Search

As a result of the analysis, it was determined that the urgent task is the development of methods for regime-technological and hardware-constructive optimization of the separation equipment of gas preparation plants. At the same time, attention should be paid not only to empirical dependencies, but also to numerical simulations. Preparation and processing of oil and gas are technological processes that are implemented with the help of technological lines, which in turn consist of a significant amount of basic equipment. At the same time, the existing installations are not always highly efficient and require improvement, since over time the amount of target components in the raw materials extracted from the well decreases, and the content of water, paraffins and other harmful impurities increases. This forces to increase the intensity of separation and mass exchange processes. The proposed technique for optimizing technological and structural calculations of separation equipment (separators of the first and second stages) of the gas preparation plant, which allows determining the rational structural dimensions and optimal operational parameters to ensure a high degree of separation of the components of the gas mixture. For the numerical study and optimization of chemical-technological processes of gas preparation plants intended for the production of hydrocarbon products, the methods of static and dynamic optimization simulations of chemical-technological processes were chosen using tools of CAE-systems of thermodynamic modeling, which made it possible to quickly and accurately use known mathematical models calculate heat and material balances of both individual technological equipment and installations as a whole. This made it possible to obtain the maximum efficiency of the equipment and the efficiency of the installations as a whole. The simulated operation of the atmospheric hydrocarbon processing plant and the hydrocarbon gas preparation plant for which the optimal operating modes of the separators of the first and second stages of the hydrocarbon gas preparation plant are determined., В результаті проведеного аналізу було визначено, що актуальним завданням є розробка методик режимно-технологічної та апаратурно-конструктивної оптимізації сепараційного обладнання установок підготовки газу. При цьому слід звернути увагу не лише на емпіричні залежності а й на числові моделювання. Підготовка та переробка нафти і газу – це технологічні процеси, які реалізують за допомогою технологічних ліній, що в свою чергу складаються зі значної кількості основного обладнання. При цьому існуючі установки не завжди є високоефективними та потребують вдосконалення, оскільки з часом кількість цільових компонентів у сировині, що добувається зі свердловини, знижується, а вміст води, парафінів та інших шкідливих домішок зростає. Це змушує підвищувати інтенсивність процесів сепарації та масообміну. Запропонована методика для оптимізаційних технологічних та конструктивних розрахунків сепараційного обладнання (сепараторів І та ІІ ступені) установки підготовки газу, що дозволяє визначити раціональні конструктивні розміри та оптимальні режимні параметри роботи для забезпечення високого ступеня розділення компонентів газової суміші. Для чисельного дослідження та оптимізації хіміко-технологічних процесів установок підготовки газу, призначених для виробництва вуглеводневої продукції були обрані методи статичних та динамічних оптимізаційних моделювань хіміко-технологічних процесів з застосуванням інструментальних засобів CAE-систем термодинамічного моделювання, що дозволило при використанні відомих математичних моделей швидко та точно обраховувати теплові та матеріальні баланси як окремого технологічного обладнання так і установок в цілому. Це дозволило отримати максимальну ефективність обладнання та ефективність роботи установок в цілому. Змодельована робота установки атмосферної переробки вуглеводнів та установка підготовки вуглеводневого газу для якої визначені оптимальні режими роботи сепараторів І та ІІ ступені установки підготовки вуглеводневого газу.

The purpose of the study is to evaluate the thermal performance of the gas turbine unit represented by (K3) under actual weather conditions by applying the first and second laws of thermodynamics, the design production of the unit (283.6 MW) at standard conditions (1 bar) and temperature (15) Celsius, which included the analysis of the unit energy and available energy. Hence, to find out the weaknesses and losses in the system ChemCad simulation has been used to estimate the effects of external factors (ambient temperature, compression ratio and relative humidity) for a whole year on the performance of the turbine unit. Overall results showed that the maximum exergy efficiency was obtained in November; it was ~37% when Ta was 19.39°C. The maximum efficiency obtained at Ta equal to 19.39°C, which was ~37.67%. Higher ambient temperature increases specific fuel consumption (SFC). The results show that the SFC for the practical and program calculations increases with the increase in the temperature of the external environment and reached the maximum rate in the practical calculations in September (0.224) at 33.27°C. Thus, it economically affects the price of power production. Moreover, the results showed that the combustion chamber occupied the first place for the destruction of available energy, and the results of energy efficiency and available energy were 39.20% and 30.83%, respectively.

