Đang tải... (xem toàn văn)
Mô phỏng là một công cụ chp phép người kỹ sư tiến hành công việc một cách hiệu quả hơn ki thiết kế một quá trình mới hoặc phân tích, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến một quá trình.
Thiãút kãú mä phng 1/1 MỦC LỦC 1 Giåïi thiãûu täøng quan 3 1.1 Mủc âêch, vai tr ca thiãút kãú mä phng .3 1.2 Cạc pháưn mãưm mä phng trong cäng nghãû họa hc .4 2 Pháưn mãưm PRO/II 4 2.1 Lénh vỉûc sỉí dủng .4 2.2 Quạ trçnh mä phng bàòng pháưn mãưm PRO/II 5 3 Cạc khại niãûm cå bn vãư chỉng cáút .5 3.1 Thiãút bë ngỉng tủ âènh thạp .5 3.2 Thiãút bë âun säi âạy thạp .6 4 L thuút nhiãût âäüng hc .8 4.1 Phỉång phạp phỉång trçnh trảng thại 8 4.1.1 Phỉång trçnh báûc ba täøng quạt .9 4.1.2 Phỉång trçnh Soave-Redlich-Kwong .9 5 Lỉûa chn mä hçnh nhiãût âäüng 10 5.1 Cå såí lỉûa chn .10 5.2 Cạc ỉïng dủng củ thãø 13 5.2.1 Cạc quạ trçnh lc dáưu v chãú biãún khê .13 5.2.2 Cạc quạ trçnh họa dáưu 13 6 Cạc pháưn cå bn ca PROII .14 6.1 Giao diãûn ca PROII .14 6.1.1 Qui ỉåïc ban âáưu .14 6.1.2 Cỉía säø PRO/II 15 7 Cạc thao tạc thỉåìng dng trong mä phng bàòng PRO/II 16 7.1 Måí mäüt chỉång trçnh mä phng måïi (Opening a New Simulation) .16 7.2 Måí mäüt chỉång trçnh mä phng â cọ (Opening an Existing Simulation) .16 7.3 Ghi mäüt file mä phng âang hiãûn hnh (Saving the Current Simulation) 16 7.3.1 Ghi mäüt file mä phng âang hiãûn hnh .16 7.3.2 Ghi mäüt file mä phng våïi mäüt tãn khạc .17 7.4 Xọa mäüt chỉång trçnh mä phng (Deleting a Simulation) 17 7.5 Sao chẹp mäüt chỉång trçnh mä phng (Copy a Simulation) .17 7.6 Thay âäøi dảng âỉåìng viãưn cạc dng (Modifying the Flowsheet Stream Border Style) 17 7.7 Hiãøn thë tênh cháút ca dng trãn så âäư mä phng 18 7.8 Sỉí dủng Flash Hot-Key Tool .19 7.9 Xút mäüt så âäư mä phng ra cỉía säø lỉu trỉỵ tảm (Exporting the PFD to the Windows Clipboard) .19 ThS. Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 2/2 7.10 Nháûp mäüt file PRO/II cọ sàón (Importing a PRO/II Keyword Input File) .20 7.11 Xạc âënh cạc tênh cháút vãư cán bàòng lng - håi ca cạc hãû 2 cáúu tỉí (Display BVLE) 20 8 BI TÁÛP ẠP DỦNG .22 8.1 Bi toạn 1: Mä phng så âäư cäng nghãû ca phán xỉåíng tạch Mẹthane 22 8.1.1 Phỉång phạp tiãún hnh 23 8.1.2 Mä phng vng 1 .23 8.2 Bi toạn 2: Mä phng thiãút bë tạch khê - lng .61 8.2.1 Bi toạn 61 8.2.2 Kãút qu: .62 8.3 Bi toạn 3: Tênh nhiãût âäü säi ca mäüt häùn håüp hai pha åí mäüt ạp sút nháút âënh 70 8.3.1 Bi toạn 70 8.3.2 Gii