C2 fundamentals of steady state flowsheeting vn 42 (1)

Chương 2
CƠ SỞ TÍNH TỐN CHO Q TRÌNH
ỔN ĐỊNH (Steady State)


Mục lục
I. Tiếp cận tổng quát - Thí dụ dẫn nhập
A. Mô tả quá trình
B. Phân tích bài toán: 1. Các dòng đầu vào/đầu ra; 2. Phân tích
thiết bị phản ứng; 3. Hệ thống TBPU-Phân tách-Hoàn lưu; 4. Hệ
thống phân tách; 5. Điều khiển các thông số của sơ đồ
flowsheet; 6. Chuyển đổi các thiết bị thực sang các thiết bị mô
phỏng; 7. Phân tích bậc tự do; 8. Các vấn đề về nhiệt động học;
9. Tiến trình tính toán
C. Qui trình mô phỏng
II. Các thiết bị: 1. Thiết bị trộn dòng và phân dòng; 2. Thiết bị
phân tách cân bằng pha Flash; 3. Thiết bị trao đổi nhiệt (a. Biến
đổi năng lượng; b. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỏ-ống; c. Thiết
bị trao đổi nhiệt đa dòng); 4. Thiết bị chưng cất tính toán nhanh
(shortcut); 5. Thiết bị chưng cất chi tiết (a. Tháp phân tách đa mục
đích; b. Tháp kết nối toàn thể Inter-linked; c. Tháp lọc dầu; Chưng
cất gián đoạn); 6. Thiết bị trích ly; 7. Thiết bị phản ứng (a. TBPU
tỉ lượng; b. TBPU cân bằng; c. Các mô hình động học; d. TBPU hoạt
động gián đoạn); 8. Thay đổi áp suất (a. Bơm; b. Thiết bị nén
khí/giãn khí; c. Van); 9. Module giảm áp
III. Nhiệt động học: Các cấu tử; Các phương án nhiệt động học;
Các thông số tương tác đối với hỗn hợp
2
IV. Tóm taét

I. Tiếp cận tổng quát - Thí dụ
dẫn nhập
Mô tả quá trình
Quá trình tách nhóm alkyl bằng hydrogen HDA (hydro-dealkylation
các alkyl-benzenes và alkylnaphtalenes thành các hợp chất vòng
thơm tương ứng của chúng, như benzene hay naphtalene) chuyển
đổi toluene thành benzene với sự hiện diện một lượng dư dồi
dào hydrogen. Cách tiếp cận đơn giản xem xét hai phản ứng:
- Phản ứng chính : dealkylation để toluene thành benzene và
methane:
C6H5CH3 + H2  C6H6 + CH4 (1)
- Phản ứng thứ cấp: sự tạo thành naphtalene như là một sản
phẩm phụ:
2C6H6  C12H10 + H2 (2)
Phản ứng này, nói chung là tỏa nhiệt, xảy ra trong thiết bị
phản ứng dạng ống (PFR) đoạn nhiệt ở các áp suất 25 đến 35
bar và nhiệt độ giữa 620 và 720oC. Một lượng dư dồi dào
hydrogen, điển hình ở tỉ lệ mol 5:1,ngăn ngừa sự tạo thành than
cốc. Độ chuyển hoá của phản ứng điển hình là 60-80%, vì 3ở
giá trị cao hơn độ chọn lọc giảm nhanh chóng.


A. Mô tả quá trình

Hình 1: Quá trình HDA để sản xuất benzene bằng công nghệ
UOP (Mowry, 1986)

FEHE: thiết bị trao đổi nhiệt cho dòng nhập liệu (feed effluent
heat exchanger)
4