Polyhydroxyalkanoater (PHA) är en grupp av polymerer som är biobaserade, biologiskt nedbrytbara och som kan uppvisa varierande fysiokemiska egenskaper. Således har PHA potential att ersätta konventionell och fossilbaserad plast så som polypropylen (PP) och polyetentereftalat (PET). PHA framställas genom mikrobiologisk fermentering av organiskt material och innesluter sig i bakteriernas celler som sfäriska lagringsdepåer när bakterier matas med en kolkälla. PHAt kan sedan extraheras ut från bakterierna med hjälp av lösningsmedel, en metod som ger höga utvinningsnivåer men som kräver stora mängder lösningsmedel. Ska metoden vara hållbar och ha industriell relevans är det nödvändigt att lösningsmedelsåtervinning tillämpas. Industriell framställning av PHA sker idag med rena bakteriekulturer som matas med odlade sockerrika grödor. Detta leder till att konkurrens om markanvändning samt vatten- och energiresurser för främst livsmedelsproduktion uppstår. Samtidigt skapas restströmmar från industri och samhälle innehållande organiskt material och blandade bakteriekulturer vilka kan utnyttjas för att producera PHA. I detta arbete har PHA-processen modellerats i processimuleringsprogrammet CHEMCAD där data på restströmmar från skogsindustrin utnyttjas för PHA-produktion. I modellen har uppströmsprocesserna fermentering, anrikning, PHA-ackumulering och avvattning samt nedströmsprocesserna lösningsmedelsextraktion och separation inkluderats. Nedströmsprocesserna har modellerats för två fall. Ett fall där extraktion gjorts med 100 % torr biomassa (extraktionssystem 1) samt ett fall där extraktion gjorts med våt biomassa (extraktionssystem 2). Därtill implementerades intern värmeväxling vilket optimerades genom införandet av pinchanalys. Målet med projektet var att upprätta en energianalys av PHA processen, identifiera energibehovet för de enskilda PHA-processerna, analysera om lösningsmedelsextraktion görs mest energieffektivt med våt eller torr biomassa samt att utvärdera hur intern värmeväxling kan bidra till att energieffektivisera PHA-processen. Resultaten som erhölls visade att behovet av extern värme kunde minska från 49 till 13 MJ/ kg PHA och kylbehovet från 43 till 11 MJ/ kg PHA efter införandet av intern värmeväxling för extraktionssystem 1. När extraktion utfördes enligt extraktionssystem 2 minskade det externa kylbehovet från 98 till 48 MJ/kg PHA och det externa värmebehovet från 60,9 till 8,1 MJ/ kg PHA. I jämförelse med det totala specifika värme- och kylbehovet var det totala specifika elbehovet för PHA-processen lågt vilket kan ses som positivt då el är högvärdig och dyr energi. När extraktion utfördes enligt extraktionssystem 1 var det totala specifika elbehovet 3,55 MJ/ kg PHA och för extraktionssystem 2 var motsvarande siffra 4,1 MJ/ kg PHA. Störst elbehov uppstod i processen för luftning av PHA-ackumuleringstanken vilket krävde 2,8 MJ/kg PHA. Polyhydroxyalkanoates (PHAs) is a group of biobased and biodegradable polymers which can exhibit flexible physicochemical properties. Thus, PHA has the potential to replace conventional and fossil-based plastic such as polypropylene (PP) and polyethylene terephthalate (PET). PHA is produced through microbiological fermentation by organic matter and is stored in the cells of bacteria as spherical storage depots when the bacteria are feed by a carbon source. The PHA can then be extracted from the bacteria using solvent, a method resulting in high yields of PHA but on the other hand large quantities of solvent is required and if the method will be sustainable and have industrial relevance it is necessary to apply solvent recycling in the system. Today industrial production of PHA takes place using pure bacterial cultures and cultivated sugar-rich crops. This contributes to a competition of land use and water and energy resources, mainly for food production. At the same time, waste streams are generated from industry and society containing organic material and mixed bacterial cultures which can be used to produced PHA. In this work the process for PHA production has been modelled in the process simulation program CHEMCAD using data from waste streams produced from forest industry. In the model the following upstream processes has been included; acidogenic fermentation, enrichment, PHA-accumulation, dewatering and the downstream processes solvent extraction and separation. Moreover, the downstream processes have been modelled for two cases; one case where extraction takes place using 100 % dry biomass (extraction system 1) and one case where extraction takes place using wet biomass (extraction system 2). In addition, internal heat exchanging was implemented which was optimized through the introduction of pinch analysis. The aim of the project was to establish an energy analysis of the PHA process, identify the energy needs of the individual PHA processes, analyse whether solvent extraction is made most energy efficient using wet or dry biomass and to evaluate how internal heat exchanging can contribute to make to the PHA process more energy efficient. The results obtained showed that the need for external heating and cooling could decrease from 49 to 13 MJ/ kg PHA and 43 till 11 MJ/ kg PHA after the implementation of internal heat exchanging for extraction system 1. When extraction was performed according to extraction system 2 the external cooling demand was reduced from 98 to 48 MJ/kg PHA and the externa heating demand was reduced from 60,9 to 8,1 MJ/ kg PHA. In comparison with the total specific heating and cooling demand, the total specific electricity demand for the PHA process was low, which can be seen as positive as electricity is high-value and expensive energy. When extraction was performed according to extraction system 1, the total specific electricity requirement was 3,55 MJ/ kg PHA and for extraction system 2 the corresponding value was 4,1 MJ/ kg PHA. The greatest electricity demand arose in the process of aerating the PHA accumulation reactor with 2,8 MJ/kg PHA.

