Giáo trình mô phỏng công nghệ hóa học

Giáo trình mô phỏng công nghệ hóa học

Thiãút kãú mä phng 1/1 MỦC LỦC Giåïi thiãûu täøng quan 1.1 Mủc âêch, vai tr ca thiãút kãú mä phng .3 1.2 Cạc pháưn mãưm mä phng cäng nghãû họa hc .4 Pháön mãöm PRO/II 2.1 Lénh vỉûc sỉí dủng .4 2.2 Quaù trỗnh mä phng bàịng pháưn mãưm PRO/II Cạc khại niãûm cå bn vãư chỉng cáút 3.1 Thiãút bë ngỉng tủ âènh thạp .5 3.2 Thiãút bë âun säi âaïy thaïp Lyï thuyãút nhiãût âäüng hoüc 4.1 Phổồng phaùp phổồng trỗnh traỷng thaùi 4.1.1 Phæång trỗnh bỏỷc ba tọứng quaùt .9 4.1.2 Phổồng trỗnh Soave-Redlich-Kwong Lổỷa choỹn mọ hỗnh nhiãût âäüng 10 5.1 Cå såí lỉûa chn .10 5.2 Cạc ỉïng dủng củ thãø 13 5.2.1 Caùc quaù trỗnh lc dáưu v chãú biãún khê .13 5.2.2 Caùc quaù trỗnh hoùa dỏửu 13 Cạc pháưn cå bn ca PROII 14 6.1 Giao diãûn cuía PROII .14 6.1.1 Qui ỉåïc ban âáưu 14 6.1.2 Cỉía säø PRO/II 15 Cạc thao tạc thỉåìng dng mä phng bàịng PRO/II 16 7.1 Mồớ mọỹt chổồng trỗnh mọ phoớng mồùi (Opening a New Simulation) .16 7.2 Mồớ mọỹt chổồng trỗnh mä phng â cọ (Opening an Existing Simulation) 16 7.3 Ghi mäüt file mä phng âang hiãûn hnh (Saving the Current Simulation) 16 7.3.1 Ghi mäüt file mä phoíng âang hiãûn haình 16 7.3.2 Ghi mäüt file mä phng våïi mäüt tãn khạc 17 7.4 Xọa mäüt chỉång trỗnh mọ phoớng (Deleting a Simulation) 17 7.5 Sao cheùp mọỹt chổồng trỗnh mọ phoớng (Copy a Simulation) 17 7.6 Thay âäøi dảng âỉåìng viãưn cạc dng (Modifying the Flowsheet Stream Border Style) 17 7.7 Hiãøn thë cháút ca dng trãn så âäư mä phng 18 7.8 Sỉí dủng Flash Hot-Key Tool .19 7.9 Xuáút mäüt så âäư mä phng cỉía säø lỉu trỉỵ tảm (Exporting the PFD to the Windows Clipboard) 19 ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 2/2 7.10 Nháûp mäüt file PRO/II cọ sàón (Importing a PRO/II Keyword Input File) .20 7.11 Xaïc âënh cạc cháút vãư cán bàịng lng - håi ca cạc hãû cáúu tỉí (Display BVLE) 20 BI TÁÛP ẠP DỦNG .22 8.1 Bi toạn 1: Mä phng så âäư cäng nghãû ca phán xỉåíng tạch Mẹthane 22 8.1.1 Phỉång phạp tiãún hnh 23 8.1.2 Mä phng vng .23 8.2 Bi toạn 2: Mä phng thiãút bë tạch khê - lng .61 8.2.1 Bi toạn 61 8.2.2 Kãút quaí: .62 8.3 Bi toạn 3: Tênh nhiãût âäü säi ca mäüt häùn håüp hai pha åí mäüt ạp sút nháút âënh 70 8.3.1 Bi toạn 70 8.3.2 Gii quút bi toạn 70 8.3.3 Så âäư bi toạn 70 8.3.4 Kãút quaí: .71 8.4 Baìi toạn 4: Mä phng thạp tạch propane 78 8.4.1 Bi toạn 78 8.4.2 Så âäư bi toạn 79 8.4.3 Cạc bỉåïc mä phoíng 79 8.5 Bi toạn 5: Xạc âënh âéa nảp liãûu täúi ỉu cho thạp tạch propane bàịng cäng cuû Optimiser 92 8.5.1 Bi toạn 92 8.5.2 Sỉí dủng cäng củ Optimiser .93 8.5.3 Giaíi quút bi toạn 94 8.5.4 Tiãún hnh mä phng v xem kãút quaí 95 8.6 Bi toạn 6: Xạc âënh