знак SimSciEsscor. HTRI® – зарегистрированный товарный знак Heat Transfer Research Inc. ChemCad® – зарегистрированный товарный знак ChemStations, Inc. VMGSim®, VMGThermo® – зарегистрированные товарные знаки Virtual Materials Group. COCO®, COFE® – зарегистрированные товарные знаки

AmsterCHEM.

104

ЛИТЕРАТУРА

1.Волин Ю., Островский Г. Второй фронт ХТС // The Chemical Journal / Ю. Волин, Г. Островский. – 2002.– № 1. – С. 50 – 53.

2.Безверхов, М. Что такое технология COM. [Электрон. ресурс]:

Сборник статей. - Режим доступа: http://www.developing.ru/com/index.html.

3.Технология переработки природного газа и конденсата : справочник: В 2 ч. – М. : ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002 – Ч. 1. – С. 137.

4.Perry, R. H., Green, D. W. Perry's Chemical Engineer's Handbook / R. H. Perry, D. W. Green. – The McGraw-Hill Companies, Inc., 1999.

5.Рид, Р., Праусниц, Дж., Шервуд, Т. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд ; пер. с англ. – 3-е изд. – Л. : Наука, 1982. – 401 с.

6.J. C. de Hemptinne and E. Benar Thermodynamic Modeling of Petroleum Fluids // Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP, Vol. 61 (2006), No. 3.

7.PRO/II Component and Thermophysical Properties Reference Manual/ A.Champagnie, J.Cunningham, A.Harvey, etc. – Simulation Sciences Inc., 1994.

8.PRO/II Unit Operations Reference Manual / M.Bagajewicz, R.Bondy, B.Cathcart, etc. – Simulation Sciences Inc., 1994.

9.Получение оптимальных проектных решений и их анализ с использованием математических моделей : учеб. пособие / Ю. В. Литовка. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. – 160 с.

105

ПРИЛОЖЕНИЕ

$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 5.6> TITLE PROJECT= STAB, PROBLEM=OPT, USER=USER, DATE=SEP07

PRINT INPUT=ALL, PWRATE, STREAM=ALL, RATE=WT, PERCENT=WT DIMENSION SI, TEMP=C, STDTEMP=0, STDPRES=101.325 SEQUENCE SIMSCI

CALCULATION RVPBASIS=APIN, TVP=37.778 COMPONENT DATA

LIBID 1,C2/2,C3/3,IC4/4,NC4/5,IC5/6,NC5/7,NC6/8,NC7/9,NC8/10,NC10 THERMODYNAMIC DATA

METHOD SYSTEM=GS, SET=GS01 STREAM DATA

PROPERTY STREAM=FD, TEMPERATURE=40, PRESSURE=767, PHASE=M, & RATE(WT)=1000, COMPOSITION(WT)=1,1/2,5/3,100/4,100/5,150/ &

6,175/7,214/8,120/9,85/10,50, NORMALIZE UNIT OPERATIONS

COLUMN UID=STAB, NAME=STABILIZER PARAMETER TRAY=21,IO

FEED FD,5

PRODUCT OVHD(WT)=OV,270, BTMS(M)=BT, SUPERSEDE=ON CONDENSER TYPE=BUBB, PRESSURE=700

DUTY 1,1/2,21

PRINT PROPTABLE=PART, DIAGRAM ESTIMATE MODEL=CONVENTIONAL PRESSURE 1,700/2,750/21,785

SPEC STREAM=OV,PCT(WT), COMP=1,6,WET, VALUE=99.9 SPEC STREAM=BT, TVP(KPA), VALUE=80

VARY DUTY=1,2 CALCULATOR UID=CA1

CONSTANT 1,5000/2,10000/3,10/4,7

DEFINE P(1) AS COLUMN=STAB, DUTY(1,KJ/HR)

DEFINE P(2) AS COLUMN=STAB, DUTY(2,KJ/HR)

DEFINE P(3) AS STREAM=OV, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET

DEFINE P(4) AS STREAM=BT, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET PROCEDURE

R(1) = ABS(P(1))*C(1)

R(2) = P(2)*C(2) R(3)=P(3)*C(3) R(4)=P(4)*C(4) R(5)=R(3)+R(4) R(6)=R(5)-(R(1)+R(2)) RETURN

OPTIMIZER UID=OPT1, NAME=OPTIMIZER

VARY ID=VARY_4, COLUMN=STAB, FTRAY(1), MINI=2, MAXI=20, & STEPSIZE=1

OBJECTIVE CALCULATOR=CA1, R(6), MAXIMIZE OPTPARAMETER IPRINT=ALL, DPRINT=ALL, OPRINT=HIST

PUMP UID=P1 FEED BT

PRODUCT M=BT1

OPERATION EFF=90, PRESSURE=1000

END

106

107