Worldwide experiences related to geological CO2 storage show that the process of the injection of carbon dioxide into depleted oil reservoirs (CCS-EOR, Carbon Capture and Storage—Enhanced Oil Recovery) is highly profitable. The injection of CO2 will allow an increasing recovery factor (thus increasing CCS process profitability) and revitalize mature reservoirs, which may lead to oil spills due to pressure buildups. In Poland, such a solution has not yet been implemented in the industry. This work provides additional data for analysis of the possibility of the CCS-EOR method’s implementation for three potential clusters of Polish oil reservoirs located at a short distance one from another. The aim of the work was to examine the properties of reservoir fluids for these selected oil reservoirs in order to assure a better understanding of the physicochemical phenomena that accompany the gas injection process. The chemical composition of oils was determined by gas chromatography. All tested oils represent a medium black oil type with the density ranging from 795 to 843 g/L and the viscosity at 313 K, varying from 1.95 to 5.04 mm/s. The content of heavier components C25+ is up to 17 wt. %. CO2–oil MMP (Minimum Miscibility Pressure) was calculated in a CHEMCAD simulator using the Soave–Redlich–Kwong equation of state (SRK EoS). The oil composition was defined as a mixture of n-alkanes. Relatively low MMP values (ca. 8.3 MPa for all tested oils at 313 K) indicate a high potential of the EOR method, and make this geological CO2 storage form more attractive to the industry. For reservoir brines, the content of the main ions was experimentally measured and CO2 solubility under reservoir conditions was calculated. The reservoir brines showed a significant variation in properties with total dissolved solids contents varying from 17.5 to 378 g/L. CO2 solubility in brines depends on reservoir conditions and brine chemistry. The highest calculated CO2 solubility is 1.79 mol/kg, which suggest possible CO2 storage in aquifers.

Tema diplomskog rada bila je pronalaženje i dokazivanje višestrukih stacionarnih stanja (VSS) unutar kolone s razdjelnom stijenkom (KRS) za tri produkta. Pretpostavka postojanja višestrukih stacionarnih stanja temelji se na termodinamičkoj ekvivalentnosti KRS-a Petlyukovoj koloni. Stoga su provedena mnoga istraživanja u pokušaju pronalaska različitih rješenja raspodjele kapljevine i pare za jednu pojnu smjesu pomoću kojih bi se dobili jednaki sastavi produkata pri konstantnim protocima proizvoda i refluksnom omjeru. Pronalaženje VSS-a vrlo je bitno za projektiranje i optimiziranje kolone s razdjelnom stijenkom. Proračun KRS napravljen je koristeći 40 komponentnu smjesu iz postrojenja za katalitičko reformiranje Rafinerije nafte Sisak, koja se razdvaja na tri proizvoda. Broj komponenata u smjesi je sveden na 15 kako bi se pojednostavio proračun. Simulacija je napravljena pomoću simulacijskog softvera ChemCAD. Nakon toga provedena je studija osjetljivosti kako bi se provjerila ovisnost promjene masenog udjela benzena u pojedinim proizvodima o promjeni raspodjele kapljevine i pare. Dobiveni podaci su obrađeni u programskom jeziku MATLAB te su izrađeni pripadajući konturni dijagrami. Izdvojene su konture koje odgovaraju traženim udjelima benzena u svakom proizvodu i prikazane na zajedničkom dijagramu. Utvrđeno je postojanje višestrukih stacionarnih stanja jer su dobivena dva jednaka rješenja, odnosno dva sjecišta na dijagramu, za dvije različite vrijednosti raspodjele kapljevine i pare pri jednakim radnim uvjetima i specifikacijama kolona. Subject of this master thesis is determining and proving the existence of multiple steady states (MSS) in a three-product dividing wall column (DWC). The existence of multiple steady states is assumed based on thermodynamic equivalency of DWC with Petlyuk column. A lot of research has been carried out in an attempt to find different solutions of liquid and vapor split ratio for one feed which would, as a result, obtain equal product compositions at constant product flow rates and reflux ratio. Finding multiple steady states is crucial for designing and optimization of a dividing wall column. A 40 component mixture from the catalytic reforming plant of the Sisak Oil Refinery was taken as a case study. To simplify the simulation, the mixture was reduced to 15 main components. Column model was developed and studied using ChemCAD. Parametric sensitivity study was done in order to study the dependence of the change in the mass fraction of benzene in all three products with the change of the liquid and vapor split ratio. The obtained data was analyzed in MATLAB programming language and the corresponding contour diagrams were made. Contours denoting target mass fractions of benzene in every product were selected from each chart, and shown in a single diagram. The existence of multiple steady states was determined because two equal solutions were obtained, i.e. there were two intersections on the chart, for two different values of liquid and vapor split ratio under equal operating conditions and column specifications.

В статті розглянуто застосування програм Chemcad та Mathcad для математичного моделювання технологічної схеми і каталітичного реактора синтезу метаналю. (формальдегіду) The article deals with the application of mathematical packages Mathcad and Chemcad for mathematical simulation flowsheet and catalytic synthesis reactor methanal (formaldehyde) В статье рассмотрено применение программ Chemcad и Mathcad для математического моделирования технологической схемы и каталитического реактора синтеза формальдегида.

