Mô phỏng công nghệ hóa học và dầu khí - Separation operations

Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Separation Operations Phase Separator Shortcut Column Component Splitter Mở đầu Các thiết bị phân tách được chia ra làm 3 nhóm: Các thiết bị tách lỏng khí: Separator 2-pha và 3-pha Tính tháp chưng luyện (Shortcut Column) Thiết bị chia tách cấu tử (Component Splitter) 2 Tháp tách hai pha 3 Tháp tách hai pha 4 Tháp tách ba pha 5 Tháp tách pha Trong nhóm này bao gồm 3 loại thiết bị Nguyên lý hoạt động như nhau Có thể được thay đổi cho nhau 6 Tháp tách lỏng khí 7 Design Tab Thiết lập: • các thông số cho dòng vật liệu đi vào • các thông số cần có cho dòng vật liệu đi ra (lượng lỏng và hơi tách ra). Cả 3 thiết bị này có cùng 1 phương pháp khai báo dòng vào và sản phẩm ra. 8 Connections Page 9 Parameters Page 10 Parameters page: Độ giảm áp của thiết bị Thể tích thiết bị Thể tích mức lỏng trong thiết bị Lựa chọn kiểu thiết bị Reactions Tab Thiết lập chế độ phản ứng cho Separator, 3-phase separator hoặc tank Đưa thêm phản ứng trong hệ thống bằng cách lựa chọn từ danh sách được kéo xuống (Reaction set) Thông báo sẽ được hiển thị ở phía dưới (ready or not ready) cho phản ứng chính lựa chọn 11 Reactions Tab 12 Wordsheet Tab 13 Rating Tab (chỉ sử dụng trong mô phỏng động) 14 Dynamics Tab (chỉ sử dụng khi mô phỏng động) Specs Page: Chứa các thông tin kỹ thuật: • Hình dạng của thiết bị • Thông số hóa lý • Chi tiết về kỹ thuật của thiết bị • Áp suất của dòng nguyên liệu Holdup Page: Chứa các thông tin về • Mức chất lỏng và hơi trong thiết bị • Phần mol từng cấu tử trong thiết bị Stripchart Page: Cho phép thiết lập các biến: • Chọn các biến trong hộp • Nhấn greate stripchart page để tạo đồ thị liên hệ giữa các biến 15 Dynamics Tab (chỉ sử dụng khi mô phỏng động) 16 Dynamics Tab (chỉ sử dụng khi mô phỏng động) 17 Dynamics Tab (chỉ sử dụng khi mô phỏng động) 18 Tháp tách ba pha – Ví dụ Components: C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, H2O Property Package: PR Conditions: • T = 20oC • P = 200 kPa • Molar Flow 100 kgmole/hr 19 Tháp tách ba pha – Ví dụ C1 0.10 C2 0.03 C3 0.04 i-C4 0.08 n-C4 0.1 i-C5 0.12 n-C5 0.13 H2O 0.40 20 Composition (Mole Fraction) Tháp tách ba pha – Ví dụ Vào Worksheet Tab đọc kết quả tính toán. Thảo luận 21 Shortcut Column  Shortcut Column (Shortcut Distillation) là công cụ được sử dụng trong hysys để tính toán theo Fenske- Underwood cho tháp chưng luyện có hồi lưu đơn giản:  Chỉ số hồi lưu nhỏ nhất  Số đĩa tối thiểu  Lượng lỏng và lượng hơi  Nhiệt đun sôi đáy tháp  Nhiệt hồi lưu đỉnh tháp  Vị trí nhập liệu tối ưu  Shortcut Distillation chỉ dùng để ước tính các thông số của tháp chưng có hồi lưu 22 Design Tab Connections để khai báo các dòng liên kết với thiết bị 23 Design Tab  Parameters để khai báo các thông số hóa lý cần thiết 24 Rating Tab và Dynamics Tab Shortcut Distillation chỉ là công cụ tính toán, vì vậy: Không thể đưa thêm và đánh giá thông tin với Rating tab của Shortcut Distillation Dynamics tab không được hiển thị 25 Performance Đưa ra thông tin hóa lý của hệ thống sau khi đã được tính toán, khai báo đầy đủ 26 Shortcut Column – Ví dụ Components: C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, C6 Property Package: PR Conditions: • T = 207.37oF • P = 100 psi • Molar Flow 1271.5190 lbmol/hr 27 Shortcut Column – Ví dụ Composition Mol Fraction C2 0.0148 C3 0. 