Можем ли мы считаем, что результаты моделирования?
Реакции и увольнения
Будьте осторожны с этим ключевым вопросам, которые могут порождать различия между моделирования дистилляции башня компьютера и его фактического исполнения. Моделирование не всегда квадратные с гайками и болтами реальности.
Предыдущие опросы (1, 2) собрал историй башни неисправностей из открытых источников. Многие доклады, описанные моделирования, которые не отражают то, что башня на самом деле делает. Часто проблема с моделированием. Иногда проблема в том, что башни сделал нечто неожиданное: моделирование действительно верно, на основе данных, кормил ее. Наконец, были случаи, когда оба происшествия состоялся - моделирования были бы серьезные проблемы, но есть те аспекты башни поведения, которые не в полной мере понимал изначально, и моделирование помогло объяснить.
В данной статье рассматриваются случаи, когда проблемы были выявлены в симуляции или моделирования, где сыграл важную роль в определении сих пор не понятые задачи (см. таблицу).
Случаев были извлечены из исследования в работах. 1 и 2 были обновлены с некоторыми недавно сообщенных случаев. Оригинальные нумерации для каждого случая была сохранена, так что читатель может легко найти случаи, упомянутые ранее статей.
Ряд примеров, представленные здесь, отнюдь не достаточно большой выборки для проведения статистического анализа основных проблем, поиска и устранения неисправностей дистилляции моделирования. Тем не менее, случаи, дать указания о том, что искать при диагностике дистилляции моделирования и что особое внимание при проведении следующей моделирования.
Три основные выводы
Это исследование показало, три основные проблемы, которые требуют внимания в использовании моделирования:
1. правильно предсказывают пар / жидкость равновесия (VLE)
2. с завода моделирования данных о матче
3. применение графических методов устранения моделирования.
Эти три вопроса находятся примерно в две трети зарегистрированных случаев. Около 20% остальных случаев, химии процесса и оборудования эффективности не соответствует тому, что было верно в фактических башни. Другие вопросы - правильно моделирование каналов, получение истинного паров и жидких грузов, надежно предсказывать поведение гидравлических и поиск ошибок и хлюпает в симуляции - были выявлены проблемы, но в меньшей степени.
Проблемы с VLE данные и прогнозы
Большинство тематических исследований, подпадающих под эту категорию включают макро кипения компонентов. Проблемы могут быть с двух химических веществ, аналогичных давления паров (например, углеводородов), или из-за неидеальности, что толкает волатильность пары близко к шнура. Правильно оценивать без idealities другая беда месте, когда речь идет VLE прогнозов. Третий дилемма характеризующие тяжелых компонентов перегонки сырой нефти. Это одна из ключевых проблем при моделировании башни НПЗ вакууме. Несколько докладов было сделано в отношении других ситуациях. Кажется, что VLE прогноз для пары компонентов, которые достаточно высокой волатильности, например, метанола и этанола, часто не хлопотно.
Эти выводы в значительной степени соответствуют опыту автора. Крупнейших VLE проблемы видимое с перегонки макро котлы, будь то из-за давления паров или их не idealities. Многие проблемы всплыли с VLE предсказания для неидеальных пар. В нефтеперерабатывающей, характеристика канала вакуумной колонны и нижней самая трудная задача. С другой стороны, мы видели, сравнительно небольшое количество проблем в VLE прогнозов средней и высокой - системы волатильности идеал.
Соответствующие производственные данные
Основная проблема, как представляется, получить надежный, согласованный набор данных завода. Это может быть трудно получить правильные номера от расходомеров и собственных данных по результатам лабораторных анализов. Эти данные, возможно, потребуется проверить и перепроверить. премьер инструмент для устранения неполадок является составление масса, составляющая и энергетического баланса, а также проверять результаты лабораторных анализов, чтобы поймать лежал расходомера.
