Tin học ứng dụng trong công nghệ hóa học C8A proii exam1a vn 40

Computer-Aided Chemical
Engineering
An Introduction to Process Simulation
- Phần mềm Pro/II® C8a. Thí dụ 1, Phân xưởng tách khí
mê tan (Phần 1: Thiết bị phân tách
pha)


Mục lục
Mô tả bài toán
Bước 1: Tạo dựng bản sơ đồ quá trình (Thiết bị; Dòng)
Bước 2: Xác định danh mục các cấu tử
Bước 3: Xác định Phương pháp nhiệt động
Bước 4: Thiết lập dữ liệu đối với Dòng
Bước 5: Thiết lập dữ liệu đối với Thiết bị
Bước 6: Chạy mô phỏng; Rà sóat kết quả mô phỏng; Sử
dụng công cụ phím nóng Flash Hot-key (optional)

2


Mô tả bài toán

Tháp phân tách khử khí mê tan được sử dụng để tách
khí mê tan trong dòng khí sản phẩm trong một phân
xưởng khử mê tan. Sự thay đổi trong các thiết bị quá
trình ở đầu nguồn gây ra sự dao động lên xuống đối
với thành phần dòng khí đầu vào của phân xưởng
khử mê tan.
Vấn đề:
* Đảm bảo rằng thông số kỹ thuật về độ tinh khiết

của sản phẩm dạng lỏng được duy trì.
* Sự thay đổi thành phần nhập liệu này sẽ ảnh hưởng
ra sao đối với các yếu tố sau:
- Nhiệt tải nồi đun của tháp phân tách khử khí
mê tan.
- Sự khôi phục áp suất trên dòng mê tan sản
phẩm.
3


Bản sơ đồ quá trình của
nhà máy khử mê tan
A.

4


Thông tin về dòng nhập
liệu
A.

5


Phần 1: Thiết bị tách pha
Ba thiết bị quá trình – thiết bị phân tách pha, van áp suất
chất lỏng, và thiết bị giãn khí – sẽ được mô phỏng. Thành
phần dòng nhập liệu đến bồn phân tách cân bằng pha
(flash) giống như thành phần dòng nhập liệu đến thiết bị
trao đổi nhiệt khí-khí. Lưu lượng (m3/s): 8,0; Nhiệt độ (oF): -84;

Aùp suaát (psia): 587,7.

6


Bước 1: Tạo dựng bản sơ đồ
quá
Mở một bản sơ đồ quá
trình mớitrình
: File menu / New option.
Bảng công cụ (palette) di động PFD : cho phép thêm các Dòng và
các Thiết bị.
Tạo dựng bản sơ đồ quá trình: lần lượt bố trí, sắp đặt từng
Thiết bị và Dòng lên Sơ đồ PFD.
Thiết bị
Đặt từng Thiết bị lên Sơ đồ PFD bằng cách click chuột vào biểu
tượng tương ứng trên Bảng công cụ di động PFD và sau đó click
chuột lần nữa vào vị trí trên Sơ đồ PFD nơi muốn đặt Thiết bị.
Dòng
Click chuột vào nút bấm Streams trên Bảng công cụ. Bây giờ ta
có thể thêm các Dòng vào sơ đồ quá trình của mình (chú ý
rằng con trỏ có hình dạng khác là một mũi tên kèm ký tự S).
Thêm Dòng bằng cách click chuột lần nữa tại điểm khởi đầu
của Dòng (đó là một cổng ra của thiết bị, hoặc là, đối với
dòng nhập liệu từ bên ngoài, phần còn trống trên Sơ đồ PFD),
sau đó click chuột lần nữa tại điểm kết thúc của Dòng. Tiếp
7
tục cho đến khi mọi Dòng được đưa vào Sơ ñoà PFD.

Tạo dựng bản sơ đồ quá
trình
a

8


Sơ đồ PFD: Các Thiết bị
a

9


Sơ đồ PFD: Thiết bị và Dòng

Chú ý: Một cách mặc định, tên của các Thiết bị và Dòng được
chương trình tự động gán, thí dụ, S1 đối với dòng nhập liệu, F1 đối với
thiết bị thứ nhất là bồn phân tách cân bằng pha (flash), và tiếp tục.
10


