Bài giảng Computer-aided chemical engineering - Chương 8a: Thí dụ 1, Phân xưởng tách khí mê tan (Phần 1: Thiết bị phân tách pha)

Computer-Aided Chemical

Engineering

An Introduction to Process Simulation

- Phaàn meàm Pro/II^®-

C8a. Thí duï 1, Phaân xöôûng taùch khí meâ tan

(Phaàn 1: Thieát bò phaân taùch pha)

Muïc luïc

Moâ taû baøi toaùn

Böôùc 1: Taïo döïng baûn sô ñoà quaù trình (Thieát bò; Doøng)

Böôùc 2: Xaùc ñònh danh muïc caùc caáu töû

Böôùc 3: Xaùc ñònh Phöông phaùp nhieät ñoäng

Böôùc 4: Thieát laäp döõ lieäu ñoái vôùi Doøng

Böôùc 5: Thieát laäp döõ lieäu ñoái vôùi Thieát bò

Böôùc 6: Chaïy moâ phoûng; Raø soùat keát quaû moâ phoûng; Söû duïng coâng cuï

phím noùng Flash Hot-key (optional)

2

Moâ taû baøi toaùn

Thaùp phaân taùch khöû khí meâ tan ñöôïc söû duïng ñeå taùch khí meâ

tan trong doøng khí saûn phaåm trong moät phaân xöôûng khöû meâ

tan. Söï thay ñoåi trong caùc thieát bò quaù trình ôû ñaàu nguoàn gaây

ra söï dao ñoäng leân xuoáng ñoái vôùi thaønh phaàn doøng khí ñaàu

vaøo cuûa phaân xöôûng khöû meâ tan.

Vaán ñeà:

* Ñaûm baûo raèng thoâng soá kyõ thuaät veà ñoä tinh khieát cuûa saûn

phaåm daïng loûng ñöôïc duy trì.

* Söï thay ñoåi thaønh phaàn nhaäp lieäu naøy seõ aûnh höôûng ra sao

ñoái vôùi caùc yeáu toá sau:

- Nhieät taûi noài ñun cuûa thaùp phaân taùch khöû khí meâ tan.

- Söï khoâi phuïc aùp suaát treân doøng meâ tan saûn phaåm.

3

Baûn sô ñoà quaù trình cuûa nhaø maùy

khöû meâ tan

A.

4

Thoâng tin veà doøng nhaäp lieäu

A.

5

Phaàn 1: Thieát bò taùch pha

Ba thieát bò quaù trình – thieát bò phaân taùch pha, van aùp suaát chaát loûng, vaø

thieát bò giaõn khí – seõ ñöôïc moâ phoûng. Thaønh phaàn doøng nhaäp lieäu ñeán boàn

phaân taùch caân baèng pha (flash) gioáng nhö thaønh phaàn doøng nhaäp lieäu ñeán

thieát bò trao ñoåi nhieät khí-khí. Löu löôïng (m³/s): 8,0; Nhieät ñoä (^oF): -84; Aùp

suaát (psia): 587,7.

6

Böôùc 1: Taïo döïng baûn sô ñoà quaù trình

Môû moät baûn sô ñoà quaù trình môùi : File menu / New option.

Baûng coâng cuï (palette) di ñoäng PFD : cho pheùp theâm caùc Doøng vaø caùc

Thieát bò.

Taïo döïng baûn sô ñoà quaù trình: laàn löôït boá trí, saép ñaët töøng Thieát bò vaø

Doøng leân Sô ñoà PFD.

Thieát bò

Ñaët töøng Thieát bò leân Sô ñoà PFD baèng caùch click chuoät vaøo bieåu töôïng

töông öùng treân Baûng coâng cuï di ñoäng PFD vaø sau ñoù click chuoät laàn nöõa

vaøo vò trí treân Sô ñoà PFD nôi muoán ñaët Thieát bò.