Премьер районе, где несоответствие между моделируемой ценностей и производственные данные сообщили в химических операций с двух жидких фаз. Тесное сравнение профиля температуры, полученные из моделирования с этим измеряется в башни является отличным инструментом для установления наличия или отсутствия второй жидкой фазы в башню. Например, моделирование не может предсказать, что две фазы будут присутствовать, в то время как измеряемых температур может показать, что Есть, по сути, два этапа.
Еще одним препятствием в моделировании башни НПЗ вакууме. Наиболее тревожные предсказания, чтобы сделать это, сколько увлечение жидкости в зоне испарения достигает слякоть - воск рисовать и становится частью измеряется вничью (overflash). Этот показатель достаточно сложно, и часто устанавливается на компонент баланса. При этом ценность не измеряется, или измерить неправильно, моделирование может дать неправильный курс рефлюкс, которая, при использовании в ликвидацией узких мест, могут вызвать мыть постель к засушливым и кокса вверх.
Графические методы
Три основных графических методов, которые могут пролить свет на то, что колонны и моделирование делать это Маккейб-Тиле и Hengstebeck диаграмм многокомпонентных - профили дистилляции состава, и в азеотропной системы вычетов кривой карты. Эти методы позволяют визуализации моделирования и позволяет инженеру использовать его или ее решения в интерпретации результатов.
Эти диаграммы не будут разработаны с нуля, при устранении неполадок моделирования. Они просты участков состав профилей порожденных моделирования. Методов для построения этих диаграмм для перегонки устранения неисправностей обсуждаться в другом месте (16, 26).
Неправильное или загадочным химии
В химической башни, реакции, такие как разложения, полимеризации или гидролиза часто пропавшими без вести в симуляции. Или, иногда, компонент, который, как считается, в настоящее время одна химическая форма оказывается в другом. В любом случае, в результате разделения будет отличаться от того, что компьютер имитирует. При работе с неустойчивой химических веществ, таких, как некоторые нитросоединений, это может привести к экзотермическому разложения и взрывов.
Есть также случаи, в которых химия процесса не очень хорошо понял. Один из лучших способов получить хорошие моделирования в таких ситуациях, чтобы запустить первую химических веществ в рамках мини-завода, как это рекомендовано Ruffert (27). В целом ряде случаев реактивной системы, в которых экспериментальной работы была проведена клиента, проведение через инженерное основе понимания химии привело к реорганизации процесса, которые иначе бы не работал и в один, который был бесперебойную .
Неэффективное оценки эффективности
Таблицы видно, не просматривается четкой тенденции в отношении оценки эффективности. Автор обнаружил, что в действующих процессов, таких, как разделение бензол толуол, этанол, произведенный из воды или из этана пропан, оценки эффективности вполне бесперебойную для обычных поддонов и упаковки. Проблемы возникают, когда отклонения от них. Например, в первой-процесса в своем роде, эффективность прогнозирования могут быть проблемы. Это решать, выполнив пробные испытания, если разрешение графики и экономических интересах, или завышение валовых, если в столбце расходы невелики, или если график жесткий. Кроме того, эффективность предсказания столкнулись с проблемами, когда инженеры находятся на крутом участке кривой обучения для нового устройства.
Feed вступления
Правильного представления о входе канала имеет решающее значение, если число ступеней от корма и первый спуск мала, особенно если это всего лишь один или два. Один из двух случаев заболевания произошло здесь в башне завода вакуум, в котором основным продуктом первой вышла из башни между 0,5 и 2 этапов выше канала. Другие случилось с губкой нефти возвращения в главное фракционной в завод-каталитического крекинга непосредственно над продуктом вничью.
Вопрос записи канала не является уникальным для переработки. Это может быть более тяжелыми химическими башни, особенно если некоторые из химических реакций в паровой фазе, а не в жидком состоянии. Ввод канала в паровом пространстве может дать совершенно разные результаты, чем выход на лотке или downcomer жидкости.
