Р.Н.Тажиева, Е.Е.Абдикулова

Таразский гогсударственный университет, Казахстан

МҰНАЙ-ГАЗ ӨНДІРІСІНДЕГІ ХИМИЯЛЫҚ-ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕССТЕРДІ МОДЕЛЬДЕУ

Мұнай-газ өндірісінде модельдеуді қолданудың бірнеше жалпы бағыттарын ерекшелеп көрсетуге болады:

- іздеу мен барлаудың геологиялық-геофизикалық процесстері;

- мұнай және газды өндіру мен көтеру;

- қайта өңдеудің технологиялық процесстері.

Аталған бағыттардың әрқайсысы бірнеше түрге бөлінеді және әртүрлі бағытта қайталанады, мысалы, жылу және гидродинамикалық процесстерді модельдеу, фазалық ауысу процесстерін модельдеу, технологиялық схемаларды модельдеу және т.б.

Мұнай-газ саласындағы технологиялық процесстердің математикалық модельдері, әдетте есептеу үшін өте күрделі болып келеді. Мысалы, бес аппарат пен бірнеше ағыннан тұратын қарапайым технологиялық схеманы компьютерлік модельдеу үшін, өндіріс аппараттарының барлық бірліктерін дәйекті түрде есептеу керек болады. Әрбір ағын үшін бір мезгілде оның келесі қасиеттері есептеледі – температурасы, қысымы, шығыны, құрамы мен бу мөлшері, оның энтальпиясы. Технологиялық схемада рециклдық ағындар кездесетін болса, оларды есептеудің итерациялық процедураларын жуықтау жолымен шешу қажет. Бұл өте қиын процесс, оны модельдеу программаларының көмегінсіз орындау мүмкін емес.

Технологиялық процесстерді модельдеудің маңызды артықшылықтары:

- қойылған мақсатқа сәйкес технологиялық процесстің оңтайлы тәсілін таңдау үшін, зерттеулер мен себеп-салдарлық талдаудың есептеулерін ұйымдастыру;

- құрылғы жұмысының өнімділігі мен өнімнің қалаған сапасына қол жеткізу үшін, құрылғы жұмысының оңтайлы режимін табу;

- шикізаттың сипаттамасы, жұмыстағы ақаулар мен құрылғының тоқтап қалу қауіпсіздігі, құрылғының сенімділігі мен тиімділігінің өзгеру әсерлерін бағалау;

- динамикалық модельдеу режимінде басқару жүйесінің параметрлерін есептеу мен тексеру мүмкіндігі;

- құрылғының жағдайын бақылап отыру.

Химиялық-технологиялық процесстерді модельдеуге арналған программалар әмбебап программалық қабықшаны құрайды, онда модельдеуші программаның үш негізгі ережесі жүзеге асырылады: «процесстің бейнеленуі», «есептеулер», «процесс диаграммасы».

«Процесстің бейнеленуі» - өндірістің технологиялық схемасын график түрде ұсыну үшін қажет (сурет 1). Схеманың көрінетін бөлігі химия өндірісінің нақты түрін көрсетеді және объектілердің екі категориясын қамтиды:

• құрылғылардың бірліктері - есептеу үшін арнайы есептеу алгоритмдерін қолданады;

• материалдық және энергетикалық ағындар - технологиялық схемадағы құрылғыларды сызықтармен байланыстырады.

Сурет 1 - «Процесстің бейнеленуі»

«Есептеулер» - компьютерлік модельдеу есептерін шешуге арналған есептеу модульдері түріндегі алгоритмдерді қолданып есептеулер жүргізу үшін қажет(сурет 2).

«Процесс диаграммасы» - орындалған есептеулердің нәтижелерін кесте, график және диаграмма түрінде ұсыну үшін қажет (сурет 3).

Сурет 2 - «Есептеулер» Сурет 3 - «Процесс диаграммасы»

Модельдеуге арналған программаны қолданып химиялық-технологиялық процесстерді модельдеу процесі 9 негізгі кезеңнен тұрады, олардың әрқайсысын орындау үшін, әртүрлі программалық модульдер қолданылады:

- жаңа тапсырманы құру;

- өлшем бірліктерін таңдау;

- технологиялық схеманы құрастыру;

- компоненттерді таңдау;

- термодинамикалық модельдерді таңдау;

- қоректендіру ағынының параметрлерін беру;

- құрылғы бірліктерінің параметрлерін беру;

- компьютерлік модельдеу программасын іске қосу;

- нәтижені қарап шығу және баспаға жіберу.

Енді әр кезеңге жеке тоқталып өтейік.