A. Mô tả quá trình
Toluene nhập liệu (Fresh Toluene) và toluene hoàn lưu (Recycled Toluene)
được trộn với hydrogen ở áp suất của nhánh phản ứng. Sau khi bay
hơi và gia nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt cho dòng nhập liệu
(FEHE), hỗn hợp được đun nóng trong một buồng đốt (Furnace) ở
nhiệt độ đủ cao để khởi phát phản ứng, và được cấp vào thiết bị
phản ứng (Reactor). Dòng này được nhúng (quench) với chất lỏng
hoàn lưu (không thể hiện trên hình) đề ngăn ngừa phân huỷ nhiệt.
Sau đó hỗn hợp phản ứng đi vào nhánh thu hồi nhiệt, mà ngoài
TBTĐN, nhánh này có một thiết bị sinh hơi nước (Steam Generation).
Sau khi đi qua một thiết bị làm nguội (Cooler), hỗn hợp phản ứng
được đưa đi phân tách trong bồn chứa phân tách cân bằng pha flash.
Pha khí bao gồm hỗn hợp hydrogen/methane với lượng nhỏ benzene và
toluene. Pha lỏng bao gồm benzene và toluene, cũng nghư các cấu tử
nặng và thành phần nhẹ hoà tan. Phần khí được hoàn lưu về TBPU
thông qua một máy nén (Compressor) và sau đó trộn lẫn với makeup hydrogen. Để ý rằng make-up hydrogen có thể được hoàn lưu qua
phần làm giàu hydrogen (Hydrogen Enrichment). Pha lỏng đi vào phần
tách lỏng. Sau khi giảm áp, các khí hoà tan được tách ra trong tháp
ổn định (Stabilisation Column). Các cấu tử có phân tử lượng cao hơn
có thể làm tắc các phần bên trong của tháp chưng cất được tách
ra trong tháp đất sét (Clay Tower). Cuối cùng, thiết bị chưng cất chi
tiết tên là tháp hoàn lưu sẽ tiến hành phân tách các cấu tử nhẹ
ở đỉnh là các thành phần nhẹ (Lights), benzene tinh chế và toluene
không bị chuyển đổi là các dòng sản phẩm trung gian (side-streams),
5
và các cấu tử nặng khác ở đáy là thành phần nặng (Heavies).

B. Phân tích bài toán

1. Các dòng đầu vào/đầu ra
Các dòng nhập liệu gồm toluene tinh khiết 100% và hydrogen có 5%
CH4. Phân tích đầu vào/đầu ra phải khẳng định được rằng cân bằng
vật chất là phù hợp. Qui tắc vàng trong tính toán flowsheeting trạng
thái ổn định phát biểu rằng, bất kỳ vật chất nào đi vào hoặc được
tạo ra trong TBPU phải đi ra khỏi quá trình, nếu không xảy ra tích lũy
trong hệ thống. Khi kiểm tra hệ thống trên Hình 1 ta thấy các dòng
đầu ra như sau: benzene sản phẩm, các khí nhẹ từ tháp ổn định, và
các thành phần nặng từ tháp chưng cất. Toluen trung gian là dòng
hoàn lưu và không cần tính đến. Tuy nhiên vẫn còn thiếu một chất
nào đó trong hình nói trên! Một xét đoán cân bằng vật chất định
tính đơn giản cho thấy rằng không có đầu ra cho methane tạo thành
trong phản ứng, mà còn được
cấp vào như là tạp chất cùng với
hydrogen nhập liệu. Như vậy, ta
phải xem xét dòng khí làm sạch
purge. Cuối cùng, cấu trúc đầu
vào/đầu ra của quá trình HDA được
trình bày trong H. 2. Để ý rằng có
hai đầu vào, các dòng nhập liệu
Hydrogen và Toluene, và bốn đầu
ra, Purge, Benzene, Các thành phần
nhẹ (Lights) và Các thành phần
6
nặng (Heavies).


