Mô phỏng công nghệ hóa học và dầu khí - Optimizer multi - Variable steady state optimizer

Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Optimizer Multi-variable Steady State Optimizer Minimum các thiết bị phụ trợ hay Exchanger UA Mục đích 1 2 Xác định các điều kiện vận hành tối ưu Tối đa hóa lợi nhuận 2 Hiển thị Optimizer 1 F5 2 Simulation ↓ Optimizer 3 Optimizer – 5 Tabs Configuration tab Variables tab • Nhập các biến cơ sở (từ các PV) • Xác định cận trên và cận dưới Functions tab • Objective Function: hàm min hoặc max • Constraints Functions: các biểu thức quan hệ (đẳng thức hoặc bất đẳng thức Parameters tab: • Lựa chọn sơ đồ tối ưu hóa Monitor tab: • Theo dõi quá trình tính toán 4 Configuration tab 5 Variables tab 6 Functions tab 7 Parameters tab 8 Monitor tab 9 Phương pháp BOX Phương pháp SQR Phương pháp Mixed Phương pháp Fletcher-Reeves Phương pháp Quasi-Newton Phương pháp tối ưu hóa 10 Phương pháp tối ưu hóa Phương pháp Các vấn đề không có ràng buộc Các vấn đề có ràng buộc: bất đẳng thức Các vấn đề có ràng buộc: đẳng thức Các phép tính đạo hàm BOX X X SQP X X X X Mixed X X X Fletcher- Reeves X X Quasi- Newton X X 11 Bài toán tối ưu hóa Bài toán: Tính toán hệ thống ba thiết bị trao đổi nhiệt có liên quan đến nhau (Multiple UA Exchangers) . Các cấu tử : C1, C2, C3, i-C4, n-C4 Fuild Packages: PR EOS 12 Chọn hệ đơn vị Temperature oF Pressure psia Molar Flow lbmole/hr UA Btu/F-hr 13 PFD 14 Nhập thành phần dòng Tab Input Area Feed E-100 Cool In Valve In E-102 Cool In Cond. Temp., oF 20 -142 120 Pressure (psia) 1000 250 350 251 Molar Flow (lbmole/hr) 2745 1542 1640 Comp. Mole Frac C1 0.7515 0.9073 0 0.2828 C2 0.2004 0.0927 0 0.293 C3 0.0401 0 1 0.1414 i-C4 0.004 0 0 0.1313 n-C4 0.004 0 0 0.1515 15 Các thiết bị trong lưu trình  Bộ chia dòng (TEE)  3 thiết bị trao đổi nhiệt (HEAT EXCHANGER)  Van (VALVE)  Bộ trộn dòng (MIXER) 16 Thiết lập Bộ chia dòng TEE 17 Thiết lập Valve 18 Thiết bị trao đổi nhiệt E-100 Tab (Page) Input Area Entry Design (Connection) Tube Side Inlet E-100 Feed Tube Side Outlet E-100 Out Shell Side Inlet E-100 Cool In Shell Side Outlet E-100 Cool Out Design (Parameters) Tubeside Delta P (psia) 10 Shellside Delta P (psia) 10 UA (Btu/F-hr) 4e4 Heat Loss/Leak None Heat Exchange Model Weighted Intervals (E-100 Feed) 10 Intervals (E-100 Cool In) 10 Dew/Bubble Pt (E-100 Cool In) Inactive 19 Thiết bị trao đổi nhiệt E-100 20 Thiết bị trao đổi nhiệt E-100 21 Thiết lập E-101 & E-102 Tab Input Area E-101 E-102 Connection Tube Side Inlet E-101 Feed E-102 Feed Tube Side Outlet E-102 Feed E-102 Out Shell Side Inlet E-101 Cool In E-102 Cool In Shell Side Outlet E-101 Cool Out E-102 Out Design (Parameters) Tubeside Delta P (psia) 5 5 Shellside Delta P (psia) 5 5 UA (Btu/F-hr) 5e4 3.5e4 Heat Loss/Leak None None Heat Exchange Model Weighted Weighted Intervals 10 10 Intervals 10 10 Dew/Bubble Pt Active Inactive 22 Tạo Bộ trộn MIXER 23 Nhập các thông số của dòng Nhiệt độ của dòng E-102 Out -40oF Phần hơi của dòng E-101 Cool Out 1.00 Nhiệt độ của dòng E-100 Out -65oF Áp suất của E-101 Cool Out 20 psia Kết quả tính toán thể hiện ở Worksheet 24 Kết quả tính 25 Tối ưu hóa UA Sử dụng Optimizer để tối ưu hóa: Tỷ lệ dòng E-100 Feed/E-101 Feed Tối thiểu UA Trước hết, xóa UA của 3 thiết bị trao đổi nhiệt Thay thế bằng 3 thông số mới  Temp E-102 Cool In -85oF  Molar Flow Valve In 495 lbmole/hr  Molar Flow E-101 Feed 1670 lbmole/hr Lưu lượng E-101 Feed là biến được chọn để tối ưu 26 Tạo Optimizer Tìm Molar Flow E-101 Feed 1450  1800 lbmole/hr để UA đạt min 27 • Các ô A1,A2,A3 nhập 3 giá trị UA • Ô A4 (tổng UA) nhập +A1+A2+A3 • Giá trị A5:0 giá trị để so sánh Spreadsheet 28 Tối ưu tổng UA đạt min theo lưu lượng E-100 Feed Trong Function tab, thiết lập các hàm liên kết Optimizer: Constraint Functions 29 Parameters Tab, sử dụng phương pháp Mixed, giữ nguyên các thông số mặc định của chúng. Optimizer 30 Monitor tab → quan sát quá trình hội tụ Optimizer 31 SpreadSheet: UA min = 1.389e5 Btu/F-hr  So sánh UA trước = 1.495e5 Btu/F-hr Optimizer 32