7315 i-C4 0.0681 n-C4 0.1462 i-C5 0.0173 n-C5 0.0150 n-C6 0.0071 Composition (Mole Fraction) 28 Shortcut Column Depropanizer Shortcut Column Depropanizer Tab (Page) Input Area Entry Design (Connections) Feed Feed Distillate Distillate Bottoms Bottoms Condenser Duty Cond Q Reboiler Duty Reb Q Top Product Phase Liquid 29 Shortcut Column Depropanizer Shortcut Column Depropanizer Tab (Page) Input Area Entry Design (Parameters) Light Key in Bottom Component – Propane Mole Fraction – 0.025 Heavy Key in Distillate Component – i-Butane Mole Fraction – 0.020 Condenser Pressure 100 psia Reboiler Pressure 103 psia External Reflux Ratio 1.5 Minimum Reflux Ratio? Đọc kết quả tính trong Performance Tab 30 COMPONENT SPLITTER Với COMPONENT SPLITTER: dòng nguyên liệu được chia thành hai dòng riêng biệt, các dòng được chia ra theo thông số và tỉ lệ khai báo ban đầu Cần phải cung cấp thông tin về thành phần của dòng nguyên liệu và thành phần của các dòng sản phẩm để HYSYS tính toán Công cụ tính toán chỉ có trong HYSYS 31 Nguyên lý Cân bằng vật chất trong thiết bị được mô tả như sau: fi= ai + bi Trong đó: fi là lượng mol cấu tử i trong dòng nguyên liệu ai là lượng mol cấu tử i trong sản phẩm đỉnh bi là lượng mol cấu tử i trong sản phẩm đáy ai= xi . fi bi= (1-xi) . fi Trong đó: xi là thành phần tách ra của cấu tử i trong sản phẩm đỉnh 32 Nguyên lý Cân bằng nhiệt lượng tổng cộng trong thiết bị được tính toán theo nhiệt lượng của dòng: hE = hF – hO – hB Trong đó: hE : Enthalpy của dòng năng lượng chưa biết giá trị hF : Enthalpy của dòng nguyên liệu hO : Enthalpy của sản phẩm đỉnh hB : Enthalpy của sản phẩm đáy 33 Design Tab 34 Design Tab 35 Design Tab 36 DynamicsTab Specs chứa các thông tin: • áp suất của dòng nguyên liệu đầu vào • áp suất của dòng sản phẩm đỉnh • áp suất của sản phẩm đáy Tích vào hộp Equal Pressures để lựa chọn việc tính toán cân bằng áp suất từ 1 dòng vật chất tới các dòng vật chất khác Có thể lựa chọn áp suất như nhau, và chọn active 1 dòng để Hysys tự động tính các dòng còn lại 37 Dynamics Tab 38 COMPONENT SPLITTER - VD Components: C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, n-C6 Property Package: PR Conditions:  T = 200oF  P = 500 psi  Molar Flow 1000 lbmol/hr 39 COMPONENT SPLITTER - VD Composition Mol Fraction C2 0.0148 C3 0. 7315 i-C4 0.0681 n-C4 0.1462 i-C5 0.0173 n-C5 0.0150 n-C6 0.0071 Composition (Tương tự ví dụ Shortcut Column) 40 COMPONENT SPLITTER - VD COMPONENT SPLITTER Tab (Page) Input Area Entry Design (Connections) Name X-100 Feed 1 Overhead Product 2 Bottoms Product 3 Energy Streams Q-100 41 COMPONENT SPLITTER - VD 42 COMPONENT SPLITTER - VD COMPONENT SPLITTER Tab (Page) Input Area Entry Design (Parameters) Overhead Pressure 100 psia Overhead Vapour Frac. 1.0 Bottoms Pressure 103 psia Bottoms Vapour Frac. 0.0 43 COMPONENT SPLITTER - VD 44 COMPONENT SPLITTER - VD COMPONENT SPLITTER Tab (Page) Input Area Entry Design (Splits) C2 1.0000 C3 0. 9800 i-C4 0.0200 n-C4 0.0050 i-C5 0.0010 n-C5 0.0000 n-C6 0.0000 45 COMPONENT SPLITTER - VD 46 COMPONENT SPLITTER - VD Kết quả tính 47 COMPONENT SPLITTER - VD 48