ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Thiết kế mô phỏng thiết bị truyền khối

•
•
V
Vcoi Vit
1 of 49
Downloaded 189 times
MODULE 5 THIẾT KẾ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ TRUYỀN KHỐI
MỤC TIÊU  Cung cấp cho học SV cách thức sử dụng hysys để tính toán mô phỏng các loại thiết bị truyến khối như: tháp chưng cất, tháp hấp thụ…..  Cách cài đặt các thông số khi mô phỏng tháp.  Tính toán Shorcut tháp  Xác định vị trí đĩa nhạy cảm để kiểm soát nhiệt độ….
Phương pháp McCabe – Thiele: L Qc D R= L/D V Q • Xác định số đĩa thực tế: Số đĩa thực tế = Số đĩa lý thuyết/Hiệu suất đĩa. • Hiệu suất đĩa phụ thuộc vào loại đĩa và nằm trong khoảng từ 0.5 – 0.7
Phương pháp McCabe – Thiele: L Qc D R= L/D V Q • Xác định số đĩa thực tế: Số đĩa thực tế = Số đĩa lý thuyết/Hiệu suất đĩa. • Hiệu suất đĩa phụ thuộc vào loại đĩa và nằm trong khoảng từ 0.5 – 0.7
TÍNH TOÁN SHORT CUT CHO THÁP 1. Tính toán Shortcut cho tháp là tính toán số lượng đĩa lý thuyết tối thiểu của tháp chưng cất đề đạt được độ tinh khiết của sản phẩm đỉnh và đáy tháp. 2. Ngoài ra mô hình Short cut trong Hysys còn cho phép tính tỷ số hồi lưu tối thiểu, vị trí đĩa nhập liệu tối ưu…. 3. Để tính toán được Short Cut cần phải có các thông số sau:  Dòng nhập liệu được cho trước.  Độ tinh khiết (nồng độ cấu tử chính của sản phẩm đỉnh và đáy).  Áp suất làm việc của tháp.  Tỷ số hồi lưu đỉnh tháp.
CÁCH TÍNH SHORT CUT CHO THÁP 1. Truy cập vào mô hình Short cut Distillation. 2. Chọn Sản phẩm đỉnh là pha lỏng/hơi tại mục Top Product Phase. 3. Đặt tên cho dòng nhập liệu Inlet, dòng sản phẩm đỉnh, dòng sản phẩm đáy, dòng năng lượng của condenser và reboiler. 4. Xác định cấu tử chính của sản phẩm đỉnh và đáy.
CÁCH TÍNH SHORT CUT CHO THÁP  Nếu hệ chưng cất gồm 02 cấu tử thì:  Cấu tử chính của sản phẩm đỉnh => Cấu tử có nhiệt độ sôi cao nhất trong 02 cấu tử.  Cấu tử chính của sản đáy => Cấu tử có nhiệt độ sội thấp nhất trong 02 cấu tử.  Ví dụ: Khi chưng cất hỗn hợp glycol và nước  => Cấu tử chính của sản phẩm đỉnh và đáy sẽ là???
CÁCH TÍNH SHORT CUT CHO THÁP  Đối với việc chưng cất hệ đa cấu tử (VD: chưng cất dầu thô…) thì qui hệ đa cấu tử về hệ 02 cấu tử chính – Key component.  Heavy Key Component (Top): Cấu tử chính của sản phẩm đỉnh - là cấu tử có độ bay hơi thấp nhất (nhiệt độ sôi cao nhất) trong số các cấu tử đỉnh.  Light Key Component (Bottom): Cấu tử chính của sản phẩm đáy – Là cấu tử có độ bay hơi thấp nhất trong số cấu tử đáy.  Ví dụ: Cho hỗn hợp gồm Ethane, Propan, Iso –Butane, N-Butane, Iso-Pentane, N-Pentane và Hexane.  Giả sử dùng tháp Demethanizer để tách CH4 ra khỏi hỗn hợp trên thì các cấu tử chính của hệ là???  Nếu tách cả CH4 và C2H6 ra khỏi hỗn hợp bằng tháp Deethanizer => Xác định cấu tử chính của hệ.  Nếu tách C4- ra khỏi C5+ bằng tháp Debutanizer => cấu tử chính của hệ sẽ là.
CÁCH TÍNH SHORT CUT CHO THÁP  Chuyển đến mục Parameter trong Tab Design và nhập các thông tin sau:  Nhập nồng độ của cấu tử chính Light Key in Bottom và Heavy Key in Distilate tại mục Component.  Nhập áp suất của condenser và Reboiler: Nhập bằng cách nào???  Nhập tỷ số hồi lưu cho tháp chưng cất => không được nhập thấp hớn giá trị Minimum Reflux Ratio.  Vào thư mục Performance xem kết quả tính toán.
BÀI TẬP THỰC HÀNH • Cho thành phần khí như hình bên, biết tháp Debutanizer làm việc ở áp suất đỉnh tháp là 1150 Kpa. • Chênh áp qua Reboiler là 30 Kpa, Chênh áp qua condenser 20 Kpa. • Tỷ số hồi lưu lạnh – 1. • % mole cấu tử chính sản phẩm đỉnh và đáy 2%. • Dòng nhập liệu có P=1150 kpa, T=70 oC, Flow=115 m3/h 1. Tính short cut để tìm số đĩa lý thuyết và vị trí đĩa nạp liệu tối ưu. 2. Khảo sát sự phụ thuộc số đĩa lý thuyết, số đĩa thực tế khi tỷ lệ hồi lưu thay đổi từ 1 lên 2 (dùng công cụ Data book). Có nhận xét gì về sự thay đổi trên.
BÀI TẬP THỰC HÀNH • Cho thành phần khí như hình bên, biết tháp Debutanizer làm việc ở áp suất đỉnh tháp là 1150 Kpa. • Chênh áp qua Reboiler là 30 Kpa, Chênh áp qua condenser 20 Kpa. • Tỷ số hồi lưu lạnh – 1. • % mole cấu tử chính sản phẩm đỉnh và đáy 2%. • Dòng nhập liệu có P=1150 kpa, T=70 oC, Flow=115 m3/h 1. Tính short cut để tìm số đĩa lý thuyết và vị trí đĩa nạp liệu tối ưu. 2. Khảo sát sự phụ thuộc số đĩa lý thuyết khi tỷ lệ hồi lưu thay đổi từ 1 lên 2 (dùng công cụ Data book). Có nhận xét gì về sự thay đổi trên.
BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Tính short cut để tìm số đĩa lý thuyết và vị trí đĩa nạp liệu tối ưu.  Truy cập mô hình Short Cut calculation.  Khai báo tên: SP đỉnh/đáy, dòng năng lượng cond., reboiler.  Tại mục Parameter khai báo hệ cấu tử chính (2%).  Nhập áp suất reoboiler và condenser.  Nhập tỷ số hồi lưu.  Vào Tab Performance xem kết quả.
BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Khảo sát sự phụ thuộc số đĩa lý thuyết, đĩa thực tế khi tỷ lệ hồi lưu thay đổi từ 1 lên 2 (dùng công cụ Data book). Có nhận xét gì về sự thay đổi trên.  Dung công cụ Databook: Vào Tool => Databook  Tại mục Variables =>Insert => Object chọn thiết bị short Cut => add các thông số sau: Tỷ lệ hồi lưu (External reflux), Minimum Trays, Actual Trays.  Thực hiện khảo sát theo một trong 02 cách:  Sử dụng Data Recorder.  Sử dụng Case study:  Vào Tab Case study nhấn add để tạo ra một case study mới.  Chọn thông số Independent là External reflux.  Chọn các thông số còn lại dependent.  Nhấn chọn view => Khai báo giới hạn trên/dưới và bước nhảy của thông số Independent.  Nhấn Start để chạy => Nhấn Tab Results để xem kết quả.
CÁC MÔ HÌNH THIẾT BỊ TRUYỀN KHỐI TRONG HYSYS Hysys cung cấp các mô hình chuẩn sau đây của quá trình truyền khối:  Absorber: Tháp hấp thụ => Nguyên lý làm việc???  Reboiler Absorber: Tháp hấp phụ có thiết bị gia nhiệt đáy tháp.  Refluxed Absorber: Tháp Hấp thụ có hồi lưu đỉnh tháp.  Distillation: Tháp chưng cất  Liquid – Liquid Extractor: Tháp trích ly.  Three Phase Distillation: Tháp chưng cất 3 pha
MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ Absorber: Tháp hấp thụ số bậc tự do = 0 Khi mô phỏng nếu biết trước thành phần, Nhiệt độ, áp suất dòng nhập liệu và áp suất đỉnh/đáy tháp => Hysys sẽ tự tính toán các thông số còn lại như: Nhiệt độ đỉnh/đáy, Thành phần/lưu lượng dòng đỉnh/đáy. Độ tinh khiến sản phẩm đỉnh/đáy không điều chỉnh được.
MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ Truy cập mô hình Absorber. Tại màn hình Column Input Expert khai báo cáo thông tin sau: 1. Đặt tên cho thiết bị 2. Đặt tên cho dòng Top stage Inlet, Botton stage Inlet và dòng OVHD vapor Outlet, Bottom Liquid Outlet. Dòng vào thân tháp (Optional Inlet Stream) có thể có hoặc không có. 3. Nhập số đĩa tháp. 4. Khai báo xong nhấn Next 5. Khai báo Top Pressure và Bottom Pressure với điều kiện chênh áp qua mỗi đĩa tháp < 5 kpa. 6. Nhấn Next => Khai báo nhiệt độ đỉnh/đáy tháp nếu biết. 7. Nhấn Done để vào màn hình chính của tháp. 8. Tại màn hình chính của tháp có thể thay đổi áp suất, số đĩa,… 9. Vào mục Parameter mục Efficency để khai báo hiệu suất làm việc của đĩa nếu biết => Efficency là gì, xác định như thế nào??? 10. Sau khi thực hiện các mục 8,9nếu nhấn Run để hysys tính toán lại kết quả.
Hiệu suất làm việc của tháp. COLUMN TYPE TYPICAL ACTUAL TRAYS TYPICAL EFFICIENCY, ABSORBER/STRIPPER SIDE STRIPPER(STEAM) SIDE STRIPPER(REB) REBOILED ABSORBER DEETHANIZER DEPROPANIZER DEBUTANIZER NAPHTHA SPLITTER (STABILIZER) C2 SPLITTER C3 SPLITTER C4 SPLITTER AMINE CONTACTOR AMINE ABSORBER CRUDE COLUMN 15 – 25 4 – 6 6 – 8 25 – 40 30 – 35 35 – 40 38 – 45 30 – 35 110 – 130 200 – 250 70 – 80 20 – 24 20 – 24 35 – 45 20 – 30 ( 2) (3 – 4) 45 – 55 65 – 70 70 – 80 85 – 90 70 – 75 95 – 100 95 – 100 85 – 90 ( 4 – 5) ( 9 – 12 ) ABOUT 50 – 55
BÀI TẬP THỰC HÀNH Mô phỏng tháp hấp phụ với các thông tin sau: Áp suất đỉnh tháp 3350 kpa Chênh áp qua tháp 50 Kpa. Số lượng đĩa tháp: 12 đĩa. Hiệu suất làm việc của tháp 85%. Dòng vào đỉnh: P=3350 kpa, T=-60 oC, Flow = 3344 kgmol/h. Dòng vào đáy: P=3400 kpa, T=- 10 oC, Flow = 140.000 Nm3/h. Thành phần dòng nhập liệu đỉnh/đáy như nhau. Khảo sát sự thay đổi thành phần Propane trong sản phẩm đỉnh tháp vào nhiệt độ dòng vào đỉnh tháp trong khoảng từ -70 đến – 35 0C
MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ CÓ THIẾT BỊ GIA NHIỆT ĐÁY THÁP Reboiler Absorber: Tháp hấp thụ có thiết bị gia nhiệt đáy tháp, Reboiler phân tách dòng nhập liệu thành 02 phần khí và lỏng => số bậc tự do = 1. Các thông số cài đặt: Qr. Boilup ratio V/B. Rates of B or D. Xd hoặc Xb.
MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ CÓ THIẾT BỊ GIA NHIỆT ĐÁY THÁP Truy cập mô hình Reboiler Absorber. Tại màn hình Column Input Expert khai báo cáo thông tin sau: 1. Đặt tên cho thiết bị 2. Đặt tên cho dòng Top stage Inlet, dòng OVHD vapor Outlet, Bottom Liquid Outlet. Dòng vào thân tháp (Optional Inlet Stream) có thể có hoặc không có. Nếu có cần chọn vị trí đĩa nạp liệu. Sau đó đặt tên dòng năng lượng. 3. Tại mục Top Stag Reflux chọn Liquid Inlet hoặc Pump-around 4. Nhập số đĩa tháp. 5. Khai báo xong nhấn Next 6. Khai báo Top Pressure và Reboiler Pressure với điều kiện chênh áp qua mỗi đĩa tháp < 5 kpa, chênh áp qua reboiler < 10 Kpa.
MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ CÓ THIẾT BỊ GIA NHIỆT ĐÁY THÁP 8. Nhấn Next => Khai báo tỷ số hồi lưu nóng Boilup Ratio nếu biết.. 9. Nhấn Done để vào màn hình chính của tháp. 10. Tại màn hình chính của tháp có thể thay đổi áp suất, số đĩa,… 11. Vào mục Parameter mục Efficency để khai báo hiệu suất làm việc của đĩa nếu biết 12. Vào Tab Spec mục Design để cài đặt một trong 04 thông số vừa nêu 13. Sau khi thực hiện xong nhấn Run để hysys tính toán lại kết quả.