säú âéa l thuút täúi thiãøu v chè säú häưi lỉu täúi thiãøu cho thạp tạch propane bàịng phỉång phạp shortcut 95 8.6.1 Bi toạn 95 8.6.2 Tiãún hnh mä phng v xem kãút quaí 97 ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 3/3 Giåïi thiãûu täøng quan 1.1 Mủc âêch, vai tr ca thiãút kãú mä phng • Thiãút kóỳ mọ phoớng laỡ quaù trỗnh thióỳt kóỳ vồùi sổỷ tråü giụp ca mạy våïi cạc pháưn mãưm chun nghiãûp • Cạc tỉì khoạ thỉåìng âỉåüc sỉí dủng thiãút kãú mä phng l : - Simulation, process simulation : mọ phoớng, quaù trỗnh mọ phoớng - Dynamic simulation : mä phoíng âäüng - Simulator : thiãút bë mä phoớng - Equation of state (EOS) : phổồng trỗnh traỷng thại - Steady-state simulation : mä phng trảng thại bãưn vỉỵng - To proceed by trial and error : Tiãún haỡnh bũng caùch moỡ mỏựm - Model : mọ hỗnh - Modelling : mọ hỗnh hoùa ã Mọ phoớng laỡ mäüt cäng củ cho phẹp ngỉåìi k sỉ tiãún hnh cäng viãûc mäüt cạch hiãûu qu hån thiãút kãú mọỹt quaù trỗnh mồùi hoỷc phỏn tờch, nghión cổùu caùc yóỳu tọỳ aớnh hổồớng dóỳn mọỹt quaù trỗnh õang hoaỷt âäüng thỉûc tãú • Täúc âäü ca cäng củ mä phng cho phẹp kho sạt nhiãưu trỉåìng håüp hån cng thåìi gian våïi âäü chênh xạc cao hån nãúu so våïi toạn bàịng tay Hån nỉỵa, chụng ta coù thóứ tổỷ õọỹng hoùa quaù trỗnh tờnh toaùn cạc så âäư cäng nghãû âãø trạnh viãûc phi thỉûc hiãûn cạc phẹp làûp khäng cọ cå såí hồûc m máùm Vê dủ, chụng ta cọ thãø sỉí dủng mọỹt mọ hỗnh mỏựu õóứ nghión cổùu sổỷ vỏỷn haỡnh ca mäüt phán xỉåíng thay âäøi ngưn ngun liãûu hồûc cạc âiãưu kiãûn váûn hnh ca cạc thiãút bë nh hỉåíng âãún hiãûu sút thu v cháút lỉåüng sn pháøm thãú no ? Âiãưu ny s âån gin, nhanh chọng v tiãút kiãûm hån nhiãưu so våïi thỉí trón phỏn xổồớng thổỷc tóỳ Vỗ rũng cồ sồớ tờnh toạn cạc cäng củ mä phng thỉåìng dỉûa trãn cạc bäü cå såí dỉỵ liãûu chøn họa, nãn mäüt õaợ xỏy dổỷng mọỹt mọ hỗnh hồỹp lyù thỗ bỏỳt k mäüt k sỉ no cng cọ thãø sỉí dủng âãø toạn v cho cạc kãút qu chênh xạc • Thiãút kãú mä phng thỉåìng âỉåüc sỉí dủng õóứ : - Thióỳt kóỳ (Designing) mọỹt quaù trỗnh mồùi - Thổớ laỷi, kióứm tra laỷi (Retrofitting) caùc quaù trỗnh õang tọửn taỷi - Hióỷu chốnh (Troubleshooting) caùc quaù trỗnh âang váûn hnh - Täúi ỉu họa (Optimizing) cạc quạ trỗnh vỏỷn haỡnh ThS Ló Thở Nhổ Yẽ aỷi Hoỹc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 4/4 • Âãø xáy dổỷng mọỹt mọ hỗnh mọ phoớng hióỷu quaớ, chuùng ta phi xạc âënh âụng mủc tiãu Bỉåïc âáưu tiãn bỏỳt cổù mọỹt quaù trỗnh mọ phoớng naỡo laỡ lổồỹng họa cạc mủc tiãu cng nhiãưu cng täút Cạc kãút qu âảt âỉåüc thỉåìng phủ thüc vo cạc u cáưu âàût Nhỉ váûy, trỉåïc mä phng mäüt quạ trỗnh nón õỷt caùc cỏu hoới sau : - Mủc âêch sỉí dủng cäng củ mä phng trỉåìng hồỹp naỡy õóứ laỡm gỗ ? - Quaù trỗnh mọ phoớng seợ thổỷc hióỷn nhổợng vióỷc gỗ ? - Sổỷ phỉïc tảp cọ cáưn thiãút khäng ? - Cáưn thiãút phaới tỗm caùc kóỳt quaớ naỡo tổỡ quaù trỗnh mä phng ? • Cáưn nhåï ràịng cạc giạ trë thu âỉåüc tỉì kãút qu mä phng phủ thüc ráút nhiãưu vo nhỉỵng lỉûa chn ban âáưu m chụng ta â nháûp vo 1.2 Cạc pháưn mãưm mä phng cäng nghãû họa hc • Trong cäng nghãû họa hc, ngỉåìi ta sỉí dủng ráút nhiãưu cạc pháưn mãưm mä phng : - DESIGN II (WINSIM) : sỉí dủng cäng nghiãûp hoïa hoüc noïi chung - PRO/II (SIMSCI) : sỉí dủng cäng nghiãûp họa hc, cäng nghiãûp lc họa dáưu - PROSIM : sỉí dủng cäng nghiãûp họa hc - HYSIM (HYSYS) : sỉí dủng cäng nghiãûp chãú biãún khê • Trong cạc pháưn mãưm kãø trãn, pháưn mãưm PRO/II l pháưn mãưm näøi tiãúng nháút, âỉåüc sỉí dủng räüng ri nháút nhiãưu lénh vỉûc cäng nghiãûp Pháưn mãưm PRO/II 2.1 Lénh vỉûc sỉí dủng • Pháưn mãưm PRO/II l pháưn mãưm toạn chun dủng cạc lénh vỉûc cäng nghãû họa hc nọi chung, âàûc biãût lénh vỉûc lc dáưu, họa dáưu, polymer, họa dỉåüc, Âáy l pháưn mãưm toaùn rỏỳt chờnh xaùc caùc quaù trỗnh chổng cỏỳt Laỡ saớn phỏứm cuớa SIMSCI, hỗnh thaỡnh tổỡ nm 1967 vaỡ âỉåüc chênh thỉïc sỉí dủng vo nàm 1988 sau nhiãưu láưn âỉåüc ci tiãún Hiãûn nay, chụng ta âang sỉí dủng phiãn bn PRO/II 7.0 • PRO/II váûn hnh theo cạc modul liãn tiãúp, mäùi thiãút bë âỉåüc riãng leợ vaỡ lỏửn lổồỹt tờnh cho tổỡng thióỳt bở ã PRO/II bao gäưm cạc ngưn dỉỵ liãûu phong phụ : thỉ viãûn cạc cáúu tỉí họa hc, cạc phỉång phạp xạc âënh cạc cháút nhiãût âäüng, cạc k xo váûn hnh cạc thiãút bë hiãûn âải âãø cung cáúp cho cạc k sỉ cäng nghãû cạc k nàng âãø biãøu diãùn táút c cạc ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 5/5 toạn cán bàịng váût cháút v nàng lỉåüng cáưn thiãút mä phng cạc trảng thại dỉìng ca cạc så âäư cäng nghãû • Pháưn mãưm PRO/II âỉåüc sỉí dủng theo nhàịm mủc âêch : - Thiãút kãú mäüt phán xỉåíng måïi (Sizing) - Mä phng mäüt phán xỉåíng â âỉåüc xáy dỉûng thỉûc tãú âãø nghiãn cỉïu cạc úu täú nh hỉåíng âãún sỉû váûn hnh ca (Rating) : thay âäøi ngưn ngun liãûu, âiãưu kiãûn váûn hnh hồûc tiãu chøn k thût ca sn phỏứm, 2.2 Quaù trỗnh mọ phoớng bũng phỏửn móửm PRO/II • Trỉåïc tiãún hnh mä phng, chụng ta phi diãùn âảt cạc dỉỵ liãûu tỉì så âäư thỉûc tóỳ thaỡnh mọ hỗnh mọ phoớng Quaù trỗnh naỡy bao gäưm cạc bỉåïc sau : - Xạc âënh hãû âån vë âo : coï hãû âån vë âo : hãû Anh, hãû Mẹt v hãû SI Tu trỉåìng håüp, chuïng ta choün hãû âån vë âo cho thêch håüp, thäng thỉåìng chn hãû Mẹt; - Xạc âënh thnh pháưn cáúu tỉí cọ hãû : âỉåüc chn tỉì ngưn dỉỵ liãûu phong phụ cạc cáúu tỉí ca PROII; - Lổỷa choỹn caùc phổồng trỗnh nhióỷt õọỹng thờch