Gas7 2 Stage Compression

Nén hai cấp
Nội dung
Ví dụ này đưa ra ứng dụng điển hình của hoạt động tuần hồn.
Ngun liệu vào các trạm nén khí ở 35 oC (95 oF) và 1.725 kPa (250
psia). Khí sản phẩm có áp suất 6.900 kPa, và được nén qua hai cấp.
Mỗi cấp bao gồm một tháp tách, một máy nén, và thiết bị làm lạnh.
Chất lỏng tách ra từ mỗi tháp tách được tuần hoàn trở lại cấp nén
trước, sau khi đã giảm áp.

Mục tiêu
Khi hồn thành bài này, có thể:


Sử dụng cơng cụ Recycle trong HYSYS



Lựa chọn vị trí cắt thích hợp cho Recycle

Yêu cầu
Biết cách thiết lập dòng và các thiết bị trong PFD

Sơ đồ công nghệ PFD


Thực hiện mô phỏng
Sử dụng Peng Robinson EOS với các cấu tử sau : N 2, CO2, C1, C2,
C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, C6 :

Xây dựng sơ đồ mô phỏng
1. Thiết lập Mixer với các giá trị sau:

2. Thêm Separator với các tham số sau:

3. Thêm Compressor:

4. Thêm Cooler:


5. Thêm Mixer:

6. Thêm Separator:

7. Thêm Valve:


8. Thêm Compressor :

9 . Thêm Cooler :

10. Thêm Separator :


11. Thêm Valve :

Nói chung Recycle
sử dụng để tính
tốn tuần hồn
dịng vật liệu mà
khơng tuần hồn

dịng năng lượng.

Thiết lập Recycles cho sơ đồ cơng nghệ
Recycle là cơng cụ tốn học để tính tốn q trình tuần hồn dịng
vật chất. Thiết lập Recycle tương tự như thiết lập các công cụ mô
phỏng khác trong HYSYS. Nguồn nguyên liệu đầu vào Recycle
được gọi là dịng tính tốn, dịng sản phẩm ra là dòng giả định.
Recycle tạo ra một block lý thuyết trong sơ đồ cơng nghệ. Dịng
ngun liệu vào block được sử dụng để tính tốn dịng tuần hồn,
sản phẩm là dịng tuần hồn giả định. Q trình hội tụ, diễn ra các
bước sau :

Ln ln đưa ra
giá trị giả định
cho dịng ra của
Recycle, khơng
bao giờ là dịng
vào Recycle. Giá
trị giả định đưa ra
càng gần với giá
trị thực, quá trình
hội tụ sẽ diễn ra
nhanh hơn.



HYSYS sẽ sử dụng điều kiện của dòng giả định (dịng ra)
và các tham số q trình trong flowsheet để tính tốn dịng
vào Recycle.



Sau đó HYSYS sẽ so sánh giá trị của dịng tính tốn với
dịng giả định.



Dựa trên sự khác biệt giữa các giá trị, HYSYS sẽ chỉnh sửa
các giá trị dịng tính tốn sao cho phù hợp với giá trị của
dịng giả định.



Quy trình tính tốn sẽ dừng lại cho đến khi các giá trị là
phù hợp trong phạm vi sai số cho phép.

Chú ý rằng cả hai van LetDown 1 và LetDown 2 trên các dịng ra
(cũng chính là các dịng vào Recycle) đã biết. Đây sẽ là điểm bắt
đầu tốt cho dòng giả định (dòng giả định cho Recycle)


1. Thiết lập Recycle đầu tiên bằng cách bấm vào biểu tượng
Recycle trong Object Palette (như hình bên cạnh).
Connections Tab - Connections Page
Trong Connections Page, điền tên và các dòng vào dòng ra Recycle
như trong giao diện dưới.

Parameters Tab
Tolerance Page

Sai số cho phép
càng nhỏ, u cầu
tính tốn cang khắt
khe. Nói chung nên
bắt đầu bằng giá trị
mặc định để đạt hội
tụ, sau đó sẽ đưa ra
các điều kiện khắt
khe hươn nếu cần.

Trong cửa sổ này HYSYS cho phép thiết lập các điều kiện để hội tụ
hoặc các sai số cho phép với mỗi biến Recycle. Trong ví dụ này giữ
nguyên các giá trị mặc định.
Numerical Page
Trong cửa sổ này có các lựa chọn cho hai kiểu Recycle là Nested
(lồng vào nhau) hoặc Simultaneous (đồng thời).


Nested: là kiểu tuần hoàn trong đó bất cứ khi nào chúng
gặp nhau trong q trình tính tốn. Sử dụng kiểu này khí có
một Recycle hoặc nhiểu Recycle không nối với nhau.



Simultaneous: tất cả các Recycle được tính tốn đồng thời
cung một lúc. Sử dụng lựa chọn này khi trong lưu trình có
nhiều Recycle được liên kết với nhau (inter-connected).

Trong trường hợp này sẽ sử dụng Nested Recycle.