Karlstads Energi AB är ett medborgarägt företag som levererar värme och el till Karlstad med omnejd. Sedan uppförandet av det nya kraftvärmeverket Heden 3 har kraftvärmeverket Heden 2 fått förändrade driftförhållanden och körs numera ofta på låga laster under pannans drifttid vilket har resulterat i ökade NOx-utsläpp. Som energiproducent omfattas Karlstads Energi av kväveoxidavgiften och det finns en önskan om att öka marginalen för att nå miljökraven. Då NOx-utsläppen främst beror på för stort O2-överskott i pannan finns det möjlighet att ersätta en del av förbränningsluften med recirkulerade rökgaser för att minska tillgänglig O2. För att fortsätta vara relevanta på energimarknaden har Karlstads Energi ett behov av att utveckla nya tjänster och produkter. Samproduktion av syntesgas kan vara aktuellt som värdeskapande process när samhället rör sig mot en bioekonomi och det finns anledning att utvärdera hur det skulle komma att påverka förbränningsprocessen. Förbränningsprocessen inklusive rådande NOx-reducerande åtgärder i Heden 2 har modellerats i CHEMCAD. Baserat på modellen har rökgasrecirkulation samt effekterna av att samproducera syntesgas implementerats. I fallet med syntesgas ersätts en del av bränslet med förgasningskoks och värme tas ut från den externa bäddcirkulationen för att driva syntesgasreaktorn. Modellen inkluderar reaktionskinetik för NOx-bildning och -reduktion samt intern och extern bäddcirkulation. Rökgasrecirkulation fungerar som NOx-reducerande åtgärd vid drift med låg last. Beroende på bränslesammansättning kan NO-bildning minska med upp till 10% och NO-utsläpp med upp till 67%. Optimal andel recirkulerade rökgaser är 20% när flis förbränns respektive 15% vid samförbränning av förgasningskoks. Temperaturen i pannan sjunker något med ökande flöde av recirkulerade rökgaser och överstiger aldrig 800°C vilket riskerar att skapa en ineffektiv NOx-reduktion med selektiv ickekatalytisk reduktion (SNCR). Samförbränning av förgasningskoks ökar den totala effektutvecklingen med ca 1,5 MW jämfört med då endast flis förbränns och värmeuttaget från cyklonen som driver den nya syntesgasreaktorn har försumbar inverkan på bäddmaterialets temperatur. Slutsatser som dras är att rökgasrecirkulation fungerar som NOx-reducerande åtgärd vid låg last. Samproduktion av syntesgas har en NOx-hämmande effekt och kan ge ett minskat bränslebehov för att möta energibehovet.

Виконано проект комп’ютерного моделювання процесу розрахунку процесу активації конденсованого вугілля. У проекті обґрунтовано норми технологічних режимів, наведена технологічна схема процесу активації конденсованого вугілля. Розглянуті характеристики технологічної схеми процесу активації конденсованого вугілля. Виконано комп’ютерний розрахунок матеріального балансу процесу в середовищі для симулювання хімічних процесів ChemCAD 7. Розроблено обчислювальний модуль для розрахунку оптимальних налаштувань регулятора температури в печі киплячого шару із застосуванням середовища розробки програмного модуля С#/WPF. Запропоновано ефективну схему автоматизації процесу отримання конденсованого вугілля. Обрано необхідні пристрої контролю і регулювання. Проведено економічні розрахунки основних техніко-економічних показників даного процесу. Розглянуто техніку безпеки. The project of computer simulation of the process of calculating the process of activation of condensed coal is executed. The project substantiates the norms of technological regimes, provides a technological diagram of the process of activation of condensed coal. The characteristics of the technological scheme of the process of activation of condensed coal are considered. The computer calculation of the material balance of the process in the program - the simulator ChemCAD 7. A computational module for calculating optimal settings of the temperature regulator in the fluidized bed furnace with the application development environment of the C #/WPF software module was developed. An effective scheme of automation of the process of condensed coal production is offered. The necessary control and regulation devices have been selected. The economic-organizational calculations of the main technical and economic indicators of this process are carried out. The technique of safety of the production process is considered, technical safety decisions are also given, in order to reduce the risks in the enterprise for the production of condensed coal. Выполнен проект компьютерного расчета активации конденсированного угля. В проекте обоснованы нормы технологических режимов, приведена технологическая схема процесса активации конденсированного угля. Рассмотрены характеристики технологической схемы активации конденсированного угля. Выполнен компьютерный расчет материального баланса процесса в программной среде для симуляции химических процессов ChemCAD 7. Разработаны вычислительный модуль для расчета настроек регулятора температуры в печи кипящего слоя с использованием среды разработки программного модуля C #/WPF. Разработана эффективная схема автоматизации процесса получения конденсированного угля. предложены необходимые устройства контроля и регулирования. Проведено экономико-организационные расчеты технико-экономических показателей данного процесса. Рассмотрены вопросы техники безопасности проведения производственного процесса, а также приведены технические решения по технике безопасности, с целью уменьшения рисков на предприятии по изготовлению конденсированного угля.

