[1] welcome to process design

8/18/2019 [1] Welcome to Process Design

1/42

Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Welcome to

Process Design in C emical Engineering

1


2/42

Process Simulation

Mô phỏng quá trình hóa học là gì ?

Số liệu nào cần thiết cho quá trình mô phỏng?

Chương trình mô phỏng là gì?

Phương pháp mô phỏng một quá trình sử dụngcomputer (PC & Laptop)

Mục tiêu bài học:Hiểu rõ về mô phỏng và mô phỏng trong công nghệ hóahọc

Các phần mềm mô phỏng hiện nayBiết cách sử dụng phần mềm Hysys/UnisimSử dụng Hysys/Unisim để mô phỏng các thiết bị, quátrình chính

2


3/42

What is Chemical Process Simulation ?

Mô phỏng quá trình vận hành của một nhà máyhóa học, hoặc một quá trình chế biến sử dụngmô phỏng Steady State và Dynamic

Đã biết

Muốn biết

Water (100 kg/s, 1atm, 95oC

Ethanol+Water (50:50, 150 kg/s, 1atm, 83oC

Process

Unit

(Mixer)

Input-1

Input-2

Output

3


4/42

Các thông số chính(đãbiết&chưabiết)

Input streams:

o Áp suất (P)

o Nhiệt độ (T)

o Thành phần dòng (x)o Tổng lưu lượng (F)

Thông số thiết bị

o Trạng thái ổn định

o Được bảo ôn (q = 0)

o Không bị rò rỉ

Output stream

o Áp suất?

o Lưu lượng dòng tổngr?

o Lưu lượng dòng cấu tử?

o Thành phần cấu tử?o Nhiệt độ?

Phân tách pha

o Dòng vào và dòng ra

Thông số vật lý khác: độ nhớt,

tỷ trọng, … của các dòng

4


5/42

What did We do ?Cung cấp các thông tin:

thông số đầu vào

thông số thiết bị: trộn đoạn nhiệt, không rò rỉ,…

Sử dụng các mô hình toán học để mô tả toàn bộ quá trình

công nghệ: Thông tin chưa biết sử dụng MB, EB, VLE và so sánh các

property correlations

Mô phỏng quá trình hóa học (hỗn hợp ổn định)

Thực hiện mô phỏng: Thời gian thực hiện cần thiết

Các lỗi có thể mắc phải

Độ chính xác của kết quả nhận được

5


6/42

Quá trình mô phỏng sử dụng Hysys/Unisim

Hysys/Unisim là gì? Hysys/Unisim có thể làm gì?

Các công cụ trong Hysys/Unisim?

Cách sử dụng Hysys/Unisim?

Mục đích của bài giảng:

Mô phỏng được các quá trình trong công nghiệp

Các ứng dụng trong Hysys/Unisim, cách sử dụng, các module,các tiện ích

Biết cách sử dụng từng Module trong Hysys/Unisim

Sau khi mô phỏng sẽ nhận được sơ đồ công nghệ bằng Hysysvà kết quả mô phỏng rõ ràng

6


7/42

Advantages of Simulator

Giao diện đồ họa đẹp

Không phải lập trình

Sử dụng các gói property packages có sẵn giúptiết kiệm thời gian và công sức

Thu được nhiều kết quả có giá trị lớn

Có thể thực hiện nhiều chức năng

7


8/42

Hysys Modules

Steady State Dynamic

Chemico-Physical

Reactor (general, CSTR, PFR)Movers (Pump, compressor, expander, valve)Mixer Splitter (Tee)

Exchangers (Heater/ Cooler, S & T, LNG)Flash Drums (2-phase (VL), 3-phase (VLL))Separator (Component splitter, distiller, Absorber,Cyclone, Gas filter, Extractor)Pipe segment

Tank

Furnace Air Cooler

Logical

Set AdjustRecycleBalanceSpreadsheet

PIDController

8


9/42

Giao diện ban đầu

Các Case đã sử

dụng gần đây

Chỉ dùng cho môphỏng tháp chưng

Tạo Case thông thường

9


10/42

Simulation Basis Manager

Thiết lập cấu tử

Xuất nhập filelưu thành phần

Các Tab

10


11/42

Lựa chọn các cấu tử

11


12/42

Tạo cấu tử giả

Tạo cấu tử giả

12


13/42

Thiết lập tính chất của cấu tử giả

13


14/42

Lựa chọn Fluid Packages

Thiết lập hệnhiệt động

Xuất nhập file lưuhệ nhiệt động

14


15/42

Lựa chọn mô hình nhiệt động phù hợpđóng vai trò quan trọng tới độ chính xáckết quả mô phỏng

Các thông số xác định từ hệ nhiệt độngHằng số cân bằng pha KEnthanpi của pha lỏng và pha hơi

Entropy của pha lỏng và pha hơiTỷ trọng của pha lỏng và pha hơi

Lựa c ọn Fluid Packages

15


16/42

Các mô hình nhiệt động• Dạng theo phương pháp hiệu chỉnh (Generalized

Correlation Methods): GS, CS,IGS,…• Dạng phương trình trạng thái (Equation of StateMethods): SRK, PR, SRKS, BWRS,...

