THÍ NGHIỆM CHUYÊN ĐỀ MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH pps

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BM: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
THÍ NGHIỆM CHUYÊN ĐỀ
MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH
H
ồ
Chí Minh, 2008
GV-TS Huỳnh Quyền
Mục đích:
-Trang bị cho SV những khái niệm cơ sở về mô hình, quy trình
mô hình hóa ưng dụng trong thiết kế mô phỏng các thiết bị, quá
trình công nghệ.
-Trang bị những kiến thức cơ sở về chương trình PROII,
HYSYS
-Làm quen với chương trình mô phỏng proII qua các ví dụ về mô
phỏng
Giớithiệutổng quan
-Thiếtkế mô phỏng là quá trình thiếtkế vớisự trợ giúp củamáy
tính và các phầnmền ứng dụng chuyên nghiệp.
-Các từ khóa được sử dụng trong thiết kế mô phỏng:
Simulation, process simulation : Mô phỏng, quá trình mô phỏng
Dynamic simulation : mô phỏng động
Simulator : thiết kế mô phỏng
Equation of state (EOS) : phương trình trạng thái
Steady-state simulation : mô phỏng trạng thái bền vững
To proceed by trial and error : Mô phỏng bằng cách mò mẫm
Model : mô hình
Modelling : quá trình mô hình hóa

I. Giới thiệu:

mô hình hoá
Phươngtrìnhmôhìnhhoá
Biến vào (T,P,V…)
Biến ra (T,P,V…)
Tham số hiệusuất
quá trình
Phương trình mô hình hoá:
-Phương trình năng lượng
-Phương trình vậtchất
-Phương trình hiệusuất củaquátrình
II.Khái niệm Model, mô hình hóa
Model mô hình hoá mộtthiết bị
Dựatrên:
Hệ các phương trình:
-Phương trình cân bằng vậtliệu
-Phương trình cân bằng năng lượng
-Phương trình hiệusuất củathiết bị
Tham số:
- Đầu vào
-những đặc trưng
-thamsố hiệusuất
Chophéptínhtoán được đầu ra củathiết bị
Các bướctiến hành mô hình hoá
Vấn đề thựctế
Phương trình toán học
Giải quyết bài toán
Lặp
1
2
3

4
Quy trình mô hình hoá
Xác định vấn đề
Tham số giớihạn
Dữ liệu
Xây dựng model
Giải quyết Model
Kiểm tra model
Hiệuchỉnh model
III. Ứng dụng của thiết kế mô phỏng:
-Thiết kế một quá trình mới ( designing)
-Kiểm tra một quá trình đang tồn tại (Retrofitting).
-Hiệu chỉnh quá trình đang vận hành (Troubleshooting)
-Tối ưu quá trình đang vận hành. ( Optimizing)
-Tạo cơ sở cho quá trình thiết kế hệ thống điều kiển của
quá trình.
Các bước cần quan tâm khi tiến hành thiết kế mô phỏng:
- Để làm gì?
-Nội dung mô phỏng
-Sự cần thiết của tính phức tạp trong quá trình mô phỏng
-Kết quả nào cần xác định của quá trình mô phỏng.
lưu ý: M
ụ
c tiêu là hàm c
ủ
a các bi
ế
n s
ố
ban đ

ầ
u
IV. Các phần mềm ứng dụng mô phỏng trong CNHH
-Design II ( WINSIM)
-Pro/II (Simsci)
-Prosim
-HYSYS ( HYSIM)

IV Phần mềm PRO/II
IV.1 Giới thiệu chung về ProII:
-Lịch sử:
+Xây dựng năm 1967 và đưa vào ứng dụng 1988 do SIMSCI
+Có nhiều phiên bản
-Ứng dụng:
+ Các quá trình công nghệ Hóa học, Polymer, Hóa dược, đặc
biệt trong công nghệ chế biến dầu khí
-Nguyên tắc của proii
: +làm việc theo kiểu modul.
+ có một thư viện dữ liệu phong phú: Đặt tính
hóa lí của các cấu tử, hệ thống các phương trình động học cho phép tính
toán các tính chất hóa lý, phuơng trình phản ứng
IV.2 Ứng dụng của PROII:
-Thiết kế phân xưởng mới.
-Mô phỏng một phân xưởng đang hoạt động nhằm tối ưu,
hiệu chỉnh, xây dựng mô hình điều khiển quy trình
IV.3 các bước tiến hành mô phỏng bằng proII
-Chọn hệ đơn vị ( anh, mét, SI)
-Xác định thành phần cấu tử có trong hệ
-Lựa chọn phương trình nhiệt động:
-Xây dựng dòng nguyên liệu và đặc tính của sản phẩm

-Xây dựng thiết bị với các thông số của đặc trưng thiết bị và
điều kiện vận hành.
Lưu ý:
-Chú ý đến độ đơn giản của sơ đồ mô phỏng.
-Mô phỏng chỉ thực hiện ở chế độ dừng
V Các khái niệm cơ bản về quá trình chưng cất:
Hình vẽ:
V.1 Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh:
Các dạng ngưng tụ:
PROII mật định quá trình ngưng tụ sản phẩm đỉnh là một bậc thay đổi nồng độ
tương ứng với một đĩa lý thuyết.
Có 4 dang ngưng tụ:
-Ngưng tụ một phần:
(partial) lỏng chỉ được ngưng tụ một phần, nhiệt độ bằng
chính nhiệt độ điểm sương của hỗn hợp.
Dạng này có hai loại: + Distillat vapor: Lỏng ngưng tụ chỉ để hồi lưu, sản
phẩm lấy ra ở trạng thái hơi ( overhead).
+ Distillat mixe: lỏng ngưng tụ một phần hồi lưu một
phần thu hồi
-Bubble temperature
: Hỗn hợp được làm lạnh đến nhiệt độ điểm sôi, hỗn hợp
ngưng tụ hòan toàn. Một phần hồi lưu, một phần thu hồi ( Fixe rate draw:
+ Subcooled, Fixe temperature: Làm lạnh dưới nhiệt độ điểm
sôi của hổn hợp.
+ Subcooled, Fixe temperature drop: Giốg như quá trình trênm
nhưng nhiệt độ làm lạnh được xác định bỡi một giá trị nào đó
V.2 Thiết bị đun sôi đáy: ( Reboiler)
ProII xem thiết bị đun sôi đáy như một bậc thay đổi nồng độ

Thiết bị đun sôi đáy có 3 dạng:
+ Kettle:
+ Thermosiphon without baffles
+ Thermosiphon with baffles
VI Lý thuyết về nhiệt động học
Nhưng đặc trưng nhiệt động học là cơ sở dữ liệu quan trọng cho việc
tính toán phân tách tòan hệ thống
-Có nhiều phương pháp tính tóan
-Hai phương pháp nổi bậc nhất:
+API và Rackett: Tính tóan chính xác tỷ trọng của pha lỏng.
+ Phương trình trạng thái ( phương trình bậc III tổng quát, phương
trình PR, SRK, SRKP Tính tóan chính xác các đựac trưng nhiệt
động học như enthanpie, entropie lỏng hơi, tỷ
trọng pha hơi
VI.1 Phương trình trạng thái:
- Ứng dụng trong khoảng nhiệt độ và áp suất rộng
-Trạng thái tham khảo là trạng thái khí lý tưởng và trang thái thực
được tính chênh lệch so với trạng thái lý tưởng thông qua các hệ số
hoạt áp cho cả hai pha
VI.1.1 Phương trình bậc ba tổng quát