BÀI TẬP THỰC HÀNH 1.Mô phỏng tháp hấp phụ có reboiler với các thông số sau: Áp suất đỉnh tháp 2750 kpa Chênh áp qua tháp 20 Kpa. Chênh áp qua reboiler 20 Kpa Số lượng đĩa tháp: 32 đĩa. Nhiệt độ đáy tháp: 85 oC. Hiệu suất làm việc của tháp 75%. Dòng vào đỉnh: P=2800 kpa, T=-15oC, Flow = 4015 kgmol/h. Dòng vào đĩa 16: P=2770kpa, T=50 oC, Flow = 200 kgmol/g Thành phần dòng nhập liệu đỉnh đĩa 16 như đính kèm. 2. Xác định nhiệt độ đáy tháp để thành phần Ethane tại sản phẩm đáy là 2%mol. 3. Xác định nhiệt độ đỉnh/đáy tháp, thành phần Ethane tại SP đáy nếu tăng Boilup Ratio lên 1.2 lần so với thiết kế
MÔ PHỎNG THÁP HẬP THỤ CÓ THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ĐỈNH THÁP Refluxed Absorber: Tháp hấp thụ có có hồi lưu đỉnh tháp. Nếu thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp là loại ngưng tụ hoàn toàn – Total condenser => số bậc tự do = 1. Các thông số cài đặt:  Qc.  Reflux ratio L/D hoặc lưu lượng dòng hồi lưu.  Rates of B or D.  Xd hoặc Xb…
MÔ PHỎNG THÁP HẬP THỤ CÓ THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ĐỈNH THÁP Nếu thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp là loại ngưng tụ một phần => số bậc tự do = 2. Các thông số cài đặt => Sản phẩm đỉnh cả khí và lỏng => ngoài các thông số vưa nêu cần thêm 01 thông số khác: Lưu lượng qua hơi/lỏng đỉnh tháp. Nế thiết bị ngưng tụ là dàng Full reflux => Số bặc tự do là 01 thông số cài đặt như trường hợp Total condenser nhưng sản phẩm đỉnh là pha khí
BÀI TẬP THỰC HÀNH 1.Mô phỏng tháp hấp phụ có Reflux với các thông số sau với các thông số sau: Áp suất tại condenser 2750 kpa Chênh áp qua tháp 20 Kpa. Chênh áp qua condenser 20 Kpa Số lượng đĩa tháp: 30 đĩa. Thành phần C3 trong sản phẩm khí đỉnh tháp là 1%. Hiệu suất làm việc của tháp 75%. Dòng vào đỉnh: P=2800 kpa, T=-15oC, Flow = 4015 kgmol/h. Dòng vào đĩa 12: P=2770kpa, T=50 oC, Flow = 200 kgmol/g Thành phần dòng nhập liệu đỉnh và đĩa 11 như đính kèm. 2. Khảo sát sự phụ thuộc của thành phần C3 trong sản phẩm khí đỉnh tháp khi tỷ số hồi lưu thay đổi từ 1+2.
MÔ PHỎNG THÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN Distillation: Tháp chưng cất phân đoạn. Ngưng tụ hoàn toàn: Số bậc tự do = 2. Các thông số thường cài đặt: Tỷ số hồi lưu và Xd hoặc Tỷ số hồi lưu và Xb hoặc Xd và Xb. Ngưng tụ 1 phần: Số bậc tự do = 3. Các thông số nào cần cài đặt: Lưu lượng pha khí và 02 thông số sau: Tỷ số hồi lưu và Xd, Tỷ số hồi lưu và XB, Xd và Xb
MÔ PHỎNG THÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN Truy cập mô hình Distillation column. Tại màn hình Column Input Expert khai báo cáo thông tin sau: 1. Tên cho thiết bị 2. Tên dòng nhập liệu, Số lượng đĩa tháp, vị trí đĩa nạp liệu. 3. Tên Condenser và Tên Reboiler. 4. Tên cho sản phẩm đáy 5. Chọn một trong 03 loại Condenser sau: Total, partial hoặc full refl.  Nếu chọn Total Condenser => Tên cho sản phẩm đỉnh (pha lỏng).  Nếu chọn Partial condenser => Tên cho 02 sản phẩm đỉnh là lỏng và khí.  Nếu chọn Full Refl => Tên cho sản phẩm đỉnh (pha khí).
MÔ PHỎNG THÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN 6. Khai báo xong nhấn Next => Nhập áp suất vận hành của Condenser tại mục Condenser Pressure => Nhập chênh áp qua condenser tại Condenser Pressure drop => Nhập Áp suất Reboiler.  Áp suất condenser xác định như thế nào???  Chênh áp condenser nhập bao nhiêu???  Chênh áp qua Reboiler nhập bao nhiêu??? 7. Nhấn Next => Nhập các nhiệt độ sau nếu biết:  Condenser Temperature Estimate  Top Temperature Estimate.  Reboiler Temperature Estimate.  Mục đích nhập để làm gì ???
MÔ PHỎNG THÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN 8. Tiếp tục nhấn Next. 9. Nhấn Done để kết thúc. 10. Vào Tab Design mục Spec nhập 02 trong số 28 thông số cần cài đặt cho tháp để tính toán tháp. Thông thường nhập 02 trong số các thông số sau:  Tỷ số hồi lưu nóng  Tỷ số hồi lưu lạnh.  Nhiệt độ đỉnh  Nhiệt độ đáy  Độ tinh khiết sản phẩm đỉnh  Độ tinh khiết sản phẩm đáy
COLUMN SIZING 1. Hysys chứa thanh công cụ Tray Sizing Utility cho phép tính toán nhanh các thông số về cơ học của tháp chưng cất:  Đường kính tháp  Chiều cao ống chảy chuyền  Chiều cao tháp  Flooding… 2. Đối với thanh công cụ Tray Sizing có 02 chế độ tính toán: - Tính toán Sizing: Thiết kế ban đầu - Tính toán Rating: đánh giá thiết bị căn cứ trên cơ sở đường kính tháp và cấu trúc đĩa chưng cất.
COLUMN SIZING  Hysys chứa thanh công cụ Tray Sizing Utility cho phép tính toán nhanh các thông số về cơ học của tháp chưng cất:  Đường kính tháp  Chiều cao ống chảy chuyền  Flooding…  Cách truy cập vào mô hình Tray Sizing Utility: TOOL/UTILITY/TRAY SIZING/ADD UTILITY
COLUMN SIZING 1. Cách truy cập vào mô hình Tray Sizing Utility: TOOL/UTILITY/TRAY SIZING/ADD UTILITY
COLUMN SIZING 2. Khai báo tên thiết bị cần tính 3. Nhấn chọn Add section nếu muốn tính riêng cho từng phần chưng, phần luyện, phần cất. 3. Khai báo vị trí của đĩa bắt đầu và đĩa kết thúc của từng phần tương ứng. 4. Chọn cấu trúc bên trong tháp tại mục Internal.
COLUMN SIZING 4. Chọn cấu trúc bên trong tháp tại mục Internal: - Đĩa mâm van - Đĩa lỗ - Loại Packed - Chimney tray…
COLUMN SIZING 5. Nếu tính toán thiết kế ban đầu thì nhập các thông tin sau tại mục Spec (Design Mode):
COLUMN SIZING 6. Trên cơ sở các số liệu nhập phần mềm sẽ tính toán các thông số như: đường kính tháp, chênh áp qua tháp, số paths, tại Tab Performance
COLUMN SIZING 5. Nếu tính toán Rating thì nhập các thông tin sau tại mục Spec (Rating mode):
BÀI TẬP THỰC HÀNH Cho tháp chưng cất phân đoạn sau:  Loại Condenser – Ngưng tụ hoàn toàn.  Sản phẩm đỉnh là hỗn hợp Propane và Butane có chứa IC5 – 2%.  Thành phần Iso Butane trong SP đáy 2%.  Tháp có 30 đĩa, hiệu suất làm việc 82%.  Áp suất làm việc tại đỉnh tháp – 1100 Kpa.  Chênh áp qua Condenser – 20 Kpa.  Chênh áp qua mỗi đĩa tháp là 0.05 Kpa.  Chênh áp qua reboiler là 30 Kpa.  Dòng nhập liệu có T=70 oC, Flow = 95 m3/h, P = 1115 kpa.
BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Mô phỏng tháp chưng cất nêu trên. 2. Nếu Tỷ số hồi lưu lạnh 1.5, tính độ nồng độ Iso-Butane trong sản phẩm đáy và tỷ số hồi lưu nóng. 3. Xác định lượng Pentan bị mất ra sản phẩm đỉnh và lượng Butane mất ra sản phẩm đáy nếu Nhiệt độ đỉnh tháp là 60 oC và đáy là 115 0C. 4. Làm thế nào để tăng được nhiệt độ đỉnh và đáy tháp?
BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Vào trường mô phỏng: Hệ cấu tử và Phương trình PR 2. Truy cập mô hình Distillation column. 3. Đặc tên dòng nhập liệu, tên sản phẩm đỉnh, đáy tên dòng năng lượng cond và Reboiler: Feed, Top Prod, Bot. Prod, Qcond, Qreb. 4. Tại mục Connection của Tab design chọn:  Condenser: Total  Number of stages: Nhập số đĩa tháp: 30  Stage numbering: Topdown 4. Nhấn Next và nhập các thông tin sau:  Condenser pressure  Reboiler Pressure  Condenser pressure drop  Reboiler pressure drop 5. Tiếp tục nhấn Next => Done.
BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Lưu ý nhập thông tin cho dòng đầu vào. 2. Cài đặt Spec cho tháp:  Iso Butan trong đáy tháp:  Vào mục Spec trong Tab Desing: Add => Column Component Fraction => Name: IC4 In Bottom, Stage: Reboiler, Flow basic: Molar Fraction, Phase: Liquid, Spec Value: 2% mol, Component: Iso-Butan.  Iso Pentan trong đỉnh SP đỉnh tháp:  Vào mục Spec trong Tab Desing: Add => Column Component Fraction => Name: C5 In Top, Stage: Condenser, Flow basic: Molar Fraction, Phase: Liquid, Spec Value: 2% mol, Component: Iso- Pentan. 3. Nhập hiệu suất làm việc cho tháp: Vào Tab Parameter/Efficiencies, chọn Hiệu suất toàn phần và nhập 0.82
BÀI TẬP THỰC HÀNH 2. Nếu Tỷ số nồi lưu lạnh là 1.5:  Xóa cài đặt Iso-butan.  Tỷ số hồi lưu lạnh: Vào mục Spec trong Tab Desing: Add => Column Reflux Ratio => Name: Ty so hoi luu lanh => Stage: Condenser , Basic: Molar, Spec value: 1.5
BÀI TẬP THỰC HÀNH 3. Xác định lượng Pentan bị mất ra sản phẩm đỉnh và lượng Butane mất ra sản phẩm đáy nếu Nhiệt độ đỉnh tháp là 60 oC và đáy là 115 0C.  Xóa Spec C5 trong SP đỉnh và C4 trong SP đáy  Cài đặt nhiệt độ đỉnh/đáy:  Vào mục Spec trong Tab Desing: Add => Column Temperature => Name: Nhiệt độ đỉnh/đáy => Stage: 1/30, Spec Value: 50/115 oC. 4. Câu hỏi làm thêm:  Nếu đĩa nạp liệu là 20 thì nhập như thế nào  Làm thế nào để tăng được nhiệt độ đỉnh và đáy tháp?  Khảo sát thay đổi tỷ số hồi lưu lạnh trong khoảng từ 0.7 – 1.5  Xem profile nhiệt độ, áp suất lưu lượng  Cách xem các thông số T đỉnh/đáy, Tỷ số hồi lưu, lưu lượng SP…
CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP
CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP Cho sơ đồ công nghệ như hình vẽ đính kèm. Các dữ liệu đầu vào như sau: Thông số Dòng ExpFeed TopFeed BotFeed T (oC) 45 -60 - P (barg) 109 35 35 Flow(sm3/h) 160000 80000 - % theo thể tích chất lỏng CCHH44 7755..000000%% -- C2H6 12.000% - C3H8 7.000% - I-C4H10 2.000% - N-C4H10 2.000% - I-C5H12 0.500% - N-C5H12 0.500% - C6H14 0.500% - C7+ 0.500% - Lưu ý: C7+ Có nhiệt độ sôi trung bình là 110 oC.
CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP Các thông số thiết kế như sau: Công của máy nén bằng công của Turbo giãn nỡ  Áp suất dòng đầu ra van V-100 là 28.0 barg. Áp suất dòng đầu ra van V-101 là 10.5 barg. Các thông số vận hành tháp Absorber: Số đĩa P đỉnh P đáy Hiệu suất DeltaP đĩa - Barg Barg % kpa/đĩa 12 - Bằng áp suất đầu ra Expander 55 1
CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP Các thông số vận hành tháp Reboiler Absorber: Số đĩa P đỉnh P reboiler Hiệu suất DeltaP Reboiler T đáy -- BBaarrgg BBaarrgg %% kkppaa//đđĩĩaa ooCC 32 26.7 27.0 67 20 100
CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP Các thông số vận hành tháp Stabilizer: Sản phẩm đỉnh tháp ngưng tụ hoàn toàn. Thông số Đơn vị Giá trị Cách đánh số đĩa Từ trên xuống dưới. Số đĩa - 30 P cond Barg 10 PP rreebbooiilleerr BBaarrgg -- Hiệu suất % 70 DeltaP Condensor kpa 10 DeltaP Reboiler kpa 10 Chênh áp qua tháp kpa 10 % C5 trong SP đỉnh % mole 2% Tỷ số hồi lưu lạnh - 0.6 Vị trí đĩa nạp liệu - 14
CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP 1. Mô phỏng sơ đồ công nghệ nêu trên, từ đó xác định cần bằng vật chất sản phẩm đầu vào ra của quá trình (thể hiện bảng tính như sau): Thông số Tên dòng TopFeed ExpFeed Sales Gas OffGas LPG Naphta Tone/day ? ? ? ? ? ? ? 2. Điều chỉnh áp suất đầu ra Expander sao cho áp suất dòng Sales Gas đạt 52 barg. 3. Thành phần Etane trong sản phẩm LPG phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành đáy tháp Reboiler Absorber. Điều chỉnh nhiệt độ vận hành đáy tháp Reboiler Absorber để hàm lượng Etan trong LPG đạt 2%. 4. Giả sử sản phẩm LPG có giá thành cao hơn sản phẩm Naphta, xác định tỷ số hồi lưu đỉnh tháp sao cho hiệu quả thu hồi LPG là tối đa.

More Related Content

Thiết kế mô phỏng thiết bị truyền khối

  • 1. MODULE 5 THIẾT KẾ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ TRUYỀN KHỐI
  • 2. MỤC TIÊU  Cung cấp cho học SV cách thức sử dụng hysys để tính toán mô phỏng các loại thiết bị truyến khối như: tháp chưng cất, tháp hấp thụ…..  Cách cài đặt các thông số khi mô phỏng tháp.  Tính toán Shorcut tháp  Xác định vị trí đĩa nhạy cảm để kiểm soát nhiệt độ….