hồỹp : trãn cå såí thnh pháưn họa hc ca ngun liãûu v âiãưu kiãûn váûn hnh ca thiãút bë ; - Lỉûa chn cạc dng ngun liãûu v sn pháøm : xạc âënh thnh pháưn, trảng thại nhiãût ca cạc dng; - Xạc âënh cạc dỉỵ liãûu vãư thiãút bë v âiãưu kiãûn váûn hnh cho cạc thiãút bë • Hån nỉỵa, nhiãưu trỉåìng håüp chụng ta phi thay âäøi så âäư cäng nghãû thỉûc tãú sang mủc âêch mä phng Màûc d cọ sỉû tỉång ỉïng giỉỵa så âäư cäng nghãû thỉûc tãú v så âäư mä phng nhỉng vỏựn coù nhổợng sổỷ khaùc bióỷt cỏửn chuù yù ã Vỗ cọng cuỷ mọ phoớng chố mọ taớ traỷng thaùi dỉìng nãn så âäư mä phng khäng nãn bäú trê cạc thiãút bë âiãưu khiãøn, kiãøm tra Cạc khại niãûm cå bn vãư chỉng cáút 3.1 Thiãút bë ngỉng tủ âènh thạp PRO/II màûc âënh Condenser âỉåüc xem l mäüt báûc thay âäøi näưng âäü (mäüt âéa l thuút) v cọ dảng Condenser : • Partial : Lng åí âéa âỉåüc lm lảnh v chè ngỉng tủ mäüt pháưn Loải Condenser ny thỉûc sỉû l mäüt báûc thay âäøi näöng âäü Nhiãût âäü Condenser chênh l nhiãût âäü âiãøm sỉång ca häùn håüp håi cán bàịng Gäưm loải : ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 6/6 - loải Distillat vapor : lng ngỉng tủ chè âãø häưi lỉu vãư âènh thạp, cn sn pháøm láúy åí thãø håi âỉåüc gi l Overhead - Loải Distillat mixe : lng ngỉng tủ mäüt pháưn âãø häưi lỉu vãư âènh thạp, cn lải láúy lm sn pháøm ⇒ sn pháøm âènh gäưm loải l sn pháøm håi v sn pháøm lng • Bubble Temperature : Lng åí âéa âỉåüc âỉåüc lm lảnh âãún nhiãût âäü âiãøm säi ca häùn håüp v ngỉng tủ hon ton, mäüt pháưn cho häưi lỉu vãư âéa åí âènh thạp, pháưn cn lải láúy dảng sn pháøm lng, âỉåüc goüi laì Fixe Rate Draw Nhiãût âäü Condenser chênh l nhiãût âäü âiãøm säi ca häùn håüp lng cán bàịng - Subcooled, Fixe Temperature : Lng åí âéa âỉåüc âỉåüc lm lảnh dỉåïi nhiãût âäü âiãøm säi ca häùn håüp lng Lng ny gi l lng quạ lảnh - Subcooled, Fixe Temperature Drop : Loải Condenser ny cng giäúng loải trãn nhỉng âäü quạ lảnh ca häùn håüp lng âỉåüc xạc âënh båíi mäüt giạ trë no âọ Håi Håi Lng Lng a- Dảng Partial Distillate vapor b- Daûng Bubble Distillate mixe 3.2 Thiãút bë âun säi âạy thạp PRO/II màûc âënh Reboiler âỉåüc xem l mäüt báûc thay âäøi näưng âäü v cọ dảng Reboiler : - Dảng Kettle : âỉåüc màûc âënh (qui chøn) - Thermosiphon without baffles - Thermosiphon with baffles ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 7/7 ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phoíng 8/8 ? 210 ? ? ? 