Виконано проект комп’ютерного розрахунку технологічної схеми каталітичного окиснення діоксиду сульфуру у виробництві сульфатної кислоти. В проекті обґрунтовано норми технологічних режимів, наведена технологічна схема процесу каталітичного окиснення діоксиду сульфуру. Розглянуті характеристики технологічної схеми каталітичного окиснення діоксиду сульфуру. Виконано комп’ютерний розрахунок матеріального балансу процесу в програмі - симуляторі ChemCad 7.2.1 Розроблено обчислювальний модуль для ідентифікації параметрів математичної моделі за використаною моделю ізотермічного реактора ідеального витіснення неперервної дії. Запропоновано схему автоматизації процесу. Обрано необхідні пристрої контролю і регулювання. Проведено економіко - організаційні розрахунки основних техніко – економічних показників даного процесу. Розглянуто техніку безпеки проведення виробничого процесу. Наведено технічні рішення з техніки безпеки. The project of computer calculation of the technological scheme of catalytic oxidation of sulfur dioxide in the production of sulfate acid is executed. The project substantiates the norms of technological regimes, provides a technological diagram of the process of catalytic oxidation of sulfur dioxide. The characteristics of the technological scheme of catalytic oxidation of sulfur dioxide are considered. Computer calculation of the material balance of the process in the program - simulator ChemCad 7.2.1 A computational module was developed for identifying the parameters of a mathematical model for the used model of an isothermal reactor ideal for displacement of continuous action. Proposed scheme of process automation. The necessary control and regulation devices have been selected. The economical - organizational calculations of the main technical and economic indicators of this process are carried out. The safety technology of the production process is considered. Technical safety solutions are given. Выполнен проект компьютерного расчета технологической схемы каталитического окисления диоксида серы в производстве серной кислоты. В проекте обоснованно нормы технологических режимов, приведена технологическая схема процесса каталитического окисления диоксида серы. Рассмотрены характеристики технологической схемы каталитического окисления диоксида серы. Выполнен компьютерный расчет материального баланса процесса в программе - симуляторе ChemCad 7.2.1 Разработан вычислительный модуль для идентификации параметров математической модели по использованной моделью изотермического реактора идеального вытеснения непрерывного действия. Предложена схема автоматизации процесса. Избран необходимые устройства контроля и регулирования. Проведено экономико - организационные расчеты технико - экономических показателей данного процесса. Рассмотрены технику безопасности проведения производственного процесса. Приведены технические решения по технике безопасности.

Виконано проект комп’ютерного моделювання та автоматизації технологічної схеми виробництва аміаку у реакторі аксіально-радіального типу. Метою проекту було виконання розрахунку параметрів процесу синтезу аміаку у реакторі аксіально-радіального типу за допомогою розробленого для цієї мети програмного модуля та проектування системи автоматизації. В проекті представлена технологічна схема процесу виробництва аміаку. За технологічної схемою розглянута робота установки виробництва аміаку з реактором аксіально-радіального типу. Комп’ютерний розрахунок матеріального балансу процесу виконано в програмі ChemCAD 7. Було розроблено програмний модуль для розрахунку параметрів процесу синтезу аміаку у реакторі аксіально-радіального типу в середовищі C#. Розроблено схему автоматизації процесу. Підібрано необхідні пристрої для контролю і регулювання..Схема автоматизації включила в себе 6 контурів регулювання, 6 контурів контролю, 1 контур контролю і сигналізації, і 1 контур сигналізації небезпечного рівня концентрації аміаку у повітрі. Розраховано техніко-економічні показники для оцінки економічного ефекту від автоматизації виробництва. Розглянуто заходи щодо охорони праці, та забезпечення комфортної роботи працівників з установкою. The project of computer modelling and automation of axial-radial ammonia synthesis reactor has been developed. The project presents technological scheme of ammonia production. Principals of axial-radial unit functioning are considered using technological scheme. The aims of this project were calculation of ammonia synthesis process in axial-radial type reactor using specifically developed program module and development of automation system. Computer calculation of the material balance is conducted using ChemCAD7 simulator. Program module for calculation of parameters of ammonia synthesis in axial-radial reactor has been developed in C# programming environment. Automation scheme for this process has been developed. Devices needed for control and regulation have been chosen. Automation scheme included 6 regulation, 6 control, 1 alarm and control and 1 alarm contours. Calculation of technical-economical indicators has been conducted for evaluation of economical effect of automation. Safety measures, and measures for comfort working conditions for workers have been considered, Выполнен проект компьютерного моделирования и автоматизации технологической схемы производства аммиака в реакторе аксиально-радиального типа Целью проекта было выполнение расчета параметров процесса синтеза аммиака в реакторе аксиально-радиального типа с помощью разработанного для этой цели программного модуля и разработка системы автоматизации. В проекте представлена технологическая схема процесса производства аммиака. По технологической схеме рассмотрена работа установки производства аммиака с реактором аксиально-радиального типа. Компьютерный расчет материального баланса процеса был выплнен в программе ChemCAD 7. Был разработан програмный модуль для рассчета параметров процесса синтез аммиака в реакторе аксиально-радиального типа в среде разработки C#. Разработана схема автоматизации процесса. Подобраны необходимые устройства для контроля и регулирования. Схема автоматизации включила в себя 6 контуров регулирования, 6 контуров контроля, 1 контур контроля и сигнализации и 1 контур сигнализации опасного уровня концентрации аммиака в воздухе. Рассчитаны технико-экономические показатели для оценки экономического эффекта от проведения автоматизации производства. Рассмотрены мероприятия по охране труда, и обеспечению комфортной работы рабочих с установкой.

El objetivo de este estudio es utilizar simuladores con software de ingeniería en el proceso de producción de hidrógeno por reformado con vapor a partir del gas natural y comparar con los resultados obtenidos. El diseño es no experimental longitudinal usando un simulador llamado CHEMCAD. La investigación utilizó la técnica de documentales para el desarrollo. Se pretende conocer la composición en masa de las diferentes corrientes involucradas en el proceso de producción de hidrógeno para el efecto se utilizaron los parámetros de diseño ya establecidos en cada proceso existente, se calcularon el caudal de los diferentes servicios auxiliares consumidos, vapor y agua de refrigeración, y evaluar gráficamente los procesos de transferencia de calor en los intercambiadores de calor. Los resultados obtenidos en la simulación permitieron caracterizar el proceso de producción desde el punto de vista técnico; y se puede utilizar asimismo para tomar las medidas necesarias y aumentar la rentabilidad, el rendimiento y la productividad del proceso; así como establecer los fundamentos requeridos para futuros estudios de optimización. Los resultados con el uso de simuladores CHEMCAD con software de ingeniería en el proceso de producción de hidrógeno por reformado con vapor a partir del gas natural son similares a los obtenidos usando el proceso existente. Tesis