Doøng

Click chuoät vaøo nuùt baám Streams treân Baûng coâng cuï. Baây giôø ta coù theå

theâm caùc Doøng vaøo sô ñoà quaù trình cuûa mình (chuù yù raèng con troû coù hình

daïng khaùc laø moät muõi teân keøm kyù töï S).

Theâm Doøng baèng caùch click chuoät laàn nöõa taïi ñieåm khôûi ñaàu cuûa Doøng (ñoù

laø moät coång ra cuûa thieát bò, hoaëc laø, ñoái vôùi doøng nhaäp lieäu töø beân ngoaøi,

phaàn coøn troáng treân Sô ñoà PFD), sau ñoù click chuoät laàn nöõa taïi ñieåm keát

7

thuùc cuûa Doøng. Tieáp tuïc cho ñeán khi moïi Doøng ñöôïc ñöa vaøo Sô ñoà PFD.

Taïo döïng baûn sô ñoà quaù trình

a

8

Sô ñoà PFD: Caùc Thieát bò

a

9

Sô ñoà PFD: Thieát bò vaø Doøng

Chuù yù: Moät caùch maëc ñònh, teân cuûa caùc Thieát bò vaø Doøng ñöôïc chöông trình

töï ñoäng gaùn, thí duï, S1 ñoái vôùi doøng nhaäp lieäu, F1 ñoái vôùi thieát bò thöù nhaát

10

laø boàn phaân taùch caân baèng pha (flash), vaø tieáp tuïc.

Böôùc 2: Xaùc ñònh danh muïc caùc caáu töû

Doøng nhaäp lieäu bao goàm caùc paraffins töø methane ñeán heptane, vaø ni tô.

Taát caû caùc caáu töû naøy ñeàu coù trong ngaân haøng döõ lieäu cuûa PRO/II.

1a. Click chuoät vaøo bieåu töôïng phaân töû benzene

treân thanh coâng cuï ñeå choïn caùc caáu töû, hay

trong oâ maøu ñoû

1b. Click chuoät vaøo chöõ Input treân ñænh maøn hình. Choïn cöûa soå nhaäp döõ

lieäu Component Selection baèng caùch click chuoät vaøo Component Selection…

option (H. 1).

2. Nhaäp caùc caáu töû trong quaù trình vaøo cöûa soå Component Selection xuaát

hieän treân maøn hình. Baét ñaàu töø vieäc nhaäp caáu töû thöù nhaát, ni tô, baèng caùch

ñaùnh vaøo teân caáu töû NITROGEN (H. 2).

3. Click chuoät vaøo nuùt baám Add -> ñeå di chuyeån caáu töû naøy vaøo danh muïc

caùc caáu töû ñaõ choïn (H. 3)

4. Laëp laïi hai böôùc treân ñaây ñoái vôùi caùc caáu töû khaùc ñaõ xaùc ñònh. Sau khi

caáu töû cuoái cuøng ñaõ ñöôïc theâm vaøo, ta coù: (H. 4).

5. Vì khoâng coù vuøng (field) bò vieàn ñoû, bieåu thò caùc muïc caàn boå sung, click

chuoät vaøo nuùt baám OK ñeå thoaùt khoûi cöûa soå naøy.

11

Hình 1: Choïn caùc caáu töû

a

12

Hình 2: Cöûa soå Component Selection

a

13

Hình 3: Cöûa soå Component Selection

a

14

Hình 4: Cöûa soå Component Selection

a

15

Böôùc 3: Xaùc ñònh Phöông phaùp nhieät ñoäng

Phöông phaùp ñöôïc choïn ñeå tính caùc giaù trò heä soá caân baèng pha K vaø

entanpy pha loûng vaø pha hôi laø phöông trình traïng thaùi baäc ba Peng-

Robinson, cho keát quaû toát ñoái vôùi caùc heä thoáng coù caùc caáu töû töông töï, thí

duï taát caû caùc paraffins.