300 50 Lyï thuyãút nhiãût âäüng hoüc Caïc cháút nhiãût âäüng l cå såí dỉỵ liãûu quan troỹng nhỏỳt cho vióỷc tờnh toaùn quaù trỗnh phỏn taùch ton hãû thäúng Cọ nhiãưu phỉång phạp toạn cạc cháút ny, âọ, quan trng nháút l phỉång phạp : - Phỉång phạp tỉång quan : API vaỡ Rackett - Phổồng phaùp phổồng trỗnh traỷng thaùi : phổồng trỗnh bỏỷc ba tọứng quaùt, cọng thổùc Alpha, caùc qui luỏỷt họựn hồỹp, phổồng trỗnh SRK, phổồng trỗnh PR, phổồng trỗnh SRKP, SRKM, SRKS, Phổồng phaùp API vaỡ Rackett toạn khạ chênh xạc tè trng ca pha lng, cn cạc cháút nhiãût âäüng khạc : enthalpie, entropie lng v håi, tè trng pha håi, thỗ õổồỹc tờnh toaùn rỏỳt chờnh xaùc bũng caùc phổồng trỗnh traỷng thaùi nhổ : SRK, SRKM, 4.1 Phổồng phaùp phổồng trỗnh traỷng thaùi Phổồng phaùp tờnh cỏn bũng pha ny cọ thãø ạp dủng mäüt khong räüng nhiãût âäü v ạp sút Ngoi ra, cn âãø toạn cạc cháút nhiãût âäüng Enthalpie v Entropie Trảng thại tham kho cho c hai pha lng-håi l khê l tỉåíng, cạc chãnh lãûch ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 9/9 ca hãû thỉûc so våïi hãû l tỉåíng âỉåüc xạc âënh bàịng cạch hãû säú hoảt ạp cho c hai pha Cuỷ thóứ õọỳi vồùi caùc phổồng trỗnh traỷng thại báûc ba, cạc âiãưu kiãûn tåïi hản v quạ tåïi hản âỉåüc toạn khạ chênh xạc Bàịng cạch sỉí dủng mäüt hm theo nhiãût âäü biãøu diãùn lỉûc háúp dáùn giỉỵa cạc phán tỉí, hm thãø têch, quy luỏỷt họựn hồỹp, caùc phổồng trỗnh traỷng thaùi bỏỷc ba â âỉåüc váûn dủng khạ thnh cäng âãø cán bàịng lng - håi cạc hãû phi l tỉåíng låïn 4.1.1 Phổồng trỗnh bỏỷc ba tọứng quaùt Phổồng trỗnh gọửm tham säú a v b âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi dảng sau : P= Trong âọ : RT a (T ) − v − b v + ubv + wb P : aïp suáút T : nhiãût âäü tuyãût âäúi v : thãø têch mol u, w : hàịng säú, dảng säú ngun Cạc giạ trë ca u vaỡ w seợ xaùc õởnh daỷng cuớa phổồng trỗnh traỷng thại báûc ba bng dỉåïi âáy : u w Phổồng trỗnh traỷng thaùi 0 Van der Waals (vdW) Redlich-Kwrong (RK) -1 Peng-Robinson (PR) 4.1.2 Phæång trỗnh Soave-Redlich-Kwong óỳn nm 1972, õóứ caới thióỷn tờnh chờnh xạc ạp sút håi ca cáúu tỉí tinh khiãút v cán bàịng lng - håi ca hãû âa cáúu tỉí, Soave â xạc âënh : a (T ) = α(T ).a (Tc ) [ ( α(T ) = + M − Tr1 / )] M = 0,48 + 1,574ω − 0,176ω Trong âọ : a (T) : hãû säú phủ thüc vo nhiãût âäü ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 10/10 α (T) : hm phủ thüc vo nhiãût âäü, âàûc trỉng cho lỉûc háưp dáùn giỉỵa cạc phán tỉí Tc : nhiãût âäü tåïi hản Tr = T : nhiãût âäü rụt gn Tc : hũng sọỳ Acentric Lổỷa choỹn mọ hỗnh nhiãût âäüng 5.1 Cå såí lỉûa chn • Lỉûa chn mọ hỗnh nhióỷt õọỹng thờch hồỹp cho mọỹt ổùng duỷng củ thãø âọng mäüt vai tr ráút quan trng, nh hỉåíng låïn âãún âäü chênh xạc ca kãút qu mä phng • Mäùi phỉång phạp nhiãût âäüng cho phẹp cạc thäng säú sau : - Hàịng säú cán bàịng pha K : thãø hiãûn sỉû phán bäú cáúu tỉí giỉỵa cạc pha åí âiãưu kiãûn cán bàịng - Enthapie ca cạc pha lng v pha håi : xạc