Пара и жидкости нагрузки
Расчетная пара и жидкости нагрузки являются основой для всех гидравлических оценки лотков, упаковки и башня внутренние органы. Неправильная нагрузка означает, что башни-потенциала оценки могут оказаться неправильными.
Как правило, гидравлические оценки участка башня на основе самых высоких пара и жидкости нагрузки в этом разделе. Эти проблемы возникают при моделировании. Дела в этой части таблицы показывают, что основным недостатком является то, что переохлаждение отлива и кормов не всегда должным образом учитывать при оценке башни нагрузок. Кроме того, в презентации жидкости и пара в симуляции выхода как правило, не удобным для пользователя, и часто могут скрывать высшее пара и жидкости нагрузок при переохлаждении или перегретого условиях.
Доверяя симулятор гидравлического прогнозы
Только удивительный результат в случаи, что только два дела связаны с проблемами с гидравлическим прогнозы имитации. Ложная гидравлических прогнозов симуляторов является одним из главных горячих точек, вместе с VLE данные, соответствующие данным завода, а также необходимость для разведки на проблемы с помощью графических методов. Об этом говорилось в нашей предыдущей работе (16). Дело 514, например, один из примерно несколько десятков, что мы видели, в которой моделирование дал оптимистичные прогнозы емкости упаковки.
Трудно понять, почему только в двух случаях были зарегистрированы здесь (как автора!). Многие инженеры считают это учитывая, что значительное количество гидравлических прогнозов тренажеров не заслуживают доверия. Другие, особенно в высокотехнологичных компаний, часто предпочитают использовать собственные методы прогнозирования этих попадал в симуляции, и они имеют слабый стимул для принятия гидравлических прогнозы тренажера серьезно.
Самых сложных гидравлических и прогнозов эффективности для упакованных башен. Там были проблемы с оптимистичными прогнозами выступили программного обеспечения для моделирования и с помощью программы поставщика. Когда дело доходит до лотки, реактивной и downcomer резервного копирования - предсказания наводнений, по крайней мере некоторые методы тренажеры, являются разумными, даже хорошее. Simulator прогнозы гораздо менее приятных для downcomer душить наводнения, которые, как правило пределах высокого давления и пеной системы, а также прогнозирования лоток эффективности.
Ошибок на тренажере
К счастью, это не является серьезной проблемой, но она встречается время от времени особенно при моделировании производителей выйти с обновленной версии своих программ. Всегда быть на поиске ошибок. Исправлена ошибка в VLE метод в один имитатор исчез в следующем обновлении, но вернулся в следующем 1. Корректирующие действия требует использования независимых средств проверки равновесных значений и проверки моделируемой массы компонент и теплового балансов.
Уроки, извлеченные
Исследование этих случаев показывает, семь ключевых пунктов, которые требуют бдение и внимательность:
1. Основных вопросов, влияющих на действия дистилляции моделирование получать хорошие VLE данных, имеющих моделирования матч завод данных, а также с помощью графических методов устранения моделирования. Другим ключевым вопросом является получение хороших гидравлических прогнозов при моделировании.
2. Обеспечение правильной химии и правильный лоток или упаковки, эффективности, необходимых для обеспечения действия башни моделирования, но менее хлопотно, чем упомянутые выше факторы. Моделирование каналов, предсказывая паров и жидких грузов, а также обнаружения и исправления ошибок моделирования вызвать проблемы в башне моделирования, но в меньшей степени.
3. VLE прогнозов коммерческой моделирование самых сложных с близкого кипения компонентов, не идеальных систем, или тяжелое - компонент характеристик в перегонки сырой нефти. Прогнозы для компонентов, которые имеют средний или высокий относительной летучестью и ни одно крупное без idealities обычно не вызывают проблем.
4. Главным препятствием в приведении в соответствие с растительными моделирования данных является получение надежных, согласованный набор данных завода. Как правильные номера от расходомеров и лабораторных анализов головной болью. Конкретные вопросы, представленные здесь, ситуации, когда второй жидкой фазе присутствует, и при моделировании мыть секции башни НПЗ вакууме.