The aim of this research was to simulate a high-pressure (HP) separator in order to investigate the effect of changing separator operating conditions on product properties. In this study, the results obtained using the CHEMCAD simulation software package were compared with those obtained using the UniSim software package. The simulation results were comparable with industrial data. A sensitivity study was conducted by changing the gas stream properties, such as temperature, pressure, and flow rate, in order to investigate and optimize the process. The results showed that increasing the separator inlet pressure from 30 to 80 bar decreased the outlet gas flow rate from 1202 to 871.15 kmol/h. Also, the methane mole fraction increased from 0.69 to 0.74, however, the preheater heating duty was increased from 8.71 to 11.48 GJ/h. The simulation results showed that increasing the temperature of the separator feed stream from 43 to 83 &deg, C increased the flow rate of the outlet gas stream from 871.15 to 1142.98 kmol/h. However, this temperature change reduced the methane concentration in the gas product and decreased the heating duty of the heat exchanger. Finally, the study demonstrated that there is no effect of increasing the inlet feed flow rate on the produced methane gas concentration.

Ovaj rad promatra mogućnosti primjene dizalica topline u industrijskim procesima. Promatra se proces destilacijske kolone (deizopentanizera) te integraciju dizalice topline u taj proces. Razmatra se integracija više vrsta dizalica topline, prvenstveno dizalica topline s vanjskim radnim medijem (korištenjem više vrsta radnih medija) te dizalica topline s rekompresijom vršnih para. Cilj je odrediti toplinski koeficijent pumpi te odrediti ima li ekonomske računice kod integracije dizalica topline. Prethodna istraživanja potvrdila su ekonomsku isplativost integracije dizalica topline na jednostavnijim primjerima destilacijske kolone (kod separacije ekvimolarnih smjesa propan/propen te separacije smjese izobutan/n-butan). Ovdje se promatra industrijska izvedba procesa separacije smjese izopentan/n-pentan ne samo s ekonomskog aspekta, već i s termodinamičkog aspekta, što je također nešto što se nije uzimalo u obzir kod prethodnih istraživanja. This paper examines the possibilities of using heat pumps in industrial processes. The process of the distillation column (deisopentaniser) and the integration of heat pumps in this process are being studied. The integration of multiple types of heat pumps is considered, preferably heat pumps with refridgerants (operating using multiple types of refridgerants) and the heat pump with vapour recompression. The aim is to determine the coefficient of performance and determine if there is an economic viability in heat pump integration. Previous studies have confirmed the economic viability of the heat pump integration on the simpler examples of the distillation column (with separation of equimolar mixtures of propane/propene and separation of the isobutane/n-butane mixture). Here is an example from industry considering the separation process of the isopentane/n-pentane mixture not only from an economic point of view, but also from a thermodynamic aspect, which is also something that has not been taken into account in the previous researches.

Розглянуто моделювання в універсальній моделювальній програмі ChemCad ректифікаційної установки для розділення бінарної суміші “пропілен – пропан”. Отримано в табличній та графічній формах характеристики потоків та технологічні параметри колони. Отримано конструктивні характеристики як колони загалом, так і її елементів. У грошовому еквіваленті розраховано ціну обладнання. Розв’язано задачу оптимізації максимізацією продуктивності колони за дистилятом. У результаті оптимізації вихід товарного пропілену збільшився на 138,78 кг/годину. Розрахований критерій оптимізації дорівнює 97 %. Отримано в табличній та графічній формі всі характеристики колони, яка працює в оптимальному режимі. The article is devoted to modeling the rectification unit for the separation of the propylene-propane mixture is modeling. Flow characteristics and technological parameters of the column are obtained. The structural characteristics of the column and its elements are modeled. The price of equipment is calculated in money terms. The optimization problem is solved. Maximization of column productivity by distillate is modeled. The increase in the yield of commodity propylene at 138.78 kg/h is the result of optimization. The calculated optimization criterion is 97 %. The characteristics of the optimized column are obtained in graphical and tabular form.