quút bi toạn .70 8.3.3 Så âäư bi toạn 70 8.3.4 Kãút qu: .71 8.4 Bi toạn 4: Mä phng thạp tạch propane 78 8.4.1 Bi toạn 78 8.4.2 Så âäư bi toạn 79 8.4.3 Cạc bỉåïc mä phng .79 8.5 Bi toạn 5: Xạc âënh âéa nảp liãûu täúi ỉu cho thạp tạch propane bàòng cäng củ Optimiser .92 8.5.1 Bi toạn 92 8.5.2 Sỉí dủng cäng củ Optimiser .93 8.5.3 Gii quút bi toạn .94 8.5.4 Tiãún hnh mä phng v xem kãút qu 95 8.6 Bi toạn 6: Xạc âënh säú âéa l thuút täúi thiãøu v chè säú häưi lỉu täúi thiãøu cho thạp tạch propane bàòng phỉång phạp shortcut 95 8.6.1 Bi toạn 95 8.6.2 Tiãún hnh mä phng v xem kãút qu 97 ThS. Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 3/3 1 Giåïi thiãûu täøng quan 1.1 Mủc âêch, vai tr ca thiãút kãú mä phng • Thiãút kãú mä phng l quạ trçnh thiãút kãú våïi sỉû tråü giụp ca mạy tênh våïi cạc pháưn mãưm chun nghiãûp • Cạc tỉì khoạ thỉåìng âỉåüc sỉí dủng trong thiãút kãú mä phng l : - Simulation, process simulation : mä phng, quạ trçnh mä phng - Dynamic simulation : mä phng âäüng - Simulator : thiãút bë mä phng - Equation of state (EOS) : phỉång trçnh trảng thại - Steady-state simulation : mä phng trảng thại bãưn vỉỵng - To proceed by trial and error : Tiãún hnh bàòng cạch m máùm - Model : mä hçnh - Modelling : mä hçnh họa • Mä phng l mäüt cäng củ cho phẹp ngỉåìi k sỉ tiãún hnh cäng viãûc mäüt cạch hiãûu qu hån khi thiãút kãú mäüt quạ trçnh måïi hồûc phán têch, nghiãn cỉïu cạc úu täú nh hỉåíng dãún mäüt quạ trçnh âang hoảt âäüng trong thỉûc tãú. • Täúc âäü ca cäng củ mä phng cho phẹp kho sạt nhiãưu trỉåìng håüp hån trong cng thåìi gian våïi âäü chênh xạc cao hån nãúu so våïi tênh toạn bàòng tay. Hån nỉỵa, chụng ta cọ thãø tỉû âäüng họa quạ trçnh tênh toạn cạc så âäư cäng nghãû âãø trạnh viãûc phi thỉûc hiãûn cạc phẹp tênh làûp khäng cọ cå såí hồûc m máùm. Vê dủ, chụng ta cọ thãø sỉí dủng mäüt mä hçnh máùu âãø nghiãn cỉïu sỉû váûn hnh ca mäüt phán xỉåíng khi thay âäøi ngưn ngun liãûu hồûc cạc âiãưu kiãûn váûn hnh ca cạc thiãút bë nh hỉåíng âãún hiãûu sút thu v cháút lỉåüng sn pháøm nhỉ thãú no ? Âiãưu ny s âån gin, nhanh chọng v tiãút kiãûm hån nhiãưu so våïi thỉí trãn phán xỉåíng thỉûc tãú. Vç ràòng cå såí tênh toạn cạc cäng củ mä phng thỉåìng dỉûa trãn cạc bäü cå såí dỉỵ liãûu chøn họa, nãn mäüt khi â xáy dỉûng mäüt mä hçnh håüp l thç báút k mäüt k sỉ no cng cọ thãø sỉí dủng nọ âãø tênh toạn v cho cạc kãút qu chênh xạc. • Thiãút kãú mä phng thỉåìng âỉåüc sỉí dủng âãø : - Thiãút kãú (Designing) mäüt quạ trçnh måïi - Thỉí lải, kiãøm tra lải (Retrofitting) cạc quạ trçnh âang täưn tải - Hiãûu chènh (Troubleshooting) cạc quạ trçnh âang váûn hnh - Täúi ỉu họa (Optimizing) cạc quạ trçnh váûn hnh ThS. Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 4/4 • Âãø xáy dỉûng mäüt mä hçnh mä phng hiãûu qu, chụng ta phi xạc âënh âụng mủc tiãu. Bỉåïc âáưu tiãn trong báút cỉï mäüt quạ trçnh mä phng no l lỉåüng họa cạc mủc tiãu cng nhiãưu cng täút. Cạc kãút qu âảt âỉåüc thỉåìng phủ thüc vo cạc u cáưu âàût ra. Nhỉ váûy, trỉåïc khi mä phng mäüt quạ trçnh nãn âàût ra cạc cáu hi sau : - Mủc âêch sỉí dủng cäng củ mä phng trong trỉåìng håüp ny âãø lm gç ? - Quạ trçnh mä phng s thỉûc hiãûn nhỉỵng viãûc gç ? - Sỉû phỉïc tảp cọ cáưn thiãút khäng ? - Cáưn thiãút phi tçm ra cạc kãút qu no tỉì quạ trçnh mä phng ? • Cáưn nhåï ràòng cạc giạ trë thu âỉåüc tỉì kãút qu mä phng phủ thüc ráút nhiãưu vo nhỉỵng lỉûa chn ban âáưu m chụng ta â nháûp vo. 1.2 Cạc pháưn mãưm mä phng trong cäng nghãû họa hc • Trong cäng nghãû họa hc, ngỉåìi ta sỉí dủng ráút nhiãưu cạc pháưn mãưm mä phng : - DESIGN II (WINSIM) : sỉí dủng trong cäng nghiãûp họa hc nọi chung - PRO/II (SIMSCI) : sỉí dủng trong cäng nghiãûp họa hc, cäng nghiãûp lc - họa dáưu - PROSIM : sỉí dủng trong cäng nghiãûp họa hc - HYSIM (HYSYS) : sỉí dủng trong cäng nghiãûp chãú biãún khê • Trong cạc pháưn mãưm kãø trãn, pháưn mãưm PRO/II l pháưn mãưm näøi tiãúng nháút, âỉåüc sỉí dủng räüng ri nháút trong nhiãưu lénh vỉûc cäng nghiãûp. 2 Pháưn mãưm PRO/II 2.1 Lénh vỉûc sỉí dủng • Pháưn mãưm PRO/II l pháưn mãưm tênh toạn chun dủng trong cạc lénh vỉûc cäng nghãû họa hc nọi chung, âàûc biãût trong lénh vỉûc lc dáưu, họa dáưu, polymer, họa dỉåüc, . Âáy l pháưn mãưm tênh toạn ráút chênh xạc cạc quạ trçnh chỉng cáút. L sn pháøm ca SIMSCI, hçnh thnh tỉì nàm 1967 v âỉåüc chênh thỉïc sỉí dủng vo nàm 1988 sau nhiãưu láưn âỉåüc ci tiãún. Hiãûn nay, chụng ta âang sỉí dủng phiãn bn PRO/II 7.0 • PRO/II váûn hnh theo cạc modul liãn tiãúp, mäùi thiãút bë âỉåüc tênh riãng l v láưn lỉåüt tênh cho tỉìng thiãút bë. • PRO/II bao gäưm cạc ngưn dỉỵ liãûu phong phụ : thỉ viãûn cạc cáúu tỉí họa hc, cạc phỉång phạp xạc âënh cạc tênh cháút nhiãût âäüng, cạc k xo váûn hnh cạc thiãút bë hiãûn âải âãø cung cáúp cho cạc k sỉ cäng nghãû cạc k nàng âãø biãøu diãùn táút c cạc ThS. Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 5/5 tênh toạn cán bàòng váût cháút v nàng lỉåüng cáưn thiãút khi mä phng cạc trảng thại dỉìng ca cạc så âäư cäng nghãû. • Pháưn mãưm PRO/II âỉåüc sỉí dủng theo nhàòm 2 mủc âêch : - Thiãút kãú mäüt phán xỉåíng måïi (Sizing) - Mä phng mäüt phán xỉåíng â âỉåüc xáy dỉûng trong thỉûc tãú âãø nghiãn cỉïu cạc úu täú nh hỉåíng âãún sỉû váûn hnh ca nọ (Rating) nhỉ : thay âäøi ngưn ngun liãûu, âiãưu kiãûn váûn hnh hồûc tiãu chøn k thût ca sn pháøm, . 2.2 Quạ trçnh mä phng bàòng pháưn mãưm PRO/II • Trỉåïc khi tiãún hnh mä phng, chụng ta phi diãùn âảt cạc dỉỵ liãûu tỉì så âäư thỉûc tãú thnh mä hçnh mä phng. Quạ trçnh ny bao gäưm cạc bỉåïc sau : - Xạc âënh hãû âån vë âo : cọ 3 hãû âån vë âo : hãû Anh, hãû Mẹt v hãû SI. Tu trỉåìng håüp, chụng ta chn hãû âån vë âo cho thêch håüp, thäng thỉåìng chn hãû Mẹt; - Xạc âënh thnh pháưn cáúu tỉí cọ trong hãû : âỉåüc chn tỉì ngưn dỉỵ liãûu phong phụ cạc cáúu tỉí ca PROII; - Lỉûa chn cạc phỉång trçnh nhiãût âäüng thêch håüp : trãn cå såí thnh pháưn họa hc ca ngun liãûu v âiãưu kiãûn váûn hnh ca thiãút bë ; - Lỉûa chn cạc dng ngun liãûu v sn pháøm : xạc âënh thnh pháưn, trảng thại nhiãût ca cạc dng; - Xạc âënh cạc dỉỵ liãûu vãư thiãút bë v âiãưu kiãûn váûn hnh cho cạc thiãút bë. • Hån nỉỵa, trong nhiãưu trỉåìng håüp chụng ta phi thay âäøi så âäư cäng nghãû thỉûc tãú sang mủc âêch mä phng. Màûc d cọ sỉû tỉång ỉïng giỉỵa så âäư cäng nghãû thỉûc tãú v så âäư mä phng nhỉng váùn cọ nhỉỵng sỉû khạc biãût cáưn chụ . • Vç cäng củ mä phng chè mä t trảng thại dỉìng nãn trong så âäư mä phng khäng nãn bäú trê cạc thiãút bë âiãưu khiãøn, kiãøm tra 3 Cạc khại niãûm cå bn vãư chỉng cáút 3.1 Thiãút bë ngỉng tủ âènh thạp PRO/II màûc âënh Condenser âỉåüc xem l mäüt báûc thay âäøi näưng âäü (mäüt âéa l thuút) v cọ 4 dảng Condenser : • Partial : Lng åí âéa 2 âỉåüc lm lảnh v chè ngỉng tủ mäüt pháưn. Loải Condenser ny thỉûc sỉû l mäüt báûc thay âäøi näưng âäü. Nhiãût âäü trong Condenser chênh l nhiãût âäü âiãøm sỉång ca häùn håüp håi cán bàòng Gäưm 2 loải : ThS. Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 6/6 - loải Distillat vapor : lng ngỉng tủ chè âãø häưi lỉu vãư âènh thạp, cn sn pháøm láúy ra åí thãø håi âỉåüc gi l Overhead. - Loải Distillat mixe : lng ngỉng tủ mäüt pháưn âãø häưi lỉu vãư âènh thạp, cn lải láúy ra lm sn pháøm ⇒ sn pháøm âènh gäưm 2 loải l sn pháøm håi v sn pháøm lng. • Bubble Temperature : Lng åí âéa 2 âỉåüc âỉåüc lm lảnh âãún nhiãût