Thiết bị chưng cất SHORTCUT

SHORTCUT
GVHD: thầy Trịnh Hoài Thanh
Nhóm:
- Lê Thị Phương
-Vũ Bảo Trân
-Trần Thanh Loan
-Kiều Thị Minh Trang
-Đặng Thị Thanh Trầm
-Tăng Ngọc Chân Tâm
-Trần Hoàng Ngọc Thương


PHẦN 1: TỔNG QUAN PROII
I. Giới thiệu:
- Pro/II là phần mềm của công ty SIMSCI
- Phần mềm Pro/II là phần mềm mô phỏng trợ
giúp cho các kỹ sư công nghệ hóa học, dầu
khí, polymer…
- 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…


II. Bảy bước sử dụng phần mềm PROII:
-

Bước 1: Vẽ sơ đồ quy trình sản xuất

-

Bước 2: Định rõ những thành phần

-

Bước 3: Lựa chọn những phương pháp
tính toán nhiệt động


- Bước 4: Định rõ những dòng được nhập liệu
- Bước 5: Cung cấp những điều kiện cho quy
trình
- Bước 6: Chạy mô phỏng
- Bước 7: Xem kết quả


III. Sơ đồ một quy trình dùng phần mềm Pro/II:


IV. Nhập dữ liệu và chọn thuật toán:
1. Nhập dữ liệu:
- 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
• Thông số ước lượng
• Thông số không cung cấp


2. Chọn thuật toán:

- Khi mô phỏng quá trình chưng cất thì I/O
thường được sử dụng vì nhanh và phù hợp
cho các hệ Hydrocacbon.

Lưu đồ tính toán của phương pháp I/O


PHẦN 2:SHORTCUT
I.
-

-

Giới thiệu chung:
Thiết bị chưng cất tính toán nhanh được
sử dụng trong thiết kế sơ bộ để xác định
số bậc cần thiết đối với một sự phân tách
cho trước.
Pro/II có phương pháp tính toán chưng cất
bằng shortcut để xác định trạng thái làm
việc của tháp như phân tách cấu tử, số
mâm tối thiểu, và tỉ số hồi lưu tối thiểu.


- Mô hình chưng cất bằng shortcut là một
công cụ hữu dụng cho việc thiết kế sơ bộ
những đồ án thực tế. Phương pháp shortcut
có nhược điểm là không hoạt động đối với
một số hệ. Đối với hệ thống không lí tưởng,
phương pháp shortcut có thể đưa ra nhiều

giá trị không chính xác, hoặc không có kết
quả.


II. Phương pháp tính toán:
1. Phương pháp Fenske:
• Độ bay hơi giữa các cấu tử i và j trên mỗi
mâm trong tháp thì cân bằng với tỉ lệ của
giá trị K tại mâm đó, tức là:

•

Trong đó:
y: phần mole trong pha hơi.
x: phần mole trong pha lỏng.
i, j : biểu thị cho cấu tử i và j tương ứng.


• Đối với những thay đổi nhỏ suốt cột chưng
cất, độ bay hơi có thể được xác định. Như là
một giá trị trung bình cho sản phẩm đỉnh và
đáy:

• Số mâm lí thuyết tối thiểu của được xác định:

• Trong đó: B, D tượng trưng cho đáy và đỉnh.


2. Phương pháp Underwood:
Độ bay hơi tương đối của mỗi cấu tử có thể

được nói rõ trong những điều kiện của sự
bay hơi của cấu tử nặng, tức là:

• Trong đó: j : tượng trưng cho một vài cấu tử,
và hk tượng trưng cho cấu tử nặng.
• αj=1: cấu tử khóa
• αj>1:cấu tử nhẹ hơn cấu tử khóa
• αj<1: cấu tử nặng hơn cấu tử khóa


• Phương trình được phát triển bởi Shiras
Tỉ lệ hồi lưu tối thiểu:

Nếu giá trị hồi lưu nhỏ hơn 0.01 hoặc lớn hơn
1.01 cho mọi cấu tử J, thì sau đó cấu tử sẽ
không được phân bố giữa các sản phẩm.


3. Phương pháp Kirkbride:
• Vị trí đĩa nhập liệu dựa vào phương trình
Kirkbride:

• Với:
- m = số đĩa lý thuyết trên đĩa nhập liệu
- p = số đĩa lý thuyết dưới đĩa nhập liệu


4. Sự tương quan của Gilliland:
Tương quan Gilliland được dùng bởi PRO/II
để dự đoán quan hệ của số đĩa tối thiểu và

lượng hoàn lưu tối thiểu tới hoàn lưu thực tế
và số đĩa lý thuyết tương ứng.


5. Phương pháp chưng cất:
Có 2 mô hình chưng cất shortcut có sẵn
trong PRO/II
- Phương pháp đầu tiên ( thông thường):
những điều kiện tồn tại tổng số chảy ngược
trong tháp được mặc định
- Phương pháp thứ 2: tháp shortcut bao gồm
một chuỗi: 1 nhập liệu, 2 sản phẩm tháp, bắt
đầu với phần dưới cùng. Trong mô hình này,
không có hồi lưu giữa các phần.


III. Phân loại:
- Tháp đơn giản: là tháp chỉ có 1 dòng nhập
liệu được đưa vào tháp ở vị trí giữa nồi đun
và thiết bị ngưng tụ.
Chỉ được áp dụng cho phương pháp chưng
cất nghiêm ngặt
- Tháp phức tạp: là tháp có nhiều hơn 2 sản
phẩm, 2 mẫu chưng cất.
Tháp tinh chế sản phẩm nặng


PHẦN 3: ỨNG DỤNG
Shortcut dùng để giải các bài toán về chưng
cất. Dùng để xác định nhanh tỉ số hoàn lưu

tối thiểu, số mâm tối thiểu, số mâm nhập liệu
tối ưu từ đó ta có thể xác định các thông số
còn lại của bài toán chưng cất.
Định nghĩa:
Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu
tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp
khí-lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào
độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong
hỗn hợp,


• Phân loại:
- Áp suất làm việc: chưng cất áp suất thấp,
áp suất thường và áp suất cao
- Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn
(chưng đơn giản) và liên tục


PHẦN 4: VÍ DỤ
Bài toán: Tháp chưng cất liên tục với mâm
xuyên lỗ, phân tách ở áp suất thường 1718
m3/h hỗn hợp lỏng chứa 30% phân mol
Benzen và 70% phân mol Toluen. Nồng độ
Benzen trong sản phẩm đỉnh là 98% phân
mol và nồng độ sản phẩm đáy là 0,44% phân
mol Benzen. Nhập liệu vào ở nhiệt độ sôi.
Tính tỉ số hồi lưu và số mâm lí thuyết.
Dùng thiết bị shortcut để xác định số đĩa lí
thuyết