Жаңа тапсырманы құру. Тапсырма бумасы құрылады, оның ішіне берілген тапсырмаға қатысты барлық файлдар орналастырылады.

Өлшем бірліктерін таңдау. Әдетте, физикалық шамаларды өлшеу жүйесінің төрт стандартты тәсілдерінің бірі қолданылуы мүмкін: СИ, түрлендірілген СИ, метрикалық жүйе, британдық жүйе.

Физикалық шамаларды өлшеудің түрлендірілген СИ жүйесі барлық тапсырмаларға тән болып табылады.

Технологиялық схеманы құрастыру. Химия өндірісінің технологиялық схемасы құрылғылардың стандартты пиктограммаларын ағын-сызықтармен біріктіретін схеманы қолдану арқылы бейнеленеді. Модельдеуге арналған бағдарламаға аппараттардың елуге жуық пиктограммасы енгізілген және олар төменде келтірілген (сурет 4).

Сурет 4 - Типтік аппараттарға сәйкес келетін стандартты пиктограммалар палитрасы (ChemCAD, PRO II, HYSYS).

Компоненттерді таңдау. Модельдеуші бағдарламаға мұнай-химия өндірісінің технологиялық схемасын есептеуге қажетті жеке заттардың қасиеті бойынша фактографиялық деректер базасы енгізілген. Деректер базасында 2500-ге жуық жеке заттарға арнлаған 80-ге жуық қасиет-тұрақтылар мен қасет-тәуелділіктерұсынылған.

Копмонентті таңдау ДБ нөмірі бойынша, не химиялық қосылыстың брутто-формуласы бойынша, не заттың атауы бойынша орындалады.

Термодинамикалық модельдерді таңдау. Бұл кезеңде арнайы модульдер көмегімен көпкомпонентті қоспаның келесі қасиеттері есептеледі: будың тепе-теңдігі (газ)-сұйықтық-қатты зат және бу (газ)-сұйықтық-қатты зат; жүйенің энтальпиясы; сұйықтықтың тығыздығы; бу мен сұйықтың жылу өткізгіштігі.

Сұйықтық-бу (газ) тепе-теңдігін есептеу үшін, ChemCAD бағдарламасы 368 әдіс ұсынады.

Қоректендіру ағынының параметрлерін беру. Өндірістің технологиялық схемасын есептеу үшін, барлық өндірістің кіріс ағындарының деректер ғана қажет. Ал шығыс ағынының деректері есептеу барысында алынады.

Құрылғы бірліктерінің параметрлерін беру. Әрбір аппаратты есептеу үшін бастапқы деректерді беру қажет, әр аппаратқа жеке бастапқы деректер жиыны тән. Деректерді үш типке бөлуге болады: міндетті технологиялық және конструкциондық параметрлер, технологиялық параметрлер, есептеудің сәйкестік параметрлері.

Компьютерлік модельдеу программасын іске қосу. Модельдеуші бағдарламаны іске қосу кезінде компьютерлік модельдеудің келесі міндеттер жиыны шешіледі: жеке құрылғы бірлігін есептеу; процесстің рециклдық ағыгды технологиялық схемасын есептеу; процесстің статикалық контроллерлі технологиялық схемасын есептеу; өндірістің параметрлік сезімталдығын талдау; химиялық-технологиялық процессті оңтайландыру; процесстің динамикалық режимдерін есептеу.

Программаны іске қосу алдында «Сәйкестік параметрлері» мәзірінен есептеудің мүмкін болатын қателіктері орнатылады.

Нәтижені қарап шығу және баспаға жіберу. Модельдеуші программа пакетінің көмегімен алынған нәтижелерді талдау – компьютерлік модельдеудің маңызды міндеттерінің бірі. Есептеуден алынған нәтижелерег қойылатын негізгі талап – олардың физикалық негізділігі, яғни мұнай-газ өндірісі жұмысының шынайы шарттарына сәйкес келуі болып табылады.

Есептеудің барлық нәтижелері, мұнай-газ саласының химиялық-технологиялық процесстерін компьютерлік модельдеу бойынша орындалған жұмыс туралы есеп түрінде баспаға шығарылады.

Әдебиеттер тізімі

1. http://www.myshared.ru/slide/305403/

2. http://elibrary.unecon.ru/materials_files/439489791.pdf

3.Абызгильдин А.Ю., Гуреев А.А., Руднев Н.А., Абызгильдина М.Ю. Графические модели процессов переработки нефти и газа: учеб. пособие для вузов. М.: Химия, 2001. 120 с.