âäü âiãøm säi ca häùn håüp v ngỉng tủ hon ton, mäüt pháưn cho häưi lỉu vãư âéa 2 åí âènh thạp, pháưn cn lải láúy ra dảng sn pháøm lng, âỉåüc gi l Fixe Rate Draw. Nhiãût âäü trong Condenser chênh l nhiãût âäü âiãøm säi ca häùn håüp lng cán bàòng - Subcooled, Fixe Temperature : Lng åí âéa 2 âỉåüc âỉåüc lm lảnh dỉåïi nhiãût âäü âiãøm säi ca häùn håüp lng. Lng ny gi l lng quạ lảnh. - Subcooled, Fixe Temperature Drop : Loải Condenser ny cng giäúng nhỉ loải trãn nhỉng âäü quạ lảnh ca häùn håüp lng âỉåüc xạc âënh båíi mäüt giạ trë no âọ. LngLngHåiHåi a- Dảng Partial Distillate vapor Distillate mixe b- Dảng Bubble 3.2 Thiãút bë âun säi âạy thạp PRO/II màûc âënh Reboiler âỉåüc xem l mäüt báûc thay âäøi näưng âäü v cọ 3 dảng Reboiler : - Dảng Kettle : âỉåüc màûc âënh (qui chøn) - Thermosiphon without baffles - Thermosiphon with baffles ThS. Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thióỳt kóỳ mọ phoớng 7/7 ThS. Ló Thở Nhổ Yẽ aỷi Hoỹc Baùch Khoa Thiãút kãú mä phng 8/8 210 300 ? ? ? ? 50 4 L thuút nhiãût âäüng hc Cạc tênh cháút nhiãût âäüng l cå såí dỉỵ liãûu quan trng nháút cho viãûc tênh toạn quạ trçnh phán tạch ton hãû thäúng. Cọ nhiãưu phỉång phạp tênh toạn cạc tênh cháút ny, trong âọ, quan trng nháút l 2 phỉång phạp : - Phỉång phạp tỉång quan : API v Rackett - Phỉång phạp phỉång trçnh trảng thại : phỉång trçnh báûc ba täøng quạt, cäng thỉïc Alpha, cạc qui lût häùn håüp, phỉång trçnh SRK, phỉång trçnh PR, phỉång trçnh SRKP, SRKM, SRKS, . Phỉång phạp API v Rackett tênh toạn khạ chênh xạc tè trng ca pha lng, cn cạc tênh cháút nhiãût âäüng khạc nhỉ : enthalpie, entropie lng v håi, tè trng pha håi, . thç âỉåüc tênh toạn ráút chênh xạc bàòng cạc phỉång trçnh trảng thại nhỉ : SRK, SRKM, . 4.1 Phỉång phạp phỉång trçnh trảng thại Phỉång phạp tênh cán bàòng pha ny cọ thãø ạp dủng trong mäüt khong räüng nhiãût âäü v ạp sút. Ngoi ra, cn âãø tênh toạn cạc tênh cháút nhiãût âäüng nhỉ Enthalpie v Entropie. Trảng thại tham kho cho c hai pha lng-håi l khê l tỉåíng, cạc chãnh lãûch ThS. Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 9/9 ca hãû thỉûc so våïi hãû l tỉåíng âỉåüc xạc âënh bàòng cạch tênh hãû säú hoảt ạp cho c hai pha. Củ thãø âäúi våïi cạc phỉång trçnh trảng thại báûc ba, cạc âiãưu kiãûn tåïi hản v quạ tåïi hản âỉåüc tênh toạn khạ chênh xạc. Bàòng cạch sỉí dủng mäüt hm theo nhiãût âäü biãøu diãùn lỉûc háúp dáùn giỉỵa cạc phán tỉí, hm thãø têch, quy lût