Monitor Tab
Trong cửa sổ này hiển thị các thông tin thực hiện q trình tính tốn.
Bất cứ biến nào được thay đổi giữa cá vịng tính lặp đều sẽ được
hiển thị trong bảng này.
Worksheet Tab


Trong cửa sổ này hiển thị các thông tin của dịng vào và dịng ra. Ví
dụ, trong trường hợp này dịng vào và dịng ra có cùng thơng tin.
Bởi vì trước khi thiết lập Recycle, dòng vào đã được HYSYS tính
tốn. Khi được nối vào Recycle, các điwwù kiện của dòng vào tự
động được chuyển qua cho dòng ra sử dụng làm tham số giả định để
bắt đầu tính tốn.
2. Thiết lập Recycle thứ hai với các thông tin sau.

Bước cuối cùng là nối các dòng ra của các Recycle làm các dòng
vào Mixre1 và Mixre2:


RCY 1 Out nối làm dòng vào cho Mixre 1



RCY 2 Out nối làm dòng vào cho Mixre 2

Lưu case vào thư mục xác định. Sau đó chuyển thành file Template
và lưu lại.

Phân tích kết quả

Mở giao diện thuộc tính của các Recycle và vào Convergence Tab.
Có bao nhiêu vịng lặp đã được thực hiện để hội tụ?
Mở Worksheets Tab của mỗi Recycle. Các biến của dịng vào và
dịng ra có giá trị như thế nào?
Phần mol pha hơi của dòng vào và dòng ra bằng bao nhiêu?
RCY 1

RCY 2

Inlet Vapour Fraction
Outlet Vapour Fraction
Nếu phần mol pha hơi khác nhau khá nhỏ, sai số cho phép về thành
phần phần mol các cấu tử khá bé (thay đổi tolerance từ 10.0 đến
1.0). Có sự khác nhau nào không?


Advanced Modelling
Bởi vì cơng cụ Recycle là cơng cụ tốn học tính tốn q trình vật
lý, có vai trị hết sức quan trọng trong mơ phỏng. Vị trí của các dịng
được cắt ra ảnh hưởng đến q trình tính tốn hội tụ của các
Recycle.
1. Chọn vị trí cắt sao cho số Recycle là nhỏ nhất
Giảm số vị trí mà quá trình tính lặp u cầu sẽ giảm được tổng thời
gian hội tụ. Chọn vị trí Recycle phụ thuộc vào ccaaus truc hình học
của lưu trình. Lưu ý chọn vị trí cắt nếu như có thể sao cho việc khai
báo các tham số của dòng giả định sẽ được thực hiện như các dịng
chính. Thường là sau các điểm thu gom (mixer) và trước các điểm
phân phối (tees, separator và columns)
2. Chọn vị trí cắt sao cho các biến số của Recycle là nhỏ nhất
Biến bao gồm phần hơi, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng dòng, enthalpy

và thành phần. Lựa chọn vị trí sao cho càng nhiều biến cố định
khơng bị thay đổi càng tốt, như vậy sẽ loại trừ được ảnh hưởng của
các biến và làm tăng tính ổn định của quá trình hội tụ. Tốt nhất nên
chọn các vị trí là đầu vào Separator, Compressor, sau dịng ra thiết
bị làm lạnh cooler và heater.
Rất không tốt nếu chọn vị trí cắt dịng có Adjust điều khiển một
trong các biến.
3. Chọn vị trí cắt ổn định
Vị trí cắt có thể chọn sao cho những thay đổi trong dịng tuần hồn
có ảnh hưởng nhỏ nhất. Ví dụ chọn dịng chính, ảnh hưởng của sự
biến thiên do Recycle sẽ là nhỏ nhất. Tầm quan trọng của yếu tố này
phụ thuộc vào thuật toán hội tụ. Điều này càng quan trọng khi sử
dụng phép thế liên tiếp.


Exploring with the Simulation
Bài tập 1: Đặt Recycle ở vị trí nào và tại sao?

Bài tập 2: Đặt Recycle ở vị trí nào và tại sao?
Giả sử Feed đã được xác định hoàn toàn, độ giảm áp Sheel và Tube
đã biết, đã biết nhiệt độ dòng Column Feed


Bài tập 3: Đặt Recycle ở vị trí nào và tại sao?
Giả sử Feed đã được xác định hoàn toàn, độ giảm áp Sheel và Tube
cho E-100 và E-101 đã biết, đã biết nhiệt độ dòng 3 và 4

Bài tập 4: Đặt Recycle ở vị trí nào và tại sao?
Giả sử Feed đã được xác định hoàn toàn, độ giảm áp Sheel và Tube
E-100 đã biết.

Bài tập 5:
Sau khi hồn thanh mơ phỏng, sếp u cầu bạn thiết lập Compressor
Curves cho Stage 2 Compressor có sẵn đang làm việc trên hiện
trường. Với Compressor hiện đang có sẵn có thể đạt được với áp
suất bạn cần, là 6900 kPa, hoặc là bạn sẽ phải sử dụng thêm cấp nén
thứ 3.

Bài tập 6.
Ban than phiền với sếp, Polly Sin rằng bài mô phỏng của bạn mất
quá nhiều thời gian hội tụ trên máy tính bởi vì Recycle và nhân cơ
hội này kiến nghị thay máy tính có tốc độ cao hơn. Polly đã xem sơ
đồ mô phỏng của bạn và yêu cầu trên cơ sở có thẻ giảm thời gian
hội tụ bằng cách loại bỏ một Recycle trong sơ đồ mô phỏng. Bạn
hay Polly, ai đúng?