  • 3. Phương pháp McCabe – Thiele: L Qc D R= L/D V Q • Xác định số đĩa thực tế: Số đĩa thực tế = Số đĩa lý thuyết/Hiệu suất đĩa. • Hiệu suất đĩa phụ thuộc vào loại đĩa và nằm trong khoảng từ 0.5 – 0.7
  • 4. Phương pháp McCabe – Thiele: L Qc D R= L/D V Q • Xác định số đĩa thực tế: Số đĩa thực tế = Số đĩa lý thuyết/Hiệu suất đĩa. • Hiệu suất đĩa phụ thuộc vào loại đĩa và nằm trong khoảng từ 0.5 – 0.7
  • 5. TÍNH TOÁN SHORT CUT CHO THÁP 1. Tính toán Shortcut cho tháp là tính toán số lượng đĩa lý thuyết tối thiểu của tháp chưng cất đề đạt được độ tinh khiết của sản phẩm đỉnh và đáy tháp. 2. Ngoài ra mô hình Short cut trong Hysys còn cho phép tính tỷ số hồi lưu tối thiểu, vị trí đĩa nhập liệu tối ưu…. 3. Để tính toán được Short Cut cần phải có các thông số sau:  Dòng nhập liệu được cho trước.  Độ tinh khiết (nồng độ cấu tử chính của sản phẩm đỉnh và đáy).  Áp suất làm việc của tháp.  Tỷ số hồi lưu đỉnh tháp.
  • 6. CÁCH TÍNH SHORT CUT CHO THÁP 1. Truy cập vào mô hình Short cut Distillation. 2. Chọn Sản phẩm đỉnh là pha lỏng/hơi tại mục Top Product Phase. 3. Đặt tên cho dòng nhập liệu Inlet, dòng sản phẩm đỉnh, dòng sản phẩm đáy, dòng năng lượng của condenser và reboiler. 4. Xác định cấu tử chính của sản phẩm đỉnh và đáy.
  • 7. CÁCH TÍNH SHORT CUT CHO THÁP  Nếu hệ chưng cất gồm 02 cấu tử thì:  Cấu tử chính của sản phẩm đỉnh => Cấu tử có nhiệt độ sôi cao nhất trong 02 cấu tử.  Cấu tử chính của sản đáy => Cấu tử có nhiệt độ sội thấp nhất trong 02 cấu tử.  Ví dụ: Khi chưng cất hỗn hợp glycol và nước  => Cấu tử chính của sản phẩm đỉnh và đáy sẽ là???
  • 8. CÁCH TÍNH SHORT CUT CHO THÁP  Đối với việc chưng cất hệ đa cấu tử (VD: chưng cất dầu thô…) thì qui hệ đa cấu tử về hệ 02 cấu tử chính – Key component.  Heavy Key Component (Top): Cấu tử chính của sản phẩm đỉnh - là cấu tử có độ bay hơi thấp nhất (nhiệt độ sôi cao nhất) trong số các cấu tử đỉnh.  Light Key Component (Bottom): Cấu tử chính của sản phẩm đáy – Là cấu tử có độ bay hơi thấp nhất trong số cấu tử đáy.  Ví dụ: Cho hỗn hợp gồm Ethane, Propan, Iso –Butane, N-Butane, Iso-Pentane, N-Pentane và Hexane.  Giả sử dùng tháp Demethanizer để tách CH4 ra khỏi hỗn hợp trên thì các cấu tử chính của hệ là???  Nếu tách cả CH4 và C2H6 ra khỏi hỗn hợp bằng tháp Deethanizer => Xác định cấu tử chính của hệ.  Nếu tách C4- ra khỏi C5+ bằng tháp Debutanizer => cấu tử chính của hệ sẽ là.
  • 9. CÁCH TÍNH SHORT CUT CHO THÁP  Chuyển đến mục Parameter trong Tab Design và nhập các thông tin sau:  Nhập nồng độ của cấu tử chính Light Key in Bottom và Heavy Key in Distilate tại mục Component.  Nhập áp suất của condenser và Reboiler: Nhập bằng cách nào???  Nhập tỷ số hồi lưu cho tháp chưng cất => không được nhập thấp hớn giá trị Minimum Reflux Ratio.  Vào thư mục Performance xem kết quả tính toán.
  • 10. BÀI TẬP THỰC HÀNH • Cho thành phần khí như hình bên, biết tháp Debutanizer làm việc ở áp suất đỉnh tháp là 1150 Kpa. • Chênh áp qua Reboiler là 30 Kpa, Chênh áp qua condenser 20 Kpa. • Tỷ số hồi lưu lạnh – 1. • % mole cấu tử chính sản phẩm đỉnh và đáy 2%. • Dòng nhập liệu có P=1150 kpa, T=70 oC, Flow=115 m3/h 1. Tính short cut để tìm số đĩa lý thuyết và vị trí đĩa nạp liệu tối ưu. 2. Khảo sát sự phụ thuộc số đĩa lý thuyết, số đĩa thực tế khi tỷ lệ hồi lưu thay đổi từ 1 lên 2 (dùng công cụ Data book). Có nhận xét gì về sự thay đổi trên.
  • 11. BÀI TẬP THỰC HÀNH • Cho thành phần khí như hình bên, biết tháp Debutanizer làm việc ở áp suất đỉnh tháp là 1150 Kpa. • Chênh áp qua Reboiler là 30 Kpa, Chênh áp qua condenser 20 Kpa. • Tỷ số hồi lưu lạnh – 1. • % mole cấu tử chính sản phẩm đỉnh và đáy 2%. • Dòng nhập liệu có P=1150 kpa, T=70 oC, Flow=115 m3/h 1. Tính short cut để tìm số đĩa lý thuyết và vị trí đĩa nạp liệu tối ưu. 2. Khảo sát sự phụ thuộc số đĩa lý thuyết khi tỷ lệ hồi lưu thay đổi từ 1 lên 2 (dùng công cụ Data book). Có nhận xét gì về sự thay đổi trên.
  • 12. BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Tính short cut để tìm số đĩa lý thuyết và vị trí đĩa nạp liệu tối ưu.  Truy cập mô hình Short Cut calculation.  Khai báo tên: SP đỉnh/đáy, dòng năng lượng cond., reboiler.  Tại mục Parameter khai báo hệ cấu tử chính (2%).  Nhập áp suất reoboiler và condenser.  Nhập tỷ số hồi lưu.  Vào Tab Performance xem kết quả.
  • 13. BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Khảo sát sự phụ thuộc số đĩa lý thuyết, đĩa thực tế khi tỷ lệ hồi lưu thay đổi từ 1 lên 2 (dùng công cụ Data book). Có nhận xét gì về sự thay đổi trên.  Dung công cụ Databook: Vào Tool => Databook  Tại mục Variables =>Insert => Object chọn thiết bị short Cut => add các thông số sau: Tỷ lệ hồi lưu (External reflux), Minimum Trays, Actual Trays.  Thực hiện khảo sát theo một trong 02 cách:  Sử dụng Data Recorder.  Sử dụng Case study:  Vào Tab Case study nhấn add để tạo ra một case study mới.  Chọn thông số Independent là External reflux.  Chọn các thông số còn lại dependent.  Nhấn chọn view => Khai báo giới hạn trên/dưới và bước nhảy của thông số Independent.  Nhấn Start để chạy => Nhấn Tab Results để xem kết quả.