Bước 2: Xác định danh mục các cấu
tử

Dòng nhập liệu bao gồm các paraffins từ methane đến heptane,
và ni tơ.
Tất cả các cấu tử này đều có trong ngân hàng dữ liệu của
PRO/II.
1a. Click chuột vào biểu tượng phân tử benzene
trong ô

màu đỏ trên thanh công cụ để chọn các cấu tử, hay
1b. Click chuột vào chữ Input trên đỉnh màn hình. Chọn cửa sổ
nhập dữ liệu Component Selection bằng cách click chuột vào
Component Selection… option (H. 1).
2. Nhập các cấu tử trong quá trình vào cửa sổ Component
Selection xuất hiện trên màn hình. Bắt đầu từ việc nhập cấu
tử thứ nhất, ni tơ, bằng cách đánh vào tên cấu tử NITROGEN
(H. 2).
3. Click chuột vào nút bấm Add -> để di chuyển cấu tử này vào
danh mục các cấu tử đã chọn (H. 3)
4. Lặp lại hai bước trên đây đối với các cấu tử khác đã xác
định. Sau khi cấu tử cuối cùng đã được thêm vào, ta có: (H. 4).
5. Vì không có vùng (field) bị viền đỏ, biểu thị các mục cần bổ
sung, click chuột vào nút bấm OK để thoát khỏi cửa sổ này.
11


Hình 1: Chọn các cấu tử
a

12


a

Hình 2: Cửa sổ Component
Selection

13

a

Hình 3: Cửa sổ Component
Selection

14


a

Hình 4: Cửa sổ Component
Selection

15


Bước 3: Xác định Phương pháp
động
Phương pháp được chọnnhiệt
để tính các
giá trị hệ số cân bằng pha

K
và
entanpy pha lỏng và pha hơi là phương trình trạng thái bậc ba PengRobinson, cho kết quả tốt đối với các hệ thống có các cấu tử
tương tự, thí dụ tất cả các paraffins.
1a. Click chuột vào biểu tượng giản đồ pha
trong ô màu
đỏ trên thanh công cụ để chọn phương pháp nhiệt động từ một

danh mục các phương pháp nhiệt động phổ biến, các mối tương
quan tổng quát, các phương pháp về độ hoạt động của chất
lỏng, các chương trình đặc biệt, các phương pháp do người sử
dụng đưa vào hay các phương pháp về phương trình trạng thái, hay
1b. Click chuột vào chữ Input trên đỉnh màn hình. Chọn cửa sổ
Thermodynamic Data bằng cách click chuột vào Thermodynamic
Data… option (H. 5).
Để chọn một hệ nhiệt động đã xác định trước của các phương
pháp nằm trong cửa sổ Thermodynamic Data : (a) Chọn Most
Commonly Used option trong danh mục có nhãn Category; (b) Chọn
hệ nhiệt động Peng-Robinson từ hộp danh mục Primary Method (H.
6).
2. Click chuột vào nút bấm Add -> để xác định phương pháp tính
toán nhiệt động đối với hệ đang xét. (H. 7)
16
3. Click chuột vào nút bấm OK trên cửa sổ chính Thermodynamic
Data.


Hình 5: Xác định Phương pháp nhiệt
động
a

17


Hình 6: Cửa sổ nhập dữ liệu nhiệt
động
a

18


Hình 7: Cửa sổ nhập dữ liệu nhiệt
động
đã hoàn tất
a

19


Bước 4: Thiết lập dữ liệu đối
Thiết lập dữ liệu đối
với Dòng
và Thiết bị
với
Dòng

Dữ liệu cần thiết đối với mỗi Dòng hay Thiết bị có thể nhập
vào bằng cách click đôi (chuột) vào mỗi Dòng hay Thiết bị để
hiện ra cửa sổ chính về nhập dữ liệu đối với Dòng hay Thiết bị
cụ thể đang xét. Ta có thể bắt đầu từ một thiết bị bất kỳ nào
đó.
Đối với thí dụ này, để ý rằng ta chỉ cần nhập dữ liệu đối với
dòng khí nhập liệu S1 (slide số 5).
Dữ liệu đối với Dòng
Chọn S1 bằng cách click đôi (chuột) vào nhãn nhận diện (identifier)
có viền đỏ. Cửa sổ Stream Data sẽ xuất hiện (H. 8).
Một cách tùy ý, ta có thể nhập vào các ký tự mô tả FEED đối
với Dòng đang xét.

a. Để nhập dữ liệu về lưu lượng và thành phần của
Dòng :
Click chuột vào nút bấm Flowrate and Composition . . .
Thiết lập giá trị đối với lưu lượng tổng của Dòng bằng cách click
chuột vào nút bấm radio Total Fluid Flowrate trong vùng Fluid Flowrate
Specification và nhập giá trị bằng 8 (H. 9).
Chọn thứ nguyên là m3/s cho thể tích của khí bằng cách click chuột
20
vào nút bấm UOM để hiện ra cửa sổ Convert Unit of Measure (H. 10).