5. Ключевые графические методы бесценный для устранения неполадок моделирование Маккейб-Тиле и Hengstebeck диаграмм многокомпонентных перегонки композицию - профили, и в азеотропной системы вычетов кривой карты.
6. В химической башни, проблемы могут возникнуть при реакции не надлежащим образом учитываться при моделировании и / или при компонент Считается, что в одной физической форме оказывается в другом.
7. Оценка задач и эффективность упаковки не является серьезной проблемой для установленных процессов, используемых в обычных аппаратных средств. Большинство прогнозирования возникновения вопросов при моделировании новых систем или оборудования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кистер, HZ, "Есть Колонка Неисправности вымирания - или же они будут упорствовать в 21 веке?", Trans. IChemE, 75, часть А, стр. 563 (сентябрь 1997).
2. Кистер, HZ, "Перегонка операции", McGraw-Hill, Нью-Йорк (1990).
3. Мартин, HW, "Шкала деятельности Проблемы фракционной растворитель-вода", Chem. Eng. Прогресс, 60 (10), p. 50 (октябрь 1964).
4. Гай, JL, и JA Бонилья, "Case История Retrayed Рубрика: Поиск и устранение неисправностей и методов", документ, представленный на Айше Весна Национального Собрания. Новый Орлеан, Луизиана (29 марта-2 апреля. 1992).
5. Слоли, AW и др.. "Почему башни не работают," документ представлен на Айше Весна Национального собрания, Хьюстон, штат Техас (20-24 марта, 1995).
6. Мора, CAD, а также HP Carneivo, "Общие трудности при использовании процесса симуляторы," B. Технология. Petrobras, 34 (3 / 4), (июль / декабрь 1991), цитата в Р. аль Agrawal и др., "Раскрытие реалии моделирования", Chem. Eng. Прогресс, 97 (5), p. 42, (май 2001).
7. Роуз, Л. М. дистилляции Дизайн на практике ", Elsevier, Амстердам, Нидерланды (1985).
8. Стагс, DW, "Влияние неидеальной пар / жидкость Поведение по выбросов растворителей", документ, представленный на Айше Весна Национального собрания, Хьюстон, штат Техас (20-24 марта, 1995).
9. Kalthod В.Г., и др., "ректификационной колонны Тестирование производительности: постоянного и периодического подходы", в "Препринты тематического разделения конференции по науке и технологиям, Часть I" на стр. 225, Айше Ежегодное собрание, Лос-Анджелес, CA (17-19 ноября, 1997).
10. Садек, J., и др., "Аномальные Результаты моделирования процесса". документ, представленный на Айше ежегодном совещании, Miami Beach, FL (ноябрь 1995).
11. Золотой, SW и др.. ", Канал для характеризации и Дипкат вакуумной колонны: моделирование и проектирование", документ, представленный на Айше Весна Национального собрания, Хьюстон, штат Техас (20-24 марта, 1995).
12. Слоли, AW и др., "Поиск и устранение неисправностей в практике НПЗ," документ представлен на Айше Весна Национального собрания, Хьюстон, штат Техас (апрель 2001).
13. Кистер, HZ, и др., "Ваша дистилляции Моделирование отражают реальный мир?", Углеводорода. Сб., Стр. 103 (август 1997).
14. Кистер, HZ, и др., "Debottleneck и производительности Упакованные деметанизатора", в "Труды 4-й конференции производителей этилена", Новый Орлеан, Луизиана, стр. 283 (1992).
15. Кистер, HZ, и др., "Поиск и устранение неисправностей водонапорная башня Quench", в "Труды седьмой Конференции производителей этилена", Хьюстон, Техас (1995).
16. Кистер, HZ, "Поиск и устранение неисправностей дистилляции Simulations," Chem Eng Прогресс ", 91 (6), p. 63 (июнь 1995).