  • 14. CÁC MÔ HÌNH THIẾT BỊ TRUYỀN KHỐI TRONG HYSYS Hysys cung cấp các mô hình chuẩn sau đây của quá trình truyền khối:  Absorber: Tháp hấp thụ => Nguyên lý làm việc???  Reboiler Absorber: Tháp hấp phụ có thiết bị gia nhiệt đáy tháp.  Refluxed Absorber: Tháp Hấp thụ có hồi lưu đỉnh tháp.  Distillation: Tháp chưng cất  Liquid – Liquid Extractor: Tháp trích ly.  Three Phase Distillation: Tháp chưng cất 3 pha
  • 15. MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ Absorber: Tháp hấp thụ số bậc tự do = 0 Khi mô phỏng nếu biết trước thành phần, Nhiệt độ, áp suất dòng nhập liệu và áp suất đỉnh/đáy tháp => Hysys sẽ tự tính toán các thông số còn lại như: Nhiệt độ đỉnh/đáy, Thành phần/lưu lượng dòng đỉnh/đáy. Độ tinh khiến sản phẩm đỉnh/đáy không điều chỉnh được.
  • 16. MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ Truy cập mô hình Absorber. Tại màn hình Column Input Expert khai báo cáo thông tin sau: 1. Đặt tên cho thiết bị 2. Đặt tên cho dòng Top stage Inlet, Botton stage Inlet và dòng OVHD vapor Outlet, Bottom Liquid Outlet. Dòng vào thân tháp (Optional Inlet Stream) có thể có hoặc không có. 3. Nhập số đĩa tháp. 4. Khai báo xong nhấn Next 5. Khai báo Top Pressure và Bottom Pressure với điều kiện chênh áp qua mỗi đĩa tháp < 5 kpa. 6. Nhấn Next => Khai báo nhiệt độ đỉnh/đáy tháp nếu biết. 7. Nhấn Done để vào màn hình chính của tháp. 8. Tại màn hình chính của tháp có thể thay đổi áp suất, số đĩa,… 9. Vào mục Parameter mục Efficency để khai báo hiệu suất làm việc của đĩa nếu biết => Efficency là gì, xác định như thế nào??? 10. Sau khi thực hiện các mục 8,9nếu nhấn Run để hysys tính toán lại kết quả.
  • 17. Hiệu suất làm việc của tháp. COLUMN TYPE TYPICAL ACTUAL TRAYS TYPICAL EFFICIENCY, ABSORBER/STRIPPER SIDE STRIPPER(STEAM) SIDE STRIPPER(REB) REBOILED ABSORBER DEETHANIZER DEPROPANIZER DEBUTANIZER NAPHTHA SPLITTER (STABILIZER) C2 SPLITTER C3 SPLITTER C4 SPLITTER AMINE CONTACTOR AMINE ABSORBER CRUDE COLUMN 15 – 25 4 – 6 6 – 8 25 – 40 30 – 35 35 – 40 38 – 45 30 – 35 110 – 130 200 – 250 70 – 80 20 – 24 20 – 24 35 – 45 20 – 30 ( 2) (3 – 4) 45 – 55 65 – 70 70 – 80 85 – 90 70 – 75 95 – 100 95 – 100 85 – 90 ( 4 – 5) ( 9 – 12 ) ABOUT 50 – 55
  • 18. BÀI TẬP THỰC HÀNH Mô phỏng tháp hấp phụ với các thông tin sau: Áp suất đỉnh tháp 3350 kpa Chênh áp qua tháp 50 Kpa. Số lượng đĩa tháp: 12 đĩa. Hiệu suất làm việc của tháp 85%. Dòng vào đỉnh: P=3350 kpa, T=-60 oC, Flow = 3344 kgmol/h. Dòng vào đáy: P=3400 kpa, T=- 10 oC, Flow = 140.000 Nm3/h. Thành phần dòng nhập liệu đỉnh/đáy như nhau. Khảo sát sự thay đổi thành phần Propane trong sản phẩm đỉnh tháp vào nhiệt độ dòng vào đỉnh tháp trong khoảng từ -70 đến – 35 0C
  • 19. MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ CÓ THIẾT BỊ GIA NHIỆT ĐÁY THÁP Reboiler Absorber: Tháp hấp thụ có thiết bị gia nhiệt đáy tháp, Reboiler phân tách dòng nhập liệu thành 02 phần khí và lỏng => số bậc tự do = 1. Các thông số cài đặt: Qr. Boilup ratio V/B. Rates of B or D. Xd hoặc Xb.
  • 20. MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ CÓ THIẾT BỊ GIA NHIỆT ĐÁY THÁP Truy cập mô hình Reboiler Absorber. Tại màn hình Column Input Expert khai báo cáo thông tin sau: 1. Đặt tên cho thiết bị 2. Đặt tên cho dòng Top stage Inlet, dòng OVHD vapor Outlet, Bottom Liquid Outlet. Dòng vào thân tháp (Optional Inlet Stream) có thể có hoặc không có. Nếu có cần chọn vị trí đĩa nạp liệu. Sau đó đặt tên dòng năng lượng. 3. Tại mục Top Stag Reflux chọn Liquid Inlet hoặc Pump-around 4. Nhập số đĩa tháp. 5. Khai báo xong nhấn Next 6. Khai báo Top Pressure và Reboiler Pressure với điều kiện chênh áp qua mỗi đĩa tháp < 5 kpa, chênh áp qua reboiler < 10 Kpa.
  • 21. MÔ PHỎNG THÁP HẤP THỤ CÓ THIẾT BỊ GIA NHIỆT ĐÁY THÁP 8. Nhấn Next => Khai báo tỷ số hồi lưu nóng Boilup Ratio nếu biết.. 9. Nhấn Done để vào màn hình chính của tháp. 10. Tại màn hình chính của tháp có thể thay đổi áp suất, số đĩa,… 11. Vào mục Parameter mục Efficency để khai báo hiệu suất làm việc của đĩa nếu biết 12. Vào Tab Spec mục Design để cài đặt một trong 04 thông số vừa nêu 13. Sau khi thực hiện xong nhấn Run để hysys tính toán lại kết quả.