Tema ovog diplomskog rada bila je projektiranje destilacijskih kolona s razdjelnom stijenkom za tri proizvoda. U klasičnoj izvedbi destilacijskih kolona, za dobivanje N proizoda potrebno je imati N – 1 destilacijskih kolona, dok je kolona s razdjelnom stijenkom (KRS) u teoriji moguće dobiti oštro razdvajanje bilo kojeg broja proizvoda u jednom plaštu, uz ukupnu potrošnju energije jednaku onoj za provedbu najteže binarne separacije. Radi toga je KRS jedinstvena tehnologija intenzifikacije procesa, jer uz uštede u potrošnji energije, vodi i do smanjenih investicijskih toškova. U ovom radu ispitana je isplativost zamjene destilacijskog niza za separaciju katalitičkog reformata na tri proizvoda iz INA d.d. RN Rijeka kolonom s razdjelnom stijenkom (KRS). Model postojećeg stanja, te projektiranje odgovarajućeg KRS-a provedeno je pomoću programskog sustava ChemCAD. Projektiranje KRS-a započinje približnim proračunom grafičkom metodom Vmin dijagrama pomoću kojeg se dobivaju preliminarne vrijednosti za detaljan proračun. Konvergirani detaljan proračun služi za projektiranje i dimenzioniranje kolone koje uključuje jednadžbe iz Delft modela za procjenu pada tlaka strukturiranih punila i Rix – Olujić modela za procjenu pada tlaka unutarnje opreme kolone. Nakon dimenzioniranja slijede procjene koštanja KRS-a te njegova usporedba sa stvarnim, već postojećim, sustavom za frakcioniranje katalitičkog reformata. Ovim diplomskim radom je utvrđeno da je u svim aspektima troškova, pogonskim, investicijskim i ukupnim godišnjim troškovima (Total Annualised Costs – TAC), KRS uistinu isplativija tehnologija nego klasična izvedba direktnog niza i to za oko 50 %. Subject of this master thesis is the design of three-product dividing wall columns. In conventional distillation sequences, for obtaining N products, N – 1 distillation columns are required. Dividing wall column (DWC) is an advanced distillation process, that is in theory capable of performing sharp split of any number of products within single shell, using energy required to perform most difficult binary split. In that regard, DWC is a truly unique process intensification technology, because energy and capital costs are simultaneously reduced. In this work, feasibility of replacing the existing direct sequence for separation of catalytic reformate into three products in INA Refinery in Rijeka is determined. Existing process model and design of an equivalend DWC was done using ChemCAD. DWC design begins with a short-cut graphical method called Vmin diagram, which gives initial values needed for detailed simulation of the DWC. Converged detailed simulation is the basis for designing and dimensioning the DWC, based on Delft model for predicting pressure drop of structured packings, as well as Rix – Olujić model for pressure drop estimation of column internals. Dimensioning is followed by cost estimation and comparison with the existing sequence for catalytic reformate fractionation. This thesis confirmed that in all the aspects of costs, which include operating and investment costs, as well as totalised annualised costs (TAC), DWC was more economical compared to conventional direct configuration for around 50 %.

Substantial resource efficiency increase in material-intensive chemical industries requires an integrated analysis and optimization of complex production systems including raw material and energy use, resulting costs and environmental and climate impacts. This necessitates the integration of computer-aided process engineering methods including flowsheet simulation and heat integration with IT-based tools for industrial ecology, life cycle analysis in particular. The paper presents preliminary results of conceptual and case study-based research within the InReff project with particular emphasis on linking flow sheet simulation software used in process engineering and material flow network software applied in industrial ecology.

В статті розглянуто застосування програм Mathcad та Chemcad для математичного моделювання реактора і технологічної схеми синтезу поліетилену високого тиску. The article deals with mathematical simulation of reactor and flowsheet for polyethylene synthesis under high pressure by means Chemcad and Mathcad software. В статье рассмотрено использование программ Mathcad и Chemcad для математического моделирования реактора и технологической схемы синтеза полиэтилена высокого давления.

Hybrid separation processes are becoming more and more important in the practice if membrane technologies are also involved. In this work, a systematic investigation is completed for three sequence alternatives of distillation and pervaporation. These are the following: pervaporation followed with distillation (PV+D), distillation followed with pervaporation (D+PV), two distillation columns and a pervaporation unit between them (D+PV+D). The hybrid separation process alternatives are evaluated with rigorous modelling tools, but first, a rigorous simulation algorithm is determined for the pervaporation. The three hybrid separation processes are rigorously modelled with CHEMCAD, and optimized with the dynamic programming optimization method for the case of the separation of ethanol-water mixture. The objective function is the total annual cost (TAC). The energy consumption is also investigated. The selection of the ethanol-water mixture has two motivations: (i) it is quite often studied and well known, and (ii) to make biofuel (ethanol) production more economical, membrane technologies might also be applied. The results are compared with each other and with the classical separation completed with heteroazeotropic distillation. The optimized TAC shows that the distillation column followed with pervaporation is the most economical hybrid separation process alternative. Its TAC is about 66% of that of the classical separation.

Tijekom godina rada uočeno je da se proces proizvodnje uree poduzeća Petrokemija d. d. iz Kutine može poboljšati na nekoliko mjesta, pa tako i na sekciji za obradu otpadne vode. Cilj ovoga rada je poboljšanje toga dijela procesa s ekonomskog i ekološkog gledišta koje bi se moglo implementirati unutar postojećeg postrojenja. Provedena je analiza postojećeg stanja postrojenja UREA 2 i predloženo je novo rješenje koje daje zadovoljavajuće rezultate. Napravljena je analiza osjetljivosti veličina procesa koji utječu na količinu amonijaka i uree na izlazu iz sekcije za obradu vode. Kod analize postojećeg stanja i predloženog novog rješenja primijenjen je programski sustav ChemCAD., After the years of operation of Petrokemija d. d. from Kutina it has been recognized that the technology of urea production can be improved at several points, including wastewater treatment. The wastewater treatment area is a part of the urea plant, Urea 2 of Petrokemija d. d., Kutina. The plant has been in operation since 1983 based on the licensed Stamicarbon CO2 stripping process. So far there have been no major process improvements in terms of utility savings. This part of the plant releases into the environment almost 800 t per day of superfluous wastewater polluted with small, however significant, amounts of urea and ammonium. As such, this wastewater cannot be used in any other segment of urea production. The aim of this paper is to improve the current process from the economical and ecological point of view with ultimate goal of implementing the results obtained. Using the CHEMCAD program, the wastewater treatment section of the UREA 2 plant at Petrokemija d. d. Kutina was simulated. Sensitivity analysis of the parameters which influence the concentrations of ammonia and urea in the stream leaving the water treatment section was performed