17. Кистер, HZ, и др., "Анализ чувствительности является ключом к успешному DC5 моделирование", углеводорода. Сб., Стр. 124 (октябрь 1998).
18. Opong, С., Д. Р. Шорт, "Поиск и устранение неисправностей столбцы, используя устойчивый модели государства," в "Перегонка: горизонты для нового тысячелетия", в "Актуальные Конференции Препринты", Айше Весна Национального собрания, Хьюстон. TX, стр. 129 (март 14-18,1999).
19. Золотой, SW и др.. "Совершенствование потока топологии для сырой нефти НПЗ Моделирование вакуумной дистилляции", сорок четвёртой канадских Chem. Eng. Конференции, Калгари. Альберта, Канада (2-5 октября, 1995).
20. Золотой, SW и др.. ", НПЗ Вакуумная колонна проблем", документ, представленный на Айше Весна Национального собрания, Новый Орлеан, Луизиана (31 марта 1993).
21. Золотой, С. RC и др. ", НПЗ Аналитические методы оптимизации производительности группы" углеводорода. Сб., Стр. 85 (ноябрь 1995).
22. Кистер, HZ, и др.. "Проблемы и решения в Demethanizers с Interreboilers", в "Труды восьмой Конференции этилена Продюсеры", в Новом Орлеане. Л. А. (1996).
23. Либерман, Н. П. проблем операций процесса ", третье издание, PennWell Книги, Tulsa, OK (1991).
24. Слоли, AW, и SW Золотой "Анализ Ключ к исправляющие Debutanizer Дизайн потоков," Нефть
25. Кистер, HZ, и др.. "Совершенствование вакуумной-Tower производительности," Хим. Eng. Прогресс, 92 T9). стр. 36, (сентябрь 1996).
26. Короткая, DGR "Использование вычетов Карты для решения проблемы отделения", документ, представленный на Айше Весна Национального собрания, Хьюстон, штат Техас (Март 9-13. 1997).
27. Партин, LR, "Использование графических технологий для улучшения процесса анализ". Химреагент Eng. Прогресс, 89 (1), стр. 43 (январь 1993).
28. Ruffert, D. L "," Значение экспериментов по разработке новых последовательностей Колонка дистилляции ", в" 2001 Перегонка: Границы в новом тысячелетии ", в" Известия Актуальные конференции, "Айше Весна Национального собрания, Houston, TX , стр. 133 (22-26 апреля, 2001).
29. "Разные истории болезни". в "Fire Protection Manual", вып. 2, C. H. Vervalin, изд. "Галф Издательское дело, Хьюстон. TX, стр. 29 (1981).
30. Уильямс, JA, "Оптимизация Revamps дистилляции System," Хим. Eng. Прогресс, 94 (31). стр. 23 (март 1998).
31. "АСП критикует Хиксон". Tlee Chem. Engineer, стр. 5 (10 ноября 1994).
32. APV DH-682 ", дистилляции Справочник", 2 изд., АПВ, Chicago, IL (дата публикации указана).
33. Золотые, СВ, "Истории выявить общие Дизайн, оборудование Ошибки в Revamps," Нефть
Разрешение деметанизатора операции ", документ, представленный на Айше Весна Национального собрания, Хьюстон, штат Техас (31 марта 1993).
35. Le Н. Д. и др.. ", Doublecheck ваш процесс Simulations," Хим. Eng. Прогресс, 96 (5). стр. 51, (май 2000).
Генри З. Кистер, Fluor Daniel
Генри З. Кистер является директором фракционирования технологии на Fluor Daniel (Один Fluor Daniel д.ф.-м.н., Алисо Вьехо, Калифорния 92698, телефон: (949) 349-4679, факс: (949) 349-2898, E-почта: <A HREF = "mailto: fluor.com henry.kister @"> henry.kister @ <fluor.com />). Он имеет более чем 25 летний опыт работы в области дизайна, устранение неисправностей, реконструкции, области консалтинга, управления и запуска фракционирования процессов и оборудования. Ранее он был Браун