1a. Click chuoät vaøo bieåu töôïng giaûn ñoà pha

trong oâ maøu ñoû treân

thanh coâng cuï ñeå choïn phöông phaùp nhieät ñoäng töø moät danh muïc caùc

phöông phaùp nhieät ñoäng phoå bieán, caùc moái töông quan toång quaùt, caùc

phöông phaùp veà ñoä hoaït ñoäng cuûa chaát loûng, caùc chöông trình ñaëc bieät,

caùc phöông phaùp do ngöôøi söû duïng ñöa vaøo hay caùc phöông phaùp veà

phöông trình traïng thaùi, hay

1b. Click chuoät vaøo chöõ Input treân ñænh maøn hình. Choïn cöûa soå

Thermodynamic Data baèng caùch click chuoät vaøo Thermodynamic Data…

option (H. 5).

Ñeå choïn moät heä nhieät ñoäng ñaõ xaùc ñònh tröôùc cuûa caùc phöông phaùp naèm

trong cöûa soå Thermodynamic Data : (a) Choïn Most Commonly Used option

trong danh muïc coù nhaõn Category; (b) Choïn heä nhieät ñoäng Peng-Robinson

töø hoäp danh muïc Primary Method (H. 6).

2. Click chuoät vaøo nuùt baám Add -> ñeå xaùc ñònh phöông phaùp tính toaùn

nhieät ñoäng ñoái vôùi heä ñang xeùt. (H. 7)

3. Click chuoät vaøo nuùt baám OK treân cöûa soå chính Thermodynamic Data. ₁₆

Hình 5: Xaùc ñònh Phöông phaùp nhieät ñoäng

a

17

Hình 6: Cöûa soå nhaäp döõ lieäu nhieät ñoäng

a

18

Hình 7: Cöûa soå nhaäp döõ lieäu nhieät ñoäng

ñaõ hoaøn taát

a

19

Böôùc 4: Thieát laäp döõ lieäu ñoái vôùi Doøng

Thieát laäp döõ lieäu ñoái vôùi Doøng vaø Thieát bò

Döõ lieäu caàn thieát ñoái vôùi moãi Doøng hay Thieát bò coù theå nhaäp vaøo baèng caùch

click đoâi (chuoät) vaøo moãi Doøng hay Thieát bò ñeå hieän ra cöûa soå chính veà

nhaäp döõ lieäu ñoái vôùi Doøng hay Thieát bò cuï theå ñang xeùt. Ta coù theå baét ñaàu

töø moät thieát bò baát kyø naøo ñoù.

Ñoái vôùi thí duï naøy, ñeå yù raèng ta chæ caàn nhaäp döõ lieäu ñoái vôùi doøng khí nhaäp

lieäu S1 (slide soá 5).

Döõ lieäu ñoái vôùi Doøng

Choïn S1 baèng caùch click ñoâi (chuoät) vaøo nhaõn nhaän dieän (identifier) coù

vieàn ñoû. Cöûa soå Stream Data seõ xuaát hieän (H. 8).

Moät caùch tuøy yù, ta coù theå nhaäp vaøo caùc kyù töï moâ taû FEED ñoái vôùi Doøng

ñang xeùt.

a. Ñeå nhaäp döõ lieäu veà löu löôïng vaø thaønh phaàn cuûa Doøng :

Click chuoät vaøo nuùt baám Flowrate and Composition . . .

Thieát laäp giaù trò ñoái vôùi löu löôïng toång cuûa Doøng baèng caùch click chuoät vaøo

nuùt baám radio Total Fluid Flowrate trong vuøng Fluid Flowrate Specification

vaø nhaäp giaù trò baèng 8 (H. 9).

Choïn thöù nguyeân laø m³/s cho theå tích cuûa khí baèng caùch click chuoät vaøo

20

nuùt baám UOM ñeå hieän ra cöûa soå Convert Unit of Measure (H. 10).