B. Phân tích bài toán

2. Phân tích TBPU
Việc mô hình hóa TBPU trong tính toán flowsheeting phải cung cấp
một sự mô tả tin cậy về việc chuyển đổi các chất tham gia phản
ứng thành các sản phẩm chính, sản phẩm phụ, và tạp chất. Cách
tiếp cận theo kiểu tỉ lượng thì đơn giản nhưng đủ cho mục đích cân
bằng vật chất. Trong thí dụ này, mô hình hóa theo kiểu tỉ lượng
cần biết (1) độ chuyển hóa của phản ứng chính và (2) độ chọn lựa
của phản ứng phụ. Như vậy, trong lần thử đầu tiên, ta có thể mô
hình TBPU bằng mô hình TBPU tỉ lượng.
Nếu có sẵn các dữ liệu động học chính xác, và nếu có sự tương
tác đáng kể giữa hệ thống phản ứng và phần còn lại của
flowsheet thì có thể xem xét một mô hình động học. Dạng TBPU, như
TBPU với cánh khuấy liên tục (CSTR) hay TBPU dạng ống (PFR), cần
được thiết lập. Tuy nhiên các TBPU công nghiệp thì phức tạp hơn
nhiều so với các mô hình lý tưởng. Vì lý do này, chúng ta không
nên sử dụng các mô hình động học trong tính toán flowsheeting trạng
thái ổn định, ít nhất là trong những giai đoạn đầu, trừ khi vì những
mục tiêu cao cấp hơn, như vận hành hay điều khiển toàn phân
xưởng. Trong các trường hợp này, việc kết hợp các mô hình động
học và tỉ lượng là hợp lý. Mô hình động học có thể xét đến quá
trình sản xuất được xác định bởi tốc độ của phản ứng chính, mà
nó phụ thuộc vào thể tích của TBPU và lưu lượng và thành phần
dòng hoàn lưu. Mô hình tỉ lượng có thể mô tả sự tạo thành các
sản phẩm phụ và tạp chất cần thiết để mô phỏng chính xác các
7
thiết bị phân tách.
.


B. Phân tích bài toán

3. Hệ thống TBPU-TBPT-Hoàn lưu
Việc mô phỏng một flowsheet phức tạp nên bắt đầu bằng cách nhận
diện các cấu trúc cơ bản. Một cấu trúc như vậy là hệ thống TBPUTBPT-Hoàn lưu, được minh họa trên H. 3, đối với quá trình HDA. Các chất
phản ứng nhập liệu và hoàn lưu đi vào một thiết bị trộn Mix. Để ý
rằng dòng lạnh của TBTĐN và buồng đốt có thể được gộp lại thành
một TBTĐN duy nhất tên là HX1. Tương tự, dòng nóng của TBTĐN, thiết
bị sinh hơi nước và thiết bị làm nguội có thể được gộp lại thành một
TBTĐN duy nhất tên là HX2. Theo cách này, các nỗ lực có thể tập
trung vào hoạt động của TBPU, mà không vào vấn đề hội tụ của
nhánh phản ứng kết hợp nhiệt.
Thiết bị phân tách cân bằng pha (Flash) là nơi các pha khí và lỏng
tách rời nhau. Mô hình cân bằng lỏng/hơi có thể mô phỏng hoạt
động này. Để mô phỏng dòng purge, ta đặt thiết bị phân dòng Split
được mô hình bằng Stream Splitter. Sau đó dòng khí được hoàn lưu thông
qua một máy nén Comp được mô phỏng bằng Compressor.
Việc mô phỏng hệ thống phân tách lỏng thì phức tạp hơn. Cách tiếp
cận đơn giản nhất là gộp mọi hạng mục vào một thiết bị hộp đen
(black-box unit) tên là Separation, được mô phỏng bằng mô đun
Separator. Điều này được thiết lập dưới dạng thu hồi các cấu tử mong
muốn. Theo cách này, ta có thể tập trung chú ý đến ảnh hưởng của
dòng hoàn lưu vào hệ phản ứng hơn là chú ý đến vấn đề mô
phỏng các thiết bị phân taùch.
8


B. Phân tích bài toán
Hình 3: Cấu trúc TBPU-TBPT-Hoàn lưu đối với quá trình HDA

9

B. Phân tích bài toán
4. Hệ thống phân tách
Việc phân tích hệ thống phân tách cần xác định các mô
hình mô phỏng thích ứng. Việc mô phỏng một chuỗi tháp
chưng cất có thể được nghiên cứu trong các flowsheet riêng
rẽ (H. 4). Sau khi giảm áp thông qua van V1, hỗn hợp lỏng đi
vào thiết bị ổn định (stab) ở đây các khí hoà tan được tách
ra. Một mô hình phù hợp là Rigorous Distillation với sản
phẩm chưng cất là hơi. Sau khi giảm áp lần hai thông qua
van V2, việc phân tách benzene, toluene và các thành phần
nặng xảy ta trong tháp thứ hai (Dist), cũng được mô hình
bằng tháp Rigorous Distillation.