  • 22. BÀI TẬP THỰC HÀNH 1.Mô phỏng tháp hấp phụ có reboiler với các thông số sau: Áp suất đỉnh tháp 2750 kpa Chênh áp qua tháp 20 Kpa. Chênh áp qua reboiler 20 Kpa Số lượng đĩa tháp: 32 đĩa. Nhiệt độ đáy tháp: 85 oC. Hiệu suất làm việc của tháp 75%. Dòng vào đỉnh: P=2800 kpa, T=-15oC, Flow = 4015 kgmol/h. Dòng vào đĩa 16: P=2770kpa, T=50 oC, Flow = 200 kgmol/g Thành phần dòng nhập liệu đỉnh đĩa 16 như đính kèm. 2. Xác định nhiệt độ đáy tháp để thành phần Ethane tại sản phẩm đáy là 2%mol. 3. Xác định nhiệt độ đỉnh/đáy tháp, thành phần Ethane tại SP đáy nếu tăng Boilup Ratio lên 1.2 lần so với thiết kế
  • 23. MÔ PHỎNG THÁP HẬP THỤ CÓ THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ĐỈNH THÁP Refluxed Absorber: Tháp hấp thụ có có hồi lưu đỉnh tháp. Nếu thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp là loại ngưng tụ hoàn toàn – Total condenser => số bậc tự do = 1. Các thông số cài đặt:  Qc.  Reflux ratio L/D hoặc lưu lượng dòng hồi lưu.  Rates of B or D.  Xd hoặc Xb…
  • 24. MÔ PHỎNG THÁP HẬP THỤ CÓ THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ĐỈNH THÁP Nếu thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp là loại ngưng tụ một phần => số bậc tự do = 2. Các thông số cài đặt => Sản phẩm đỉnh cả khí và lỏng => ngoài các thông số vưa nêu cần thêm 01 thông số khác: Lưu lượng qua hơi/lỏng đỉnh tháp. Nế thiết bị ngưng tụ là dàng Full reflux => Số bặc tự do là 01 thông số cài đặt như trường hợp Total condenser nhưng sản phẩm đỉnh là pha khí
  • 25. BÀI TẬP THỰC HÀNH 1.Mô phỏng tháp hấp phụ có Reflux với các thông số sau với các thông số sau: Áp suất tại condenser 2750 kpa Chênh áp qua tháp 20 Kpa. Chênh áp qua condenser 20 Kpa Số lượng đĩa tháp: 30 đĩa. Thành phần C3 trong sản phẩm khí đỉnh tháp là 1%. Hiệu suất làm việc của tháp 75%. Dòng vào đỉnh: P=2800 kpa, T=-15oC, Flow = 4015 kgmol/h. Dòng vào đĩa 12: P=2770kpa, T=50 oC, Flow = 200 kgmol/g Thành phần dòng nhập liệu đỉnh và đĩa 11 như đính kèm. 2. Khảo sát sự phụ thuộc của thành phần C3 trong sản phẩm khí đỉnh tháp khi tỷ số hồi lưu thay đổi từ 1+2.
  • 26. MÔ PHỎNG THÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN Distillation: Tháp chưng cất phân đoạn. Ngưng tụ hoàn toàn: Số bậc tự do = 2. Các thông số thường cài đặt: Tỷ số hồi lưu và Xd hoặc Tỷ số hồi lưu và Xb hoặc Xd và Xb. Ngưng tụ 1 phần: Số bậc tự do = 3. Các thông số nào cần cài đặt: Lưu lượng pha khí và 02 thông số sau: Tỷ số hồi lưu và Xd, Tỷ số hồi lưu và XB, Xd và Xb
  • 27. MÔ PHỎNG THÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN Truy cập mô hình Distillation column. Tại màn hình Column Input Expert khai báo cáo thông tin sau: 1. Tên cho thiết bị 2. Tên dòng nhập liệu, Số lượng đĩa tháp, vị trí đĩa nạp liệu. 3. Tên Condenser và Tên Reboiler. 4. Tên cho sản phẩm đáy 5. Chọn một trong 03 loại Condenser sau: Total, partial hoặc full refl.  Nếu chọn Total Condenser => Tên cho sản phẩm đỉnh (pha lỏng).  Nếu chọn Partial condenser => Tên cho 02 sản phẩm đỉnh là lỏng và khí.  Nếu chọn Full Refl => Tên cho sản phẩm đỉnh (pha khí).
  • 28. MÔ PHỎNG THÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN 6. Khai báo xong nhấn Next => Nhập áp suất vận hành của Condenser tại mục Condenser Pressure => Nhập chênh áp qua condenser tại Condenser Pressure drop => Nhập Áp suất Reboiler.  Áp suất condenser xác định như thế nào???  Chênh áp condenser nhập bao nhiêu???  Chênh áp qua Reboiler nhập bao nhiêu??? 7. Nhấn Next => Nhập các nhiệt độ sau nếu biết:  Condenser Temperature Estimate  Top Temperature Estimate.  Reboiler Temperature Estimate.  Mục đích nhập để làm gì ???
  • 29. MÔ PHỎNG THÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN 8. Tiếp tục nhấn Next. 9. Nhấn Done để kết thúc. 10. Vào Tab Design mục Spec nhập 02 trong số 28 thông số cần cài đặt cho tháp để tính toán tháp. Thông thường nhập 02 trong số các thông số sau:  Tỷ số hồi lưu nóng  Tỷ số hồi lưu lạnh.  Nhiệt độ đỉnh  Nhiệt độ đáy  Độ tinh khiết sản phẩm đỉnh  Độ tinh khiết sản phẩm đáy
  • 30. COLUMN SIZING 1. Hysys chứa thanh công cụ Tray Sizing Utility cho phép tính toán nhanh các thông số về cơ học của tháp chưng cất:  Đường kính tháp  Chiều cao ống chảy chuyền  Chiều cao tháp  Flooding… 2. Đối với thanh công cụ Tray Sizing có 02 chế độ tính toán: - Tính toán Sizing: Thiết kế ban đầu - Tính toán Rating: đánh giá thiết bị căn cứ trên cơ sở đường kính tháp và cấu trúc đĩa chưng cất.
  • 31. COLUMN SIZING  Hysys chứa thanh công cụ Tray Sizing Utility cho phép tính toán nhanh các thông số về cơ học của tháp chưng cất:  Đường kính tháp  Chiều cao ống chảy chuyền  Flooding…  Cách truy cập vào mô hình Tray Sizing Utility: TOOL/UTILITY/TRAY SIZING/ADD UTILITY
  • 32. COLUMN SIZING 1. Cách truy cập vào mô hình Tray Sizing Utility: TOOL/UTILITY/TRAY SIZING/ADD UTILITY
  • 33. COLUMN SIZING 2. Khai báo tên thiết bị cần tính 3. Nhấn chọn Add section nếu muốn tính riêng cho từng phần chưng, phần luyện, phần cất. 3. Khai báo vị trí của đĩa bắt đầu và đĩa kết thúc của từng phần tương ứng. 4. Chọn cấu trúc bên trong tháp tại mục Internal.
  • 34. COLUMN SIZING 4. Chọn cấu trúc bên trong tháp tại mục Internal: - Đĩa mâm van - Đĩa lỗ - Loại Packed - Chimney tray…
  • 35. COLUMN SIZING 5. Nếu tính toán thiết kế ban đầu thì nhập các thông tin sau tại mục Spec (Design Mode):
  • 36. COLUMN SIZING 6. Trên cơ sở các số liệu nhập phần mềm sẽ tính toán các thông số như: đường kính tháp, chênh áp qua tháp, số paths, tại Tab Performance
  • 37. COLUMN SIZING 5. Nếu tính toán Rating thì nhập các thông tin sau tại mục Spec (Rating mode):
  • 38. BÀI TẬP THỰC HÀNH Cho tháp chưng cất phân đoạn sau:  Loại Condenser – Ngưng tụ hoàn toàn.  Sản phẩm đỉnh là hỗn hợp Propane và Butane có chứa IC5 – 2%.  Thành phần Iso Butane trong SP đáy 2%.  Tháp có 30 đĩa, hiệu suất làm việc 82%.  Áp suất làm việc tại đỉnh tháp – 1100 Kpa.  Chênh áp qua Condenser – 20 Kpa.  Chênh áp qua mỗi đĩa tháp là 0.05 Kpa.  Chênh áp qua reboiler là 30 Kpa.  Dòng nhập liệu có T=70 oC, Flow = 95 m3/h, P = 1115 kpa.