häùn håüp, cạc phỉång trçnh trảng thại báûc ba â âỉåüc váûn dủng khạ thnh cäng âãø tênh cán bàòng lng - håi cạc hãû phi l tỉåíng låïn. 4.1.1 Phỉång trçnh báûc ba täøng quạt Phỉång trçnh gäưm 2 tham säú a v b âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi dảng sau : ( )22wbubvvTabvRTP++−−= Trong âọ : P : ạp sút T : nhiãût âäü tuût âäúi v : thãø têch mol u, w : hàòng säú, dảng säú ngun Cạc giạ trë ca u v w s xạc âënh dảng ca phỉång trçnh trảng thại báûc ba nhỉ bng dỉåïi âáy : u w Phỉång trçnh trảng thại 0 1 2 0 0 -1 Van der Waals (vdW) Redlich-Kwrong (RK) Peng-Robinson (PR) 4.1.2 Phỉång trçnh Soave-Redlich-Kwong Âãún nàm 1972, âãø ci thiãûn tênh chênh xạc khi tênh ạp sút håi ca cáúu tỉí tinh khiãút v tênh cán bàòng lng - håi ca hãû âa cáúu tỉí, Soave â xạc âënh : () ()( )cTaTTa.α= ()( )[]221rT1M1T/−+=α 217605741480Mω−ω+= ,,,Trong âọ : a (T) : hãû säú phủ thüc vo nhiãût âäü ThS. Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 10/10 α (T) : hm phủ thüc vo nhiãût âäü, âàûc trỉng cho lỉûc háưp dáùn giỉỵa cạc phán tỉí Tc : nhiãût âäü tåïi hản Acentricsäú hàòng:gn rụt âäü nhiãût :ω=crTTT 5 Lỉûa chn mä hçnh nhiãût âäüng 5.1 Cå såí lỉûa chn • Lỉûa chn mä hçnh nhiãût âäüng thêch håüp cho mäüt ỉïng dủng củ thãø âọng mäüt vai tr ráút quan trng, nh hỉåíng låïn âãún âäü chênh xạc ca kãút qu mä phng • Mäùi phỉång phạp nhiãût âäüng cho phẹp tênh cạc thäng säú sau : - Hàòng säú cán bàòng pha K : thãø hiãûn sỉû phán bäú cáúu tỉí giỉỵa cạc pha åí âiãưu kiãûn cán bàòng - Enthapie ca cạc pha lng v pha håi : xạc âënh nàng lỉåüng cáưn thiãút âãø chuøn mäüt hãû tỉì trảng thại nhiãût âäüng ny sang trảng thại khạc - Enthapie ca cạc pha lng v pha håi : nhàòm phủc vủ viãûc tênh toạn cạc mạy nẹn, thiãút bë gin nåí v nàng lỉåüng tỉû do täúi thiãøu åí cạc thiãút bë phn ỉïng - Tè trng ca pha lng v pha håi : âãø tênh toạn quạ trçnh truưn nhiãût, tråí lỉûc v xạc âënh kêch thỉåïc thạp chỉng cáút • Âãø lỉûa chn mä hçnh nhiãût âäüng thêch håüp, nãn dỉûa vo cạc úu täú sau : - Bn cháút ca cạc âàûc trỉng nhiãût âäüng ca hãû nhỉ : Hàòng säú cán bàòng lng-håi (VLE : Vapor Liquid Equilibrium) ca cạc quạ trçnh chỉng cáút, cä âàûc hồûc bäúc håi, quạ trçnh trêch ly, . - Thnh pháưn ca häùn håüp - Phảm vi nhiãût âäü v ạp sút - Tênh sàón cọ ca cạc thäng säú hoảt âäüng ca cạc thiãút bë • Củ thãø, ta cọ thãø dỉûa vo så âäư sau : ThS. Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa 123doc.vn