Otapala predstavljaju veliki problem u kemijskoj procesnoj industriji, zbog njihove cijene i utjecaja na okoliš. Zbog toga se javlja potreba za njihovom regeneracijom i ponovnom upotrebom. U okviru ovog rada prikazat će se primjena šaržne destilacije u svrhu regeneracije otapala. Također je napravljen proračun i izračun potrošnje energije za izdvajanje n-heptana i n-butilacetata iz smjese otpadnih otapala, u svrhu dobivanja što veće količine čistog proizvoda. Simulacija destilacije izvedena je u CHEMCAD-u. Solvents are a major concern in the chemical process industry, due to their price and environmental impact. Therefore, solvent regeneration and re-use is of great significance. This work demonstrates use of batch distillation for solvent regeneration, shown on example of separation of n-heptane and n-butylacetate from mixture to obtain pure solvents, with satisfactory recovery. The simulation was performed in CHEMCAD.

У даній роботі проаналізовано досвід впровадження комплексних інтегрованих систем на прикладі автоматизації хімічного виробництва на етапах проектування і експлуатації. Розглянуті САПР дозволяють з високою точністю здійснювати динамічне моделювання хіміко-технічними процесами, досліджувати різні варіанти апаратурного оформлення, вивчити його основні особливості та розкрити резерви удосконалення. В данной работе проанализирован опыт внедрения комплексных интегрированных систем на примере автоматизации химического производства на этапах проектирования и эксплуатации. Рассмотренные САПР позволяют с высокой точностью осуществлять динамическое моделирование химико-техническими процессами, исследовать разные варианты аппаратурного оформления, изучить его основные особенности и раскрыть резервы усовершенствования.

Cilj ovog rada je napraviti proračun postrojenja za dehidraciju prirodnog plina sa trietilen glikolom. Za izradu simulacije postrojenja, proračun, dimenzioniranje i procjenu koštanja korišten je programski paket ChemCAD i u njemu dostupni alati. Postrojenje mora biti sigurno i pouzdano u radu te energetski učinkovito. Također, protok vode u struji suhog plina mora biti manji od 3, 35 kg/h, gubitci TEG-a ne smiju iznositi više od 5g/1000 m3 plina, ukupna potrošnja električne energije u postrojenju ne smije biti veća od 15 kW, a čistoća TEG-a nakon regeneracije ne smije biti ispod masenog postotka od 99, 7%. Simulacija je uspješno provedena za sve uvijete zadane u projektnom zadatku. Protok vode u struji suhog plina je 3, 19 kg/h, gubitci TEG-a iznose 4, 9 g/1000 m3 plina, ukupna potrošnja električne energije u postrojenju iznosi 12, 88 kW, a čistoća TEG-a nakon regeneracije iznosi 99, 88% masenog udjela.

Zadnje desetljeće vodi se neprekidna borba naftnih kompanija i rigoroznih direktiva zaštite okoliša radi postizanja kvalitetnih ali čistijih proizvoda naftno petrokemijske industrije prvenstveno misleći na motorna goriva. Na tom putu zadovoljavanja visokih kriterija kvalitete motornih goriva najveći problem kompanijama čini prisutni sumpor u sirovoj nafti čija se kvaliteta smanjuje odnosno današnje nafte sadrže puno veće količine sumpora i veće udjele težih frakcija ugljikovodika. Količina sumpora u nafti se u prosjeku povećala zadnjih dvadeset godina sa 0, 89 na 1, 42 mas % a prosječna gustoća smanjila sa 33, 74 na 30, 49°API. Temeljna sastavnica za namješavanje motornih benzina, s udjelom većim od 35 % je benzin dobiven procesom katalitičkog krekiranja u vrtložnom sloju (engl. Fluid Catalytic Cracking, FCC benzin). Sumpor iz FCC benzina sudjeluje čak do 98 % u sadržaju ukupnog sumpora u motornom benzinu te je zato važno ukloniti sumporove spojeve baš iz ove frakcije nafte. Svojim transformacijama u sumporov dioksid (SO2), prilikom izgaranja goriva u motoru, onečišćuje okoliš te znatno utječe na smanjenje djelotvornosti katalitičkih konvertera u automobilima. Separacijska tehnika koja je provedena u ovom radu s ciljem uklanjanja sumpora je kapljevinska ekstrakcija koja koristi svojstvo razlike u topljivosti komponenata za homogene tekuće smjese u odgovarajućem otapalu. Odnosno provedena je simulacija procesa ekstrakcijskog odsumporavanja sulfolanom iz FCC benzina pomoću programskog paketa ChemCad. Simulacija je napravljena za dio procesa, pilot postrojenja Sulf-X u Ini Rafineriji nafte Sisak. Proces ekstrakcije kapljevito- kapljevito za sustav FCC benzin/sulfolan/sumpor opisan je UNIFAC LLE modelom i napravljena je analiza utjecaja vrste sirovina i količine ekstrakcijskog sredstva na učinkovitost procesa desulfurizacije Sulf-X postrojenja