Hình 4:
Phần
phân tách
lỏng của
quá trình
HDA

10


B. Phân tích bài toán
5. Điều khiển các thông số của flowsheet
Một số biến số của flowsheet có thể “điều khiển” bằng cách
sử dụng các biến số khác “có thể thao tác được”. Trong ví dụ ở
đây, tỉ số mol hydrogen/toluene ở đầu vào TBPU phải được giữ
nghiêm ngặt là 5:1. Điều này có thể thực hiện bằng cách xây

dựng một dòng khí hoàn lưu lớn. Do các lý do về hội tụ, ta chọn
biến số có thể thao tác được là tỉ lệ phân chia của dòng
purge. Có hai khả năng: tìm một tỉ lệ phân chia thích hợp nhờ
công cụ case studies, hoặc đưa vào một thiết bị điều khiển tường
minh. Hình 5 minh họa về khả năng sau. Đầu tiên, ta chọn (các)
biến số có thể đo được (mẫu), xác định biến số điều khiển, và
thiết lập điểm cài đặt. Cũng có khả năng biểu diễn một biến
số điều khiển bằng một hàm
toán học của một vài biến số
mẫu. Tiếp theo biến số thao tác
được chọn, và các cận biến
thiên và dung sai được thiết lập.
Có thể thấy rằng mô tả trên đây
mô phỏng dáng điệu trạng thái
ổn định của một bộ điều khiển
hồi tiếp SISO (single input single
output). Để ý rằng việc sử dụng
bộ điều khiển sẽ làm phức tạp
tiến trình tính toán, và có thể gây
11
ra các vấn đề về hội tụ.


B. Phân tích bài toán
6. Chuyển đổi các thiết bị thực sang các thiết bị mô phỏng
Một số thiết bị thực tế có thể có sự tương ứng trực tiếp với các “khối” sử
dụng trong tính toán flowsheeting, như các thiết bị phân tách cân bằng pha , tháp
chưng cất, TBTĐN, v.v… Tuy nhiên, có thể khó tìm thấy sự tương đương này đối
với nhiều thiết bị khác. Trường hợp điển hình là các TBPU hóa học trong công
nghiệp và một số các thiết bị phân tách. Trong một vài trường hợp, một mô

hình đơn giản có thể thỏa mãn đối với một thiết bị hoàn toàn phức tạp trên
quan điểm cơ khí. Theo đó, việc mô hình hóa các thiết bị thực tế có thể tiến
hành theo một trong các khả năng sau:
- Phân chia thành các khối mô phỏng cơ bản. Thí dụ: một tháp chưng cất đẳng
phí có thể phân chia thành tháp stripping có nồi đun, TBTĐN, thiết bị phân tách
ba pha và thiết bị phân dòng splitter hồi lưu.
- Hợp khối các thiết bị. Thí dụ: một TBTĐN và một bồn chứa phân tách cân
bằng pha có thể kết hợp thành một khối phân tách cân bằng pha duy nhất.
- Các thiết bị hộp đen. Thí dụ: các thiết bị màng, sấy, phân tách đặc biệt v.v…
- Các thiết bị Add-on của người sử dụng. Khả năng này liên quan đến sự hiện
diện của môi trường lập trình, kể cả việc truy cập đến các tính chất vật lý
và các chương trình con khác nhau.
Lấy thí dụ, buồng đốt, mà trong thực tế là một hạng mục phức tạp, có thể mô
hình như là một thiết bị đun nóng (Heater) đơn giản. TBTĐN ngược dòng (cross) có
thể được mô tả hoặc là bằng một TBTĐN hai dòng, hoặc là một thiết bị đun
nóng và một thiết bị làm nguội tương tác với một nhiệt tải chung. Thiết bị
sinh hơi (Steam Generator), thiết bị làm nguội (Cooler) và thiết bị phân tách cân
bằng pha (Flash) có thể gộp lại thành một thiết bị phân tách cân bằng pha duy
nhất có tải nhiệt. Tuy nhiên, để có một sơ đồ rõ ràng, như trình bày trong Hình
3, ta chỉ nên hợp khối hai TBTĐN thành một thiết bị làm nguội duy nhất, và xem
xét một thiết bị phân tách cân bằng pha đoạn nhiệt riêng biệt đối với bồn
phân tách. Cuối cùng, TBPU hóa học có thể mô phỏng bằng một TBPU dạng
ống động học (kinetic PFR) cùng với một TBPU tỉ lượng.
12