âënh nàng lỉåüng cáưn thiãút âãø chuøn mäüt hãû tỉì trảng thại nhiãût âäüng ny sang trảng thại khạc - Enthapie ca cạc pha lng v pha håi : nhàịm phủc vủ viãûc toạn cạc mạy nẹn, thiãút bë gin nåí v nàng lỉåüng tỉû täúi thiãøu åí cạc thiãút bë phn ỉïng - Tè trng ca pha lng vaỡ pha hồi : õóứ tờnh toaùn quaù trỗnh truyóửn nhiãût, tråí lỉûc v xạc âënh kêch thỉåïc thạp chỉng cỏỳt ã óứ lổỷa choỹn mọ hỗnh nhióỷt õọỹng thờch håüp, nãn dỉûa vo cạc úu täú sau : - Bn cháút ca cạc âàûc trỉng nhiãût âäüng ca hãû : Hàịng säú cán bàịng lnghåi (VLE : Vapor Liquid Equilibrium) cuớa caùc quaù trỗnh chổng cỏỳt, cọ õỷc hoỷc bọỳc hồi, quaù trỗnh trờch ly, - Thaỡnh pháưn ca häùn håüp - Phảm vi nhiãût âäü v ạp sút - Tênh sàón cọ ca cạc thäng säú hoảt âäüng ca cạc thiãút bë • Củ thãø, ta cọ thãø dỉûa vo så âäư sau : ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phoíng 90/90 SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-5 PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6 PROBLEM OUTPUT STREAM MOLAR COMPONENT RATES 07/26/05 ============================================================================== STREAM ID NAME PHASE S1 S2 S3 MIXED LIQUID LIQUID FLUID RATES, KG-MOL/HR PROPANE BUTANE 1909.0633 5433.4878 1763.2672 13.5127 145.7961 5419.9751 TOTAL RATE, KG-MOL/HR 7342.5511 1776.7799 5565.7712 TEMPERATURE, C PRESSURE, BAR ENTHALPY, M*KCAL/HR MOLECULAR WEIGHT MOLE FRAC VAPOR MOLE FRAC LIQUID 92.8478 18.0000 33.5075 54.4770 0.4089 0.5911 47.6030 16.2000 2.4950 44.2037 0.0000 1.0000 101.2840 16.7000 20.8536 57.7566 0.0000 1.0000 ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 91/91 SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-6 PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6 PROBLEM OUTPUT STREAM SUMMARY 07/26/05 ============================================================================== STREAM ID S1 S2 S3 NAME PHASE MIXED LIQUID LIQUID - TOTAL STREAM RATE, KG-MOL/HR 7342.551 1776.780 5565.771 K*KG/HR 400.000 78.540 321.460 STD LIQ RATE, M3/HR 706.922 154.648 552.275 TEMPERATURE, C 92.848 47.603 101.284 PRESSURE, BAR 18.000 16.200 16.700 MOLECULAR WEIGHT 54.477 44.204 57.757 ENTHALPY, M*KCAL/HR 33.507 2.495 20.854 KCAL/KG 83.769 31.767 64.872 MOLE FRACTION LIQUID 0.5911 1.0000 1.0000 REDUCED TEMP (KAYS RULE) 0.8910 0.8663 0.8837 PRES (KAYS RULE) 0.4596 0.3815 0.4382 ACENTRIC FACTOR 0.1887 0.1533 0.2000 WATSON K (UOPK) 13.751 14.691 13.521 STD LIQ DENSITY, KG/M3 565.833 507.866 582.065 SPECIFIC GRAVITY 0.5664 0.5084 0.5826 API GRAVITY 118.327 146.842 111.360 VAPOR RATE, KG-MOL/HR 3002.482 N/A N/A K*KG/HR 160.002 N/A N/A K*M3/HR 3.683 N/A N/A NORM VAP RATE(1), K*M3/HR 67.