Download - [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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
9/42
Giao diện ban đầu
Các Case đã sử
dụng gần đây
Chỉ dùng cho môphỏng tháp chưng
Tạo Case thông thường
9
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
10/42
Simulation Basis Manager
Thiết lập cấu tử
Xuất nhập filelưu thành phần
Các Tab
10
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
11/42
Lựa chọn các cấu tử
11
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
12/42
Tạo cấu tử giả
Tạo cấu tử giả
12
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
13/42
Thiết lập tính chất của cấu tử giả
13
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
14/42
Lựa chọn Fluid Packages
Thiết lập hệnhiệt động
Xuất nhập file lưuhệ nhiệt động
14
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
17/42
Lựa chọn Hệ nhiệt động
Lựa chọn EOS
17
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
18/42
Thiết lập các phản ứng
Thiết lập
phản ứng
18
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
20/42
Thiết lập phản ứng
Hệ số tỷ lượng
20
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
21/42
Độ chuyển hóa
Độ chuyển hóa
21
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
22/42
Thiết lập đơn vị tínhTools/ Preferences/ Variabletab
22
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
23/42
Vào môi trường mô phỏng
Vào môi trường mô phỏng
23
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
24/42
Hysys Module Palette
24
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
26/42
General Reactor: Conversion
26
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
27/42
General Reactor: Conversion
27
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
28/42
General Reactor: Conversion
28
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
29/42
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
34/42
Hysys tính toán Mixer
Reactor Component
Splitter
TeeRecycle
Mixer
34
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
35/42
Hysys tính toán cho thiết bị phản ứng
Reactor ComponentSplitter
TeeRecycle
Mixer
35
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
36/42
Hysys tính toán component splitter
Reactor ComponentSplitter
TeeRecycle
Mixer
36
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
38/42
Thiết lập dòng vật liệu
38
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
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
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
40/42
Phase Envelope
40
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
41/42
Nhỡ tay đóng giao diện
41
-
8/18/2019 [1] Welcome to Process Design
42/42
Trở lại PFD
Có 3 cách:
• Bấm vào phím
• Bấm vào phím
• Bấm vào Tool PFD, chọn View
42