• Dạng theo hoạt độ (Liquid Activity Methods):NRTL, UNIQUAC,…

• Dạng đặc biệt (Special Packages): AMINE, ALCOHOL, SOUR,…

Cơ sở lựa chọn hệ nhiệt động:• Đặc trưng nhiệt động của hệ (hệ số K)• Thành phần hỗn hợp

• Phạm vi nhiệt độ áp suất• Tính sẵn có của các thông số của hệ

16


17/42

Lựa chọn Hệ nhiệt động

Lựa chọn EOS

17


18/42

Thiết lập các phản ứng

Thiết lập

phản ứng

18


19/42

CÁC DẠNG PHẢN ỨNG

• Conversion : phản ứng tính toán dựavào độ chuyển hóa

• Equilibium: phản ứng tính toán dựatrên hằng số cân bằng K

• Heterogeneous Catalytic• Kinetic: phản ứng tính toán dựa trênhằng số tốc độ phản ứng

• Simple Rate

19


20/42

Thiết lập phản ứng

Hệ số tỷ lượng

20


21/42

Độ chuyển hóa

Độ chuyển hóa

21


22/42

Thiết lập đơn vị tínhTools/ Preferences/ Variabletab

22


23/42

Vào môi trường mô phỏng

Vào môi trường mô phỏng

23


24/42

Hysys Module Palette

24


25/42

General Reactor

Dòng nguyên liệu, dòng sản phẩm Cung cấp P hoặc P của dòng sản phẩm

Thiết lập dòng năng lượng

Không đặt Q: phản ứng đoạn nhiệt Q cần thiết hoặc T của dòng sản phẩm

T phản ứng chính là T của dòng sản phẩm

Conversion: khi biết độ chuyển hoá Equilibrium: dung cho phản ứng Equilibrium

Gibbs: phản ứng Equilibrium25


26/42

General Reactor: Conversion

26


27/42


27


28/42


28


29/42


30/42

Hysys tính toán như thế nào?Mỗi Module trong Hysys là một chương trình tính toáncần thông số ban đầu (của dòng vào và thiết bị), trước khitính toán dòng ra cho module đó

Chỉ tính toán một module tại mỗi thời điểm

Ngay khi các thông số ban đầu được nhập vào cho module,Hysys sẽ tính toán cho module đó

A B CS1 S2 S3 S4 S5

A B CS1 S2 S3 S4 S5

If we specify S2 fully…(A unsolved) If we specify S4 fully

What will happen, if we specify S1 fully in the first (original) BFD? 30


31/42

Ví dụMột sơ đồ có dòng tuần hoàn đơn giản

Dòng đã biếtDòng chưa biết

Reaction A B

Reactor SeparationUnit

B

Purge

Unreacted A

”Recycle Loop”

Feed A

31


32/42

Xây dựng sơ đồ khối (BFD)

Đã biết các thông số của dòng Feed, nhưng Hysysvẫn chưa thể tính toán? Tại sao?

Làm thế nào để “kích hoạt” Hysys ?

Reaction A B

Reactor Separation

Unit

B

Purge

Unreacted A

”Recycle Loop”

Feed A

32


33/42

Sử dụng công cụ “Recycle”

Sử dụng công cụ Recycle

Dự đoán các thông số của dòng ra

Đã biết specs của Mixer, Hysys có thể tính gì?

Reactor Component

Splitter

TeeRecycle

Mixer

33


34/42

Hysys tính toán Mixer

Reactor Component

Splitter

TeeRecycle

Mixer

34


35/42

Hysys tính toán cho thiết bị phản ứng

Reactor ComponentSplitter

TeeRecycle

Mixer

35


36/42

Hysys tính toán component splitter

Reactor ComponentSplitter

TeeRecycle

Mixer

36


37/42

Hysys tính toán Tee

Recycle là công cụ không thực tế Làm thế nào để dòng trước và sau Recycle “giống”

nhau phụ thuộc vào suy đoán ban đầu Recycle sẽ có màu vàng

Reactor Component

Splitter

TeeRecycle

Mixer

37


38/42

Thiết lập dòng vật liệu

38


39/42

Composisions

Mol Frc. Mol Frc.

C1 0.330 iC5 0.069

C2 0.143 nC5 0.059

C3 0.101 nC6 0.078

iC4 0.098 C7+ 0.042

nC4 0.080

39


40/42

Phase Envelope

40


41/42

Nhỡ tay đóng giao diện

41


42/42

Trở lại PFD

Có 3 cách:

• Bấm vào phím

• Bấm vào phím

• Bấm vào Tool PFD, chọn View

42

[1] welcome to process design

Documents