ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BM: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ THÍ NGHIỆM CHUYÊN ĐỀ MƠ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA Q TRÌNH GV-TS Huỳnh Quyền

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC
BM: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

THÍ NGHIỆM CHUN ĐỀ
MƠ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH
GV-TS Huỳnh Quyền

Hồ Chí Minh, 2008


Mục đích:
-Trang bị cho SV những khái niệm cơ sở về mơ hình, quy trình
mơ hình hóa ưng dụng trong thiết kế mơ phỏng các thiết bị, q
trình cơng nghệ.
-Trang bị những kiến thức cơ sở về chương trình PROII,
HYSYS...
-Làm quen với chương trình mơ phỏng proII qua các ví dụ về mô
phỏng


Giới thiệu tổng quan
I. Giới thiệu:
-Thiết kế mô phỏng là q trình thiết kế với sự trợ giúp của máy
tính và các phần mền ứng dụng chuyên nghiệp.
-Các từ khóa được sử dụng trong thiết kế mô phỏng:
Simulation, process simulation : Mơ phỏng, q trình mơ phỏng
Dynamic simulation : mơ phỏng động
Simulator : thiết kế mô phỏng
Equation of state (EOS) : phương trình trạng thái
Steady-state simulation : mơ phỏng trạng thái bền vững

To proceed by trial and error : Mô phỏng bằng cách mị mẫm
Model : mơ hình
Modelling : q trình mơ hình hóa
.....


II.Khái niệm Model, mơ hình hóa
mơ hình hố

Phương trình mơ hình hố
Biến vào (T,P,V…)

Tham số hiệu suất
q trình

Biến ra (T,P,V…)

Phương trình mơ hình hố:
-Phương trình năng lượng
-Phương trình vật chất
-Phương trình hiệu suất của quá trình


Model mơ hình hố một thiết bị
Dựa trên:
Hệ các phương trình:
-Phương trình cân bằng vật liệu
-Phương trình cân bằng năng lượng
-Phương trình hiệu suất của thiết bị
Tham số:

- Đầu vào
- những đặc trưng
- tham số hiệu suất

Cho phép tính tốn được đầu ra của thiết bị


Các bước tiến hành mơ hình hố

1

Phương trình tốn học

Vấn đề thực tế

2

4

3
Lặp

Giải quyết bài toán


Quy trình mơ hình hố

Xác định vấn đề

Xây dựng model

Tham số giới hạn

Giải quyết Model

Dữ liệu

Kiểm tra model

Hiệu chỉnh 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 mơ phỏng:
- Để làm gì?
- Nội dung mơ phỏng
- Sự cần thiết của tính phức tạp trong q trình mơ phỏng
- Kết quả nào cần xác định của quá trình mô phỏng.

lưu ý: Mục tiêu là hàm của các biến số ban đầu

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 q trình cơng nghệ Hóa học, Polymer, Hóa dược, đặc
biệt trong cơng 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
tốn 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 mơ 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 dịng ngun 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).
phần thu hồi

+ Distillat mixe: lỏng ngưng tụ một phần hồi lưu một

-Bubble temperature: Hỗn hợp được làm lạnh đến nhiệt độ điểm sơi, hỗn hợp
ngưng tụ hịan tồn. Một phần hồi lưu, một phần thu hồi ( Fixe rate draw:
sôi của hổn hợp.

+ Subcooled, Fixe temperature: Làm lạnh dưới nhiệt độ điểm

+ 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 sơi đáy có 3 dạng:
+ Kettle:
+ Thermosiphon without baffles
+ Thermosiphon with baffles