7. Phân tích bậc tự do
Thông số pha của các thiết bị mô phỏng là yếu tố làm cho việc
phân tích các bậc tự do là cần thiết. Đây là số các biến số cần
phải thiết lập để giải hệ phương trình mô tả mô hình. Như vậy, ít nhất

người sử dụng nên có một ý niệm về dạng của các phương trình và
thuật toán liên kết với các thiết bị mô hình hóa khác nhau. Đôi khi,
người sử dụng phải ra quyết định chọn lựa giữa các mô hình thay thế
nhau, với các thông số và tính chất hội tụ hoàn toàn khác nhau.
Trong quá trình HDA ở đây, ta có thể gặp phải một số vấn đề trong
việc mô phỏng chi tiết các tháp chưng cất, bởi vì chúng liên quan
đến các vòng hoàn lưu. Việc áp đặt các giá trị chính xác đối với
dòng sản phẩm có thể dẫn đến việc tính toán thất bại, bởi vì có sự
không tương thích về cân bằng vật chất. Thông số về thu hồi cấu tử,
như tỉ lệ giữa lưu lượng cấu tử trong dòng sản phẩm và dòng nhập
liệu, luôn luôn cho ta sự hội tụ.
8. Các vấn đề về nhiệt động học
Việc chọn lựa các mô hình nhiệt động phù hợp có thể là khía cạnh
quan trọng nhất của công việc mô phỏng. Đôi khi công tác sơ bộ là
cần thiết để ước đoán các tính chất vật lý đối với các cấu tử
không có trong thư viện, hay để nhận diện các thông số của các
mô hình nhiệt động từ các dữ liệu thực nghiệm. Một mô hình nhiệt
động có thể áp dụng cho toàn bộ flowsheet, hay chỉ cho một số thiết
bị. Các phương án nhiệt động cụ thể ở mức độ thiết bị sẽ làm tăng
độ tin cậy của kết quả. Đối với quá trình HDA ta có các khả năng
sau:
- Mô hình phương trình trạng thái, thí dụ Peng-Robinson, cho toàn thể
flowsheet.
- Mô hình phương trình trạng thái chỉ cho phần áp suất cao (nhánh khí),
và mô hình riêng biệt đối với các hydrocarbon thơm, như BK-10, đối với
13
các phần phân tách áp suất thaáp.


B. Phân tích bài toán

9. Tiến trình tính toán
Flowsheet phải được phân chia thành các tiến trình tính toán nếu
có các nhánh hoàn lưu và/hay các thông số thiết kế. Các
dòng cần thiết phải khởi phát được gọi là các dòng ngắt rời
(tear streams).
Các phần mềm hiện đại có thể thực hiện các phân tích về hình
dáng (topological) để xác định tiến trình tính toán và các dòng
ngắt rời tương ứng. Hình 6 trình bày Sơ đồ mô phỏng quá trình
(PSD) hoàn chỉnh của quá trình HDA. Bỏ qua nhánh được tạo bởi
thiết bị điều khiển flowsheet, có thể nhận diện ba nhánh hoàn
lưu là: nhánh sinh nhiệt chung quanh phản ứng, nhánh hoàn lưu
hydrogen và nhánh hoàn lưu toluene. Hai nhánh sau có một phần
chung từ thiết bị trộn đến thiết bị phân tách pha. Kết quả là,
hai nhánh này có thể được giải chỉ với một dòng ngắt rời. Như
vậy, ta có ba nhánh nhưng chỉ có hai dòng ngắt rời, thí dụ các
dòng đầu ra từ thiết bị trộn và TBPU. Tuy nhiên, còn có thể đơn
giản hoá hơn nữa. Ta có thể ngắt nhánh chung quanh TBTĐN FEHE
bằng cách phân thiết bị này thành hai TBTĐN một dòng kết nối
với một tải nhiệt chung. Bây giờ ta chỉ có một dòng ngắt rời
đối với toàn thể flowsheet! Đó có thể là đầu ra của thiết bị
trộn, mà sự khởi phát của nó không khó khăn, hay là đầu
vào của thiết bị phân tách pha. Thí dụ trên đây minh hoạ cho kỹ
thuật chuyển tải thông tin, rất hữu ích trong việc đơn giản hoá
14
tiến trình tính toaùn.


B. Phân tích bài toán
Hình 6: Sơ đồ mô phỏng quá trình (PSD) đối với quá trình

HDA.

15


C. Qui trình mô phỏng

Một khi đã có sơ đồ PSD, có thể tuân theo cách tiếp
cận sau đây để chạy một mô phỏng:
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Vẽ sơ đồ flowsheet.
Nhập các cấu tử.
Chọn lựa các phương án nhiệt động.
Phân tích các dòng hoàn lưu và nhận diện các dòng ngắt rời.
Cung cấp các dữ liệu đối với đầu vào và các dòng ngắt rời.
Cung cấp các thông số đối với các đơn vị mô phỏng (các
khối)
7. Chạy và hội tụ mô phỏng.
8. Phân tích kết quả.

Giao diện GUI sẽ giúp đỡ việc vẽ sơ đồ PSD, nhập các
thông số đối với các thiết bị, chạy mô phỏng và
phân tích kết quả. Có sự trợ giúp trực tuyến và tài
liệu hướng dẫn. Tuy nhiên, người sử dụng nên tham gia

khóa huấn luyện chuyên nghiệp và làm quen với các
đặc điểm tiên tiến của tính toán flowsheeting trước khi
thử các bài toán phức tạp hơn. Điều này sẽ không
chỉ tránh được thất bại mà còn tránh sử dụng không
hiệu quả phần mềm. Có các nhận xét ngắn gọn về
các bước của qui trình đề cập trên đây như sau:
16


C. Qui trình mô phỏng
1. Việc vẽ flowsheet bao gồm việc (i) xác định các dòng đầu vào
và đầu ra, (ii) chọn lựa các thiết bị từ thư viện phần mềm và (iii)
đặt tất cả các thông tin này theo một trật tự chính xác trên màn
hình. Việc nối các thiết bị bằng các dòng (vật chất, năng lượng
hay thông tin) tạo ra một hình ảnh đồ họa của bài toán. Làm việc
với một sơ đồ PSD là một công tác nặng nề. Một số phần mềm
cho phép phân chia thành các sub-flowsheet mà chúng có thể hội
tụ riêng rẽ và sau cùng nhập lại vào một mô hình lớn.
2. Việc định nghóa cấu tử sẽ gọi đến cơ sở dữ liệu về tính các
tính chất vật lý. Có thể xảy ra ba trường hợp: cấu tử có sẵn,
cấu tử được mô tả như là một phần của dầu (petroleum fraction)
hay bằng các phương pháp đặc trưng, hay cấu tử được người sử
dụng định nghóa.
3. Sự chọn lựa các phương án nhiệt động có thể được hướng dẫn
bởi một “hệ chuyên gia”. Tuy nhiên, kiến thức về các đặc điểm
cơ bản của các phương pháp nhiệt động là cần thiết.
4. Việc phân tích tiến trình tính toán được đề xuất, ngay cả khi điều
này đã được thực hiện một cách tự động. Việc chọn lựa các dòng
ngắt rời trước các thiết bị chính sẽ tránh được việc thất 17
bại

nghiêm trọng và làm tăng tốc độ hội tụ của flowsheet.


C. Qui trình mô phỏng
5. Bình thường, việc khởi phát chính xác các dòng ngắt
rời là không cần thiết, nhưng điều này sẽ mang lại cơ
hội hội tụ tốt hơn. Độ nhạy cao đối với việc khởi phát
dòng ngắt rời có thể ẩn chứa các vấn đề về mô hình
hóa, các vấn đề về thiết kế hoặc các thông số không
phù hợp.
6. Một số phần mềm tiến hành việc phân tích các bậc
tự do và cho phép chọn lựa các thông số trên một menu.
Để ý rằng chế độ thông số của các thiết bị riêng rẽ
phải tương thích với sự hội tụ tổng thể của flowsheet.
7. Theo dõi lịch sử hội tụ thì quan trọng ở cả hai mức độ
thiết bị và sơ đồ. Việc mô phỏng một sơ đồ phức tạp
thường là khó khăn và đòi hỏi một kiến thức sâu sắc
về kỹ thuật tính toán flowsheeting.
8. Kết quả chủ yếu trong tính toán flowsheeting là các
báo cáo về dòng. Việc theo dõi sự hoạt động của các
thiết bị riêng rẽ là cần thiết, đặc biệt là thành phần
của các hỗn hợp phản ứng và bản mô tả các biến số
18
nội trong các thiết bị phân tách.


C. Qui trình mô phỏng
Một đặc điểm cao cấp hơn trong tính toán
flowsheeting là sử dụng các công cụ phân tích đối
với thiết kế và vận hành. Thí dụ, bản phân tích

độ nhạy sensitivity analysis có thể nắm bắt các
mối tương quan giữa các biến số khác nhau trong
bài toán mô phỏng. Một nghiên cứu công phu
hơn có thể liên quan đến case studies. Khả năng
của mô phỏng để hình dung các thực nghiệm ảo
là một mối lợi ích thực sự mà người sử dụng
nên biết để sử dụng hiệu quả.
Thí dụ về quá trình HDA chứng tỏ rằng việc phân
tích kỹ lưỡng bài toán mô phỏng là cần thiết
trước khi lao vào máy tính. Hơn nữa, việc chạy mô
phỏng và hội tụ cũng vẫn chưa đủ. Kết quả tin
cậy đòi hỏi phải có sự xác nhận một cách hệ
thống, cũng như có kiến thức về cơ sở của mô
hình hoùa.
19


II. Các thiết bị
Một sơ đồ PSD có thể được xây dựng nhờ các khối thiết bị
hay khối mô phỏng. Danh mục dưới đây liệt kê các dạng
thường gặp nhất, có sẵn trong các phần mềm mô phỏng đa
mục đích:
1. Thiết bị trộn Mixer, Thiết bị phân dòng Splitter và thiết bị phân tách
Separators (hộp đen).
2. Thiết bị phân tách cân bằng pha Flash.
3. Thiết bị trao đổi nhiệt Heat exchangers.
4. Chưng cất cơ bản Shortcut distillation.
5. Phân tách nhiều bậc Multistage separations.
6. Trích ly lỏng-lỏng Liquid-Liquid extraction.
7. Thiết bị phản ứng hóa học Chemical reactors.

8. Thay đổi áp suất: bơm, máy nén, van.
9. Đường ống và các thiết bị giảm áp.
10. Các thiết bị phân tách đặc biệt: thiết bị màng membrane unit, thiết bị cô
đặc crystalliser, thiết bị sấy dryer, v.v…
11. Thiết bị điều khiển Controllers.
12. Các thiết bị do người sử dụng thêm vào User added units.

Dưới đây là bản mô tả các khả năng chung trong các phần
mềm thương mại về tính toán flowsheeting. Các thông tin chi tiết
hơn có thể tìm thấy trong sổ tay người sử dụng của các phần
mềm mô phỏng khác nhau. Lập trình cho người sử dụng là
một phương pháp hiệu quả để xử lý các hạn chế liên quan
đến vấn đề mô phỏng của một số thiết bị công nghiệp. 20