  • 39. BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Mô phỏng tháp chưng cất nêu trên. 2. Nếu Tỷ số hồi lưu lạnh 1.5, tính độ nồng độ Iso-Butane trong sản phẩm đáy và tỷ số hồi lưu nóng. 3. Xác định lượng Pentan bị mất ra sản phẩm đỉnh và lượng Butane mất ra sản phẩm đáy nếu Nhiệt độ đỉnh tháp là 60 oC và đáy là 115 0C. 4. Làm thế nào để tăng được nhiệt độ đỉnh và đáy tháp?
  • 40. BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Vào trường mô phỏng: Hệ cấu tử và Phương trình PR 2. Truy cập mô hình Distillation column. 3. Đặc tên dòng nhập liệu, tên sản phẩm đỉnh, đáy tên dòng năng lượng cond và Reboiler: Feed, Top Prod, Bot. Prod, Qcond, Qreb. 4. Tại mục Connection của Tab design chọn:  Condenser: Total  Number of stages: Nhập số đĩa tháp: 30  Stage numbering: Topdown 4. Nhấn Next và nhập các thông tin sau:  Condenser pressure  Reboiler Pressure  Condenser pressure drop  Reboiler pressure drop 5. Tiếp tục nhấn Next => Done.
  • 41. BÀI TẬP THỰC HÀNH 1. Lưu ý nhập thông tin cho dòng đầu vào. 2. Cài đặt Spec cho tháp:  Iso Butan trong đáy tháp:  Vào mục Spec trong Tab Desing: Add => Column Component Fraction => Name: IC4 In Bottom, Stage: Reboiler, Flow basic: Molar Fraction, Phase: Liquid, Spec Value: 2% mol, Component: Iso-Butan.  Iso Pentan trong đỉnh SP đỉnh tháp:  Vào mục Spec trong Tab Desing: Add => Column Component Fraction => Name: C5 In Top, Stage: Condenser, Flow basic: Molar Fraction, Phase: Liquid, Spec Value: 2% mol, Component: Iso- Pentan. 3. Nhập hiệu suất làm việc cho tháp: Vào Tab Parameter/Efficiencies, chọn Hiệu suất toàn phần và nhập 0.82
  • 42. BÀI TẬP THỰC HÀNH 2. Nếu Tỷ số nồi lưu lạnh là 1.5:  Xóa cài đặt Iso-butan.  Tỷ số hồi lưu lạnh: Vào mục Spec trong Tab Desing: Add => Column Reflux Ratio => Name: Ty so hoi luu lanh => Stage: Condenser , Basic: Molar, Spec value: 1.5
  • 43. BÀI TẬP THỰC HÀNH 3. Xác định lượng Pentan bị mất ra sản phẩm đỉnh và lượng Butane mất ra sản phẩm đáy nếu Nhiệt độ đỉnh tháp là 60 oC và đáy là 115 0C.  Xóa Spec C5 trong SP đỉnh và C4 trong SP đáy  Cài đặt nhiệt độ đỉnh/đáy:  Vào mục Spec trong Tab Desing: Add => Column Temperature => Name: Nhiệt độ đỉnh/đáy => Stage: 1/30, Spec Value: 50/115 oC. 4. Câu hỏi làm thêm:  Nếu đĩa nạp liệu là 20 thì nhập như thế nào  Làm thế nào để tăng được nhiệt độ đỉnh và đáy tháp?  Khảo sát thay đổi tỷ số hồi lưu lạnh trong khoảng từ 0.7 – 1.5  Xem profile nhiệt độ, áp suất lưu lượng  Cách xem các thông số T đỉnh/đáy, Tỷ số hồi lưu, lưu lượng SP…
  • 44. CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP
  • 45. CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP Cho sơ đồ công nghệ như hình vẽ đính kèm. Các dữ liệu đầu vào như sau: Thông số Dòng ExpFeed TopFeed BotFeed T (oC) 45 -60 - P (barg) 109 35 35 Flow(sm3/h) 160000 80000 - % theo thể tích chất lỏng CCHH44 7755..000000%% -- C2H6 12.000% - C3H8 7.000% - I-C4H10 2.000% - N-C4H10 2.000% - I-C5H12 0.500% - N-C5H12 0.500% - C6H14 0.500% - C7+ 0.500% - Lưu ý: C7+ Có nhiệt độ sôi trung bình là 110 oC.
  • 46. CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP Các thông số thiết kế như sau: Công của máy nén bằng công của Turbo giãn nỡ  Áp suất dòng đầu ra van V-100 là 28.0 barg. Áp suất dòng đầu ra van V-101 là 10.5 barg. Các thông số vận hành tháp Absorber: Số đĩa P đỉnh P đáy Hiệu suất DeltaP đĩa - Barg Barg % kpa/đĩa 12 - Bằng áp suất đầu ra Expander 55 1
  • 47. CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP Các thông số vận hành tháp Reboiler Absorber: Số đĩa P đỉnh P reboiler Hiệu suất DeltaP Reboiler T đáy -- BBaarrgg BBaarrgg %% kkppaa//đđĩĩaa ooCC 32 26.7 27.0 67 20 100
  • 48. CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP Các thông số vận hành tháp Stabilizer: Sản phẩm đỉnh tháp ngưng tụ hoàn toàn. Thông số Đơn vị Giá trị Cách đánh số đĩa Từ trên xuống dưới. Số đĩa - 30 P cond Barg 10 PP rreebbooiilleerr BBaarrgg -- Hiệu suất % 70 DeltaP Condensor kpa 10 DeltaP Reboiler kpa 10 Chênh áp qua tháp kpa 10 % C5 trong SP đỉnh % mole 2% Tỷ số hồi lưu lạnh - 0.6 Vị trí đĩa nạp liệu - 14
  • 49. CASE STUDY 4: THỰC HÀNH MÔ PHỎNG THÁP 1. Mô phỏng sơ đồ công nghệ nêu trên, từ đó xác định cần bằng vật chất sản phẩm đầu vào ra của quá trình (thể hiện bảng tính như sau): Thông số Tên dòng TopFeed ExpFeed Sales Gas OffGas LPG Naphta Tone/day ? ? ? ? ? ? ? 2. Điều chỉnh áp suất đầu ra Expander sao cho áp suất dòng Sales Gas đạt 52 barg. 3. Thành phần Etane trong sản phẩm LPG phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành đáy tháp Reboiler Absorber. Điều chỉnh nhiệt độ vận hành đáy tháp Reboiler Absorber để hàm lượng Etan trong LPG đạt 2%. 4. Giả sử sản phẩm LPG có giá thành cao hơn sản phẩm Naphta, xác định tỷ số hồi lưu đỉnh tháp sao cho hiệu quả thu hồi LPG là tối đa.