Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ PRO/II
I - Giới Thiệu Phần Mềm Pro/II
PROII là phần mềm của công ty SIMSCI, dẫn đầu trong lĩnh vực mô phỏng công nghệ từ năm
1967. Công ty SIMSCI là thành viên của Intelligent Automation Division, thuộc công ty Invensys.
(địa chỉ website: ) hoạt động trong lĩnh vực điều khiển tự động, cung
cấp các phần mềm ứng dụng trong công nghệ lọc hoá dầu, thực phẩm, năng lượng,…
Phần mềm PRO/II là phần mềm mô phỏng trợ giúp các kỹ sư công nghệ hoá học, dầu khí,
Polimer…Từ việc tách ra dầu và khí đến những quy trình chưng cất, PRO/II kết hợp những tài
nguyên dữ liệu của thư viện thành phần hóa học rộng lớn và phương pháp dự đoán thuộc tính nhiệt
động tiên tiến nhất. PRO/II là công cụ tính toán dễ dàng các cân bằng vật chất và năng lượng, nhằm
mô phỏng quy trình ở trạng thái ổn định; theo dõi, tối ưu hóa, cải thiện năng suất…
Có thể vào trang chủ PRO/II để biết chi tiết về phần mềm,cách dùng và nhiều hổ trợ khác,có thể
đăng kí mua bản PRO/II.
II - 7 bước sử dụng phần mềm PROII
Sự mô phỏng kết quả tới Desktop được thực hiện qua 7 buớc:
1) Vẽ sơ đồ qui trình sản xuất:
Lựa chọn hoạt động đơn vị thích hợp từ PRO/II từ những biểu tượng thích hợp, trỏ vào nút biểu
tượng, kích chuột, và thả đơn vị trong phạm vi hoạt động bằng cách kích lần nữa. Xác định rõ những
dòng bằng cách chọn nút STREAM, kích chuột cho đầu vào và ra mỗi đơn vị công nghệ.

2) Định rõ những thành phần:
Kích nút biểu tượng những thành phần để vào một danh sách tất cả các thành phần trong quá
trình. Chọn từ hơn 1,700 thành phần đuợc xây dựng trong cơ sở dữ liệu của SIMSCI bằng cách đánh
vào tên thành phần hoặc lựa chọn từ danh sách đuợc xác định trước đó.

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 1

Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm
3) Lựa chọn những phương thức Tính toán Nhiệt động:

Kích nút sơ đồ pha để chọn những phương thức nhiệt động từ danh sách những phương thức
thường sử dụng, khái quát hóa, phương trình trạng thái, phương thức chất lỏng hoạt động, và những
gói dữ liệu đặc biệt.
4) Định rõ những dòng được nhập liệu:

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 2


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

Nhấn đúp vào mỗi dòng nhập liệu ngoài để cung cấp dữ liệu dòng (lưu luợng chảy, thành phần,
nhiệt độ, áp suất).
5) Cung cấp những điều kiện cho qui trình

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 3


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

Nhấn đúp vào mỗi biểu tượng đơn vị hoạt động trong sơ đồ qui trình sản xuất, và cung cấp dữ liệu
(những vùng dữ liệu đuợc phác thảo màu đỏ). Khi nhập dữ liệu quá trình, vùng dữ liệu thay đổi màu
từ đỏ đến xanh.

6) Chạy mô phỏng

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 4


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

Một lần bạn cung cấp tất cả dữ liệu đuợc yêu cầu và không còn nhìn thấy những vùng đỏ, vậy là
bạn sẵn sàng để chạy sự mô phỏng
7) Xem kết quả:

Sau khi chạy xong quá trình mô phỏng, bạn có thể xem lại những kết quả và xếp thành bảng sử
dụng báo cáo để in mặc định hoặc trực tiếp trong Excel.
GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 5


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm
III - Sơ đồ một quy trình dùng phần mềm PRO/II

IV - Nhập dữ liệu và chọn thuật toán
1) Nhập dữ liệu:
Khi nhập dữ liệu cần chú ý đến tính hợp lý các thông số công nghệ thực tế, do thiết bị có thể bị hư
hỏng và cho kết quả sai mà không biết.Chương trình muốn hội tụ các thông số phải tương ứng và hài
hoà với nhau. Một thông số không hợp lý làm quá trình tính toán không hội tụ làm không biết
nguyên nhân.
Quá trình nhập dữ liệu chỉ cần nhập một phần các giá trị cần thiết, các thông số còn lại được tính

toán khi chạy chương trình.
Thông số được chia ra làm 3 loại:

Thông số không đổi: là thông số giữ cố định trong suốt quá trình tính toán như áp suất, nhiệt
độ, lưu lượng dòng trích ngang…

Thông số ước lượng : là thông số phải khai báo hoặc không cần khai báo tuỳ ý. Đối với thông
số này, bộ tính toán xem như là giá trị đầu của thuật toán lặp, kết quả tính toán có thể khác so với giá
trị ước lượng ban đầu. Tuy nhiên kết quả ước lượng phải gần kề với giá trị kết quả thì chương trình
mới hội tụ.

Thông số không cung cấp: là thông số không cần nhập, được phần mềm qui định.
Khi nhập xong dữ liệu vào, ô thông số chuyển sang màu xanh. Nếu dữ kiện vẫn còn thiếu thì ô có
màu đỏ và cần bổ sung cho khi nào chuyển sang màu xanh thì mới được chạy chương trình.
2) Chọn thuật toán:
Trong quá trình lặp, PRO II cần các giá trị ban đầu của thông số, từ đó PRO II tự động ước lượng
bằng công cụ IEG dựa trên các thông số đã cung cấp. IEG chỉ được sử dụng hai thuật toán lặp I/O và
Chemdist trong PRO/II. Khi mô phỏng quá trính chưng cất dầu mỏ thì I/O thường được sử dụng vì
giải nhanh và phù hợp cho các hệ Hydrocacbon.
Phương pháp tính lặp I/O (inside/outside): chia công việc tính toán thành hai vòng lặp, vòng lặp
nội và vòng lặp ngoại.Vòng lặp nội PRO/II giải các phương trình của cột chưng cất: phương trình cân
bằng vật chất, cân bằng nhiệt và điều kiện biên. Vòng lặp nội dùng phương pháp tính gần đúng nên
xác định các biên số rất nhanh.

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 6


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

Sau khi vòng lặp nội đã hội tụ (sai số giữa hai lần lặp đạt yêu cầu) thì PRO/II chuyển sang tính
vòng lặp ngoại. Tại vòng lặp ngoại, sẽ tính các giá trịi như K (độ bay hơi tương đối ), H (enthalpy)
dựa trên kết quả vòng lặp nội về thành phần, nhiệt độ. Việc tính toán các phương trình nhiệt động có
thể chiếm tới 80% thời gian tính toán vì đây là các phương trình phức tạp về thành phần và áp suất.
PRO/II chia làm hai vòng lặp nội và ngoại để giảm số lần giải các phương trình nhiệt động, trong đó
có vòng lặp nội tính toán gần đúng.

Lưu đồ tính toán của phương pháp I/O
Khi chương trình không hội tụ, có nhiều nguyên nhân dẫn đến không hội tụ:
Thông số đầu vào không chính xác, dữ kiện bị thiếu hoặc quá chặc chẽ nên không thực hiện
được.
Do mô hình không hợp lý như không đủ số mâm lý thuyết, thuật toán chọn sai, bộ tính toán
tính chất không phù hợp…
Do thông số mặc định cho phần mềm không thích hợp: mặc dù quá trình hội tụ nhưng không
đủ số vòng lặp nên không có đáp số, do vậy cần phải tăng thêm số vòng lặp tối đa cho phép hoặc
giảm hệ số “damping”
Sai số khắc khe, khó đạt được …
V - Kiểm tra độ tin cậy của kết quả
Khi đã phân tích kết quả và thấy mô hình tính toán phù hợp qui trình thực tế thì kiểm tra độ tin
cậy của kết quả tính toán bằng cách :
o
Thay đổi bộ tính toán tính chất (phải phù hợp với hệ đang mô phỏng).
o
Thay đổi cấu tử giả của dòng nhập liệu
o
Khi tăng số cấu tử giả mà kết quả tính toán chênh lêch không đáng kể thì phải lấy kết quả mới
chính xác hơn .
Nói chung bước kiểm tra độ tin cậy không nhất thiết phải được thực hiện nếu không có mối nghi
ngờ nào.
VI - Một số công cụ hỗ trợ

Bộ phận ngưng tụ:
Sản phẩm đỉnh từ tháp có bộ phận ngưng tụ tương tự như sản phẩm từ reflux accumulator drum.
GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 7


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm
Việc lựa chọn bộ phận ngưng tụ tuỳ thuộc vào các yếu tố:Thành phần,Nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ làm
việc, nhiệt độ quá lạnh, độ giảm nhiệt độ quá lạnh.
Bộ phận đun lại(nồi đun lại)
-Thường được tự mặc định dạng tiêu chuẩn(kettle):được xây dựng dựa trên năng suất của mâm đáy
của tháp với sản phẩm cân bằng lỏng là sản phẩm đáy.
-Đối với thuật toán I/O và I/O mở rộng, ta có thể dùng các dang sau: nồi đun lại có điều chỉnh lưu
lượng và ồi đun lại không điều chỉnh lưu lượng.
-Đối với các thuật toán khác thì chỉ có thể dùng nồi đun lại tiêu chuẩn
Lưu ý:
-Những nồi đun lại có điều chỉnh lưu lượng(nồi đun lại sẽ đưa dòng lại bồn chứa của nồi đun và chảy
tràn vào bồn chứa sản phẩm) thì tương tự nồi đun không điều chỉnh lưu lượng về mục đích mô phỏng
và được tạo mẫu như nhau
-Các cài đặt của thermosiphon nồi đun:
+Thành phần của dòng lỏng hồi lưu của nồi đun
+ Nhiệt độ của dòng hồi lưu
+ Nhiệt độ thay đổi khi đi qua nồi đun
+ Tốc độ quay vòng của nồi đun
Bộ phận làm nóng, làm mát:
-Các bộ phận này được đi kèm với máy bơm, năng suất âm dùng để chỉ quá trình làm mát, năng suất
dương cho quá trình làm nóng. Không có giới hạn về số lượng của các bộ phận này.
-Đối với mỗi bộ phận làm nóng, làm mát, cần khai báo các thông số sau: số mâm, tên, năng suất(có
dấu phù hợp)

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 8


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

PHẦN 2: DISTILLATION
I/Giới thiệu: Distillation là một đơn vị mô phỏng quá trình chưng cất của PRO/II được sử dụng nhằm
mục đích mô phỏng và tính toán quá trình chưng cất các chất trong công nghiệp hóa dầu và khí.
II/ Nguyên lý tính toán:
Cơ sở tính toán cho thiết bị:
Giả sử:
- Thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp là thiết bị ngưng tụ hoàn toàn hơi thành lỏng ở nhiệt độ tsôi.
- Thiết bị đun sôi đáy tháp không làm thay đổi thành phần của hỗn hợp.
- Nguyên liệu được đưa vào tháp ở nhiệt độ sôi.
- Không có mất mát nhiệt.
Cân bằng vật chất :
Cho toàn tháp: F= D+W
Cho thiết bị ngưng tụ: G1=D+L0
Cho cấu tử dễ bay hơi: F.xF=D.xD+W.xW
Cho đoạn luyện: G.y+L0.xL0=G1.y1+L.x

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 9


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 10


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 11


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 12


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 13


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

III/ Thuật toán tính toán:

Đối với hầu hết các hệ, SimSci thường sử dụng thuật toán I/O. Khi 1 bài toán có thể sử dụng
nhiều hơn 1 thuật toán thì thuật toán I/O thường hội tụ nhanh hơn.
1. Thuật toán Inside Out :
Thuật toán này trong PROII dựa trên một bài viết của Russell vào năm 1983. Thuật toán này chứa
một số thuộc tính mới mẻ đã góp phần tạo nên tính chất hội tụ tuyệt vời của nó. Thuật toán này được
chia ra với 2 vòng lặp là vòng lặp trong và vòng lặp ngoài.
Ở vòng lặp trong thì nhiệt, vật chất, và những đặc tính thiết kế kĩ thuật được giải quyết. Những
mô hình nhiệt động đơn giản cho enthalpy và giá trị độ bay hơi tương đối K được sủ dụng trong vòng
lặp trong. Cùng với những mô hình đơn giản thì sự lựa chọn biến ban đầu cho phép vòng lặp trong
giải quyết một cách chính xác và đáng tin cậy.
Ở vòng lặp ngoài những thông số của mô hình nhiệt động đơn giản được cập nhật dựa trên những
thành phần mới và kết quả của quá trình tính toán nhiệt động chặt chẽ. Khi nào mà giá trị các giá trị
Enthalpy và K tính được phù hợp với mô hình nhiệt động đơn giản và các đặc tính thiết kế kĩ thuật
được thỏa mãn thì thuật toán được giải quyết xong.
Những biến đầu tiên trong vòng lặp trong là những yếu tố stripping và yếu tố dòng hồi lưu.
Những phương trình của một vòng lặp trong bao gồm phương trình cân bằng enthalpy cho các đĩa và
phương trính của các đặc tính thiết kế chi tiết kĩ thuật. Yếu tố stripping được định nghĩa như sau:

Trong đó: Sj = yếu tố Stripping của giai đoạn j
V = the net vapor leaving the stage (lượng hơi rời khỏi đĩa)
L = the net liquid leaving the stage (lượng lỏng rời khỏi đĩa)
Kb = the base component K-value from the simple K-value model (giá trị K của mô hình nhiệt động)
 Vòng lặp trong giải hệ phương trình sau:

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 14


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

Trong đó Hj : Nhiệt cân bằng cho mỗi mâm.
SPk : các đặc tính thiết kế chi tiết kĩ thuật
Hệ phương trình này được giải bằng phương pháp Newton-Raphson.
 Vòng lặp ngoài:
Vòng lặp ngoài trong thuật toán này cập nhật dữ liệu từ những thông số của các mô hình nhiệt động
đơn giản và kiểm tra sự hội tụ. Ở vòng lặp trong, những phương trình chưng cất được tính toán cho
mô hình nhiệt động hiện hành. Sự kiểm tra hội tụ trong vòng lặp ngoài so sánh với những tính toán
chặt chẽ các giá trị enthalpies và các giá trị cân bằng lỏng hơi K từ những thành phần mới ( kết quả
tính toán từ vòng lặp trong).
Giá trị ban đầu K b trên mỗi đĩa được tính như sau :

2. Thuật toán Chemdist
Chemdist là 1 thuật tóan mới được SimSci phát triển để tính toán mô phỏng cho hệ có độ lí tưởng
không cao. Chemdish là phương pháp thuần Newton Raphson với việc phân tích đầy đủ những phát
sinh, bao gồm phát sinh trong hoạt động và trong hệ số nhớt. Chemdish cho phép 2 pha lỏng được tạo
thành trên bất kì đĩa nào trong tháp và cung cấp cấu hình của 2 pha lỏng ngưng tụ. Chemdish với
những phản ứng hóa học cho phép thủ tục In-Line cho những phản ứng phi động lực học .
GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 15


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm
Chemdish trong Pro/II là phương pháp Newton phù hợp để giải quyết những vấn đề chưng cất phi
lí tưởng liên quan đến 1 số lĩnh vực trong hóa hoc. (nhỏ khoảng 10%). Những điều kiện này là những
va chạm chung trong chưng cất như chống lại phân đoạn thô khi mà lẽ ra nên lựa chọn phương pháp
I/O. Chemdish dùng để giải quyết tốt cả vấn đề cân bằng hơi- lỏng và cân bằng hơi- lỏng- lỏng như 1
phản ứng hóa học.

Biểu đồ cân bằng đĩa cho trường hợp chưng cất 2 pha không có phản ứng hóa học.
Những biểu thức được miêu tả như sau :
Cân bằng khối lượng:

M i. j  exp( X i , j )Vi  exp( X i 1. j )( Li 1  LDi 1 )  exp(Yi 1, j )(Vi 1  Vi D1 )  f i ,Lj  f iV1, j
Cân bằng năng lượng:

Cân bằng lỏng –hơi:

Số phân mol:
GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 16


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

Fi = tổng dòng nhập liệu ở mâm thứ i
Li = tổng dòng lỏng từ mâm thứ i
Vi = I tổng dòng khí từ mâm thứ i
Qi = nhiệt cung cấp cho mâm thứ i
Ti = nhiệt độ mâm thứ i
X i,j = ln(x i,j) của phân mol lỏng
Y i,j = ln(y i,j) của phân mol khí
NC = số cấu tử
NT = số đĩa
3. Thuật toán Eldist
Eldish là dạng mở rộng của Chemdish áp dụng cho mẫu chưng cất dung dịch chất điện li .Nó
được giải quyết nhờ sử dụng nhóm phần mếm thứ 3 từ hệ thống OLI. Máy tính tính toán trực tiếp giá
trị độ bay hơi tương đối K mà đã được chuyển hóa thành K cân bằng. Sau đó Eldish dùng gía trị này

để tính toán cân bằng lỏng- hơi.
Thuật toán Eldist trong pro/II là sự kết hợp của phương pháp Newton được sử dụng trong Chemdist
để giải phương trìh MESH và giải quyết phương trình riêng cho pha lỏng được mô tả trong mô hình
toán Section – Electrolyte.
 Thuật toán cơ bản: Phương trình Mesh được giải quyết nhờ thuật toán Newton-Raphson tính toán
lặp vòng ngoài, trong khi phương trình riêng cho pha lỏng với giá trị K thì được tính toán bằng pp lặp
vòng trong.
 Lặp vòng trong: nhập các thông số mẫu nhiệt độ, áp suất , phân mol của cấu tử pha lỏng và pha
khí. Nhiệt độ , áp suất và phân mol pha lỏng thì cần cho việc tính toán thông số và độ nhớt cho của
pha lỏng. Còn phân mol pha khí thì cần để tính giá trị K và gia trị K phát sinh ước tính
 Vòng lặp ngoài: Mẫu lặp vòng ngoài được giải theo thuật toán Newton
Có 2 cấu tử + 3 phương trình và 2 cấu tử + 3ẩn trên mỗi đĩa lí thuyết. Những biến đổi độc lập trên
mỗi đĩa là:
a. ln(x), phân mol lỏng
b. ln(y) phân mol khí
c. đĩa pha lỏng L1
d. đĩa pha khí V1
e. đĩa nhiệt độ T1
 Những phương trình để giải trên mỗi đĩa là
Cân bằng cấu tử:

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 17


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

Cân bằng lỏng –hơi:
Cân bằng năng lượng:

4. Tính toán thuỷ động lực học cho tháp chưng c ất
Pro II chứa những phương pháp tính toán cho tốc độ và kích cỡ của tháp đĩa, và cho những mô
hình tháp đệm được đệm với vật liệu bất kì hay vật liệu có cấu trúc.
Tháp đĩa được chọn nhiều hơn tháp đệm để ứng dụng cho những trường hợp tốc độ của lỏng lớn.
Trong khi đó tháp đệm thích hợp hơn tháp đĩa trong trường hợp chưng cất chân không và cho những
trường hợp có sự ăn mòn.Tất cả các tính toán cho tháp đĩa và tháp đệm đều yêu cầu biết độ nhớt động
học. Thông số độ nhớt động học sẽ là cơ sở để người dùng lựa chọn các công cụ tính toán nhiệt động
lực học phù hợp

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 18


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm
5. Tốc độ và kích thước của tháp đĩa
Tháp đĩa bao gồm van, tháp đĩa lỗ, tháp đĩa nhập liệu sôi ở đỉnh được Pro/II mô hình hoá và sử
dụng như là 1 công cụ tính toán thử nghiệm.Quy trình đựơc phát biểu bởi Glitsch dùng để ước tính
năng suất hoặc chế độ dòng chảy, chênh lệch áp suất của van thuỷ lực. Đối với tháp đĩa lỗ hoặc đĩa
nhập liệu sôi ở đỉnh, năng suất được ước tính là 95% và năng suất tương ứng là 85% đối với van.
Năng suất:
Năng suất của tháp đĩa được định nghĩa bằng yếu tố năng suất lượng hơi không chứa lỏng. Đồ thị
được dùng để đạt tới yếu tố năng suất yêu cầu dựa trên khoảng cách giữa các đĩa và tỷ trọng hơi.
Sự sủi bọt trên các đĩa cũng được xét đến như là 1 yếu tố hệ thống. Bảng 5-7 sẽ cho ta thấy các yếu tố
hệ thống được dùng để tính toán chính xác yếu tố năng suất hơi

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 19

Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm
Để thiết kế tháp đĩa ta tính toán phần trăm các dòng để tìm kích thước đừơng kính tháp, lượng hơi
cần sử dụng.
Lượng hơi cần sử dụng được định nghĩa như sau:

Vload : dung lượng hơi
ACFS (actual vapor volumetric flow rate): thể tích thực của hơi ứơc lượng trước
 G: tỷ trọng hơi
 L: tỷ trọng lỏng

Độ giảm áp
Đối với van, tháp đĩa lỗ, tháp đĩa tầng sôi độ giảm áp toàn bộ là tổng của độ giảm áp trên tháp khô và
độ giảm áp gây ra do lỏng bị nghẽn trên đĩa

Với ∆P là độ giảm áp tổng (trên 1 thể tích)
Pdry là độ giảm áp trên đĩa khô
Pl là độ giảm áp do lỏng trên đĩa gây ra.
Độ giảm áp trên đĩa khô được xác định dựa vào đồ thị thể hiện quan hệ giữa độ giảm áp do trọng
lượng của van tại dòng hơi có tốc độ thấp và bình phương tốc độ ban đầu của dòng hơi có tốc độ cao .
a. Độ giảm áp trên đĩa khô
 Đối với tháp đĩa lỗ, phương pháp Fair được dùng để xác định độ giảm áp trên đĩa khô theo
phương trình

Với C là hệ số chảy tràn
G là tốc độ ban đầu trên bề mặt hơi
 Đối với tháp đĩa tầng sôi, độ giảm áp trên đĩa khô được tính bằng phương pháp Bolles:

Với : hsh chiều cao tầng sôi

Hệ số đỉnh khô K2 trong phương trình trên là 1 hàm số theo tỷ lệ vòng của vùng ống đứng.
b. Độ giảm áp của lỏng
 Đối với tháp đĩa van thủy lực, độ giảm áp của lỏng được tính theo công thức sau

Với L tốc độ toàn bộ dòng lỏng trong tháp (gpm)
lw chiều dài van (inch)
hw chiều cao van (inch)
GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 20


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm


Đối với tháp đĩa lỗ hay tháp đĩa tầng sôi độ giảm áp của lỏng được tính theo phương trình

i. Dùng cho tháp đĩa lỗ:

ii. Dùng cho tháp đĩa tầng sôi:

Với : hds tính toán chiều cao của chất lỏng tinh khiết ở đĩa trên cùng (động học đặc trưng)
hs chiều cao cột chất lỏng gây ra áp suất tĩnh
how chiều cao phần đỉnh trên van
hhg gradient thuỷ động lực học chảy màng
IV/ Thiết bị và ứng dụng của Distillation trong tính toán:
Chọn Distillation từ bảng PFD, sau đó nhấp vào màn hình mô phỏng:

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 21


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm
Khi đó hộp thoại column configulation xuất hiện:

Trong Number of Theoretical Trays , ta điền số mâm lý thuyết của thiết bị chưng cất( để xác
định số mâm lý thuyết này, ta có thể sử dụng thiết bị shortcut distillation để tìm số mâm cần thiết căn cứ
vào các dữ liệu dòng đầu vào).
Ngoài ra, trong hộp thoại cũng có 2 option là Condenser và Reboiler( tương ứng với thiết bị
ngưng tụ và nồi đun),nếu trong quá trình chưng cất mà ta tiến hành có sử dụng thiết bị ngưng tụ và nồi
đun thì ta chọn các option này,khi đó trong thiết bị chưng cất sẽ có các thiết bị đã chọn. Thiết bị ngưng tụ
và nồi đun vẫn được tính như là một mâm lý thuyết.
Trong distillation, số mâm được đánh số thứ tự từ trên xuống, bắt đầu từ thiết bị ngưng tụ và kết thúc ở
nồi đun( nếu có).

Để thiết bị chưng cất hoạt động, ta cần thiết lập các dòng đầu vào ,và các dòng đầu ra cho thiết bị(
tương ứng với dòng sản phẩm đỉnh và dòng sản phẩm đáy), các thông số ban đầu như nhiệt độ, áp suất,
thành phần các cấu tử trong nguyên liệu ban đầu được nhập cho dòng đầu vào, điểm kết thúc của dòng
đầu vào nối vào thân của thiết bị chưng cất, ở vị trí ứng với số mâm nhập liệu (được xác định bằng
shortcut distillation)

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 22


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

Distillation cung cấp rất nhiều tiện ích giúp mô phỏng quá trình chưng cất theo các điều kiện hoạt

động khác nhau
Để thiết lập điều kiện hoạt động cho Distillattion, ta nhấp đúp vào biểu tượng distillation trên
màn hình mô phỏng. Khi đó hộp thoại PRO/II- Column xuất hiện

- Algorithm: cho phép lựa chọn thuật toán để tính toán cho quá trình chưng cất ( được mặc định ban đầu
là Inside-Out)
- Calculated Phases: lựa chọn pha cho việc tính toán.
- Number of Stages: số mâm lý thuyết của thiết bị.
- Number of Iterations: số vòng lặp cần thực hiện, thông thường số vòng lặp càng lớn thì mức độ chính
xác càng cao, nhưng quá trình xử lý sẽ chậm hơn.
GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 23


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm
Để thiết bị chưng cất hoạt động ta cần phải cung cấp dữ kiện cho ít nhất 3 phần( được viền đỏ trên
hộp thoại PRO/II- Column: Pressure Profile, Feed and Products, Performance Specification.
* Pressure Profile: cung cấp các thông số về áp suất hoạt động của thiết bị chưng cất, bao gồm áp suất
trên mâm chưng cất áp suất cho toàn bộ thiết bị.
+ Nhấp vào tab Pressure Profile, hộp thoại column- pressure Profile xuất hiện:

Trong Pressure Specification Mode- kiểu áp suất áp dụng cho thiết bị
+ Nếu ta chọn option Overall- áp suất cho thiết bị nói chung thì sau đó cần phải thiết lập các dữ kiện tiếp
theo trong Overall Specification bao gồm các dữ liệu về áp suất của mâm trên cùng (Top Tray
Pressure), và độ giảm áp (Pressure Drop) trên mỗi mâm( Per Tray) hay độ giảm áp của toàn bộ tháp
chưng cất (Column).
+ Nếu cần thiết lập áp suất cho mỗi mâm thì ta chọn By Individual Trays trong Pressure Specification
Mode, khi đó Individual Tray Specification sẽ hiện sáng và lúc này ta có thể thiết lập các thông số áp
suất cho từng mâm.

GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 24


Tin học trong công nghệ hóa học và thực phẩm

*Sau khi đã thiết lập các thông số áp suất cho thiết bị hoạt động, các thông số tiếp theo cần phải cung cấp
là các thông số về dòng nhập liệu đi vào và dòng sản phẩm đi ra của thiết bị chưng cất. Các thông số này
được cung cấp trong tab Feed and Products.

Trong hộp thoại Column -Feed and Products, ta cung cấp các dữ liệu về vị trí mâm(Tray) đối
với dòng nhập liệu (Feed), dòng sản phẩm(Product), kiểu sản phẩm(Type of Product) (bottoms- đối với
sản phẩm đáy và Overhead-đối với sản phẩm đỉnh), dạng pha (Phase) của sản phẩm, và lưu lượng của
GVHD Trịnh Hoài Thanh

Trang 25