Mô phỏng công nghệ hóa học và dầu khí - Logical operations recycle

Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LOGICAL OPERATIONS Recycle Contents 2 Adjust 1 Balance 2 Recycle 3 Set 4 Spreadsheet 5 Recycle  Tính toán tuần hoàn chính xác và hiệu quả là rất cần thiết.  Hysys có thể tính ngược mà không phải tính toán tuần tự, vòng tuần hoàn sẽ được thực hiện.  Hầu hết tuần hoàn nhiệt có thể được tính toán rõ ràng không cần công cụ Rycycle.  Tuần hoàn vật liệu trong đó một phần sản phẩm được tuần hoàn trộn với dòng nguyên liệu ban đầu phải sử dụng công cụ Recycle.  Recycle là một công cụ tính toán quá trình: • dòng nguyên liệu được gọi là dòng recycle tính toán • dòng sản phẩm là dòng recycle giả định 3 Recycle Các bước tính toán trong Recycle:  Hysys sử dụng các điều kiện của dòng giả định và tính toán cho dòng tính toán.  Sau đó Hysys so sánh các giá trị của dòng tính toán với các giá trị dòng giả định.  Từ sự khác biệt cơ bản giữa các giá trị, Hysys thay đổi giá trị trong dòng tinh toán và đưa các giá trị đã được thay đổi cho dòng giả định.  Quy trình tính toán lặp lại cho đến khi giá trị cho dòng tính toán phù hợp giá trị dòng giả định không vượt quá sai số đã xác định ban đầu. 4 Single Recycle - VD Dòng nguyên liệu hai pha (FEED) hỗn hợp với dòng tuần hoàn (RECYCLE) và đưa vào tháp tách V-100 Hơi từ V-100 được giãn nở trong tuocbin giãn nở khí E-100 và đưa vào tháp tách V-101 Một nửa pha lỏng từ V-101 đưa vào bơm P-100 tuần hoàn về trộn với dòng nguyên liệu ban đầu Sử dụng PR EOS Components: N2; CO2; C1; C2; C3; i-C4; n-C4; i-C5; n-C5; n-C6; n-C7; n-C8 5 Single Recycle - VD 6 Single Recycle - VD MATERIAL STREAM [Feed] Tab [Page] Input Area Entry Worksheet [Conditions] Temperature 60oF Pressure 600 psi Molar Flow 1 MMSCFH 7 Single Recycle - VD 8 MATERIAL STREAM [Feed] Mole Frac Worksheet [Compositions] N2 0.0069 n-C4 0.0552 CO2 0.0138 i-C5 0.0483 C1 0.4827 n-C5 0.0414 C2 0.1379 n-C6 0.0345 C3 0.0690 n-C7 0.0276 i-C4 0.0621 n-C8 0.0206 Single Recycle - VD Add SEPARATOR V-100 9 SEPARATOR [V-100] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlets Feed Vapour Outlet V-100 Vap Liquid Outlet V-100 Liq Design [Parameters] Pressure Drop 0 psi Single Recycle - VD Add EXPANDER K-100 10 EXPANDER [K-100] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlet V-100 Vap Outlet V-101 Feed Energy V-101 Duty Worksheet [Condition] V-101 Feed Pressure 300 psi Single Recycle - VD Add SEPARATOR V-101 11 SEPARATOR [V-101] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlets V-101 Feed Vapour Outlet V-101 Vap Liquid Outlet V-101 Liq Design [Parameters] Pressure Drop 1.4500 psi Single Recycle - VD Add TEE [TEE-100] 12 TEE [TEE-100] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlet V-101 Liq Outlets TEE-100 Prod P-100 Feed Design [Parameters] Flow Ratio 0.5 (set either one) Single Recycle - VD Add PUMP [P-100] 13 PUMP [P-100] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlet P-100 Feed Product P-100 Out Energy P-100 Duty Design [Parameters] Efficiency 75% Worksheet [Conditions] P-100 Out Pressure 600 psi Single Recycle - VD Add Stream Recycle RCY-1 14 RECYCLE [RCY-1] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Feed P-100 Out Product RECYCLE Single Recycle - VD 15  Kết quả tính toán Multiple Recycle - VD Ví dụ quá trình nén khí nhiều cấp: • dòng khí nguyên liệu Feed 50oF và 80 psia được nén tới 1000 psia nhờ máy nén ba cấp. • Sau mỗi cấp, phần lỏng được tách ra và tuần hoàn trở lại cấp nén trước đó. Điều kiện T và P của các cấp nén là: • 120oF và 200 psia sau cấp nén thứ nhất • 120oF và 500 psia sau cấp nén thứ hai • 120oF và 1000 psia sau cấp nén thứ ba Sử dụng PR EOS 16 Multiple Recycle - VD 17 Multiple Recycle - VD MATERIAL STREAM [Feed] Tab [Page] Input Area Entry Worksheet [Conditions] Temperature 50oF Pressure 80 psi Molar Flow 2500 lbmole/hr 18 Multiple Recycle - VD 19 MATERIAL STREAM [Feed] Mole Frac Worksheet [Compositions] N2 0.0069 n-C4 0.0552 CO2 0.0138 i-C5 0.0483 C1 0.4827 n-C5 0.0414 C2 0.1379 n-C6 0.0345 C3 0.0690 n-C7 0.0276 i-C4 0.0621 n-C8 0.0206 Multiple Recycle - VD Add MIXER MIX-100 20 MIXER [MIX-100] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlet Feed Outlets V-100 Feed Design [Parameters] Pressure Assignment Set Outlet to Lowest Inlet Multiple Recycle - VD Add SEPARATOR V-100 21 SEPARATOR [V-100] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlets V-100 Feed Vapour Outlet V-100 Vap Liquid Outlet V-100 Liq Multiple Recycle - VD Add COMPRESOR K-100 22 COMPRESOR [K-100] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlet V-100 Vap Outlet K-100 Out Energy K-100 Duty Multiple Recycle - VD Add COOLER E-100 23 COOLER [E-100] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Feed Stream K-100 Out Product Stream E-100 Out Energy Stream E-100 Duty Design [Parameters] Pressure Drop 5 psia Multiple Recycle - VD Spec E-100 out : Temterature 120oF Pressure 200 psia 24 Multiple Recycle - VD Add MIXER MIX-101 25 MIXER [MIX-101] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlet E-100 Out Outlet V-101 Feed Design [Parameters] Pressure Assignment Set Unknown Outlet to Lowest Inlet Multiple Recycle - VD Add SEPARATOR V-101 26 SEPARATOR [V-101] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Feed V-101 Feed Vapour Outlet V-101 Vap Liquid Outlet V-101 Liq Multiple Recycle - VD Add COMPRESSOR K-101 27 COMPRESSOR [K-101] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlet V-101 Vap Outlet K-101 Out Energy K-101 Duty Multiple Recycle - VD Add COOLER E-101 28 COOLER [E-101] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Feed Stream K-101 Out Product Stream E-101 Out Energy Stream E-101 Duty Design [Parameters] Pressure Drop 5 psia Multiple Recycle - VD Spec E-101 out : Temterature 120oF Pressure 500 psia 29 Multiple Recycle - VD Add MIXER MIX-102 30 MIXER [MIX-102] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlet E-101 Out Outlet V-102 Feed Design [Parameters] Pressure Assignment Set Outlet to Lowest Inlet Multiple Recycle - VD Add SEPARATOR V-102 31 SEPARATOR [V-102] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Feed V-102 Feed Vapour Outlet V-102 Vap Liquid Outlet V-102Liq Multiple Recycle - VD Add COMPRESOR K-102 32 COMPRESSOR [K-102] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Inlet V-102 Vap Outlet K-102 Out Energy K-102 Duty Multiple Recycle - VD Add COOLER E-102 33 COOLER [E-102] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Feed Stream K-102 Out Product Stream E-102 Out Energy Stream E-102 Duty Design [Parameters] Pressure Drop 5 psia Multiple Recycle - VD Spec E-102 out : Temterature 120oF Pressure 1000 psia 34 Multiple Recycle - VD Add SEPARATOR V-103 35 SEPARATOR [V-103] Tab [Page] Input Area Entry Design [Connections] Feed E-102 Out Vapour Outlet V-103 Vap Liquid Outlet V-103 Liq Multiple Recycle - VD Add RECYCLE 36 RECYCLE Operations Recycle Feed Product RCY-1 Stream V-101 Liq Stream Recycle 1 RCY-2 Stream V-102 Liq Stream Recycle 2 RCY-3 Stream V-103 Liq Stream Recycle 3 Multiple Recycle - VD Add RECYCLE 37 1 Recycle Stream Connect as Recycle 1 V-101 Liq feed to MIX-100 Recycle 2 V-102 Liq feed to MIX-101 Recycle 3 V-103 Liq feed to MIX-102 Multiple Recycle - VD 38  Kết quả tính toán Multiple Recycle - VD Giảm thời gian tính toán của vòng tuần hoàn: Lựa chọn vị trí cắt để giảm tối thiểu số vòng tuần hoàn: • Giảm số vị trí yêu cầu tính lặp  giảm thời gian hội tụ của quá trình tính toán • Lựa chọn vị trí Recycle phụ thuộc vào cấu trúc liên kết của Flowsheet, (vd mixer hoặc tee) Lựa chọn vị trí cắt để giảm tối thiểu số biến tuần hoàn: • Vapour Fraction • Temperature • Pressure Lựa chọn dòng vào tháp tách • Flow hoặc dòng ra máy nén sau khi làm lạnh • Enthalpy • Composition Lựa chọn vị trí cắt thích hợp sao cho sự thay đổi của Recycle ít ảnh hưởng nhất, ví dụ đặt Recycle vào dòng chính 39 Multiple Recycle - VD 40 Trong ví dụ này nên cắt riêng mỗi cấp nén Multiple Recycle - VD 41 Multiple Recycle - VD 42 Multiple Recycle - VD Trình tự thực hiện 1. Chuyển Flowsheet sang chế độ dừng 2. Xóa RCY-1, RCY-2, RCY-3 3. Xóa các dòng Recycle 1, Recycle 2, Recycle 3 4. Nối dòng V-101 Liq là nguyên liệu vào MIX-100 5. Nối dòng V-102 Liq là nguyên liệu vào MIX-101. Ngắt dòng sản phẩm V-101 Feed và nối dòng sản phẩm mới MIX-101 OUT 6. Nối dòng V-103 Liq là nguyên liệu vào MIX-102. Ngắt dòng sản phẩm V-102 Feed và nối dòng sản phẩm mới MIX-102 OUT 7. Add RCY-1, nguyên liệu là dòng MIX-101 OUT, sản phẩm là dòng V-101 Feed 8. Add RCY-2, nguyên liệu là dòng MIX-102 OUT, sản phẩm là dòng V-102 Feed 43 Multiple Recycle - VD Cần khai báo tham số cho 2 dòng V-101 Feed và V-102 Feed để tính toán Flowsheet Phương pháp đơn giản và phù hợp là coi hai dòng này như dòng nguyên liệu Feed, bấm vào phím Define from other Stream và vào giao diện Spec Stream As Flowsheets hội tụ sau 8 vòng lặp 44 Multiple Recycle - VD 45 PFD mới Multiple Recycle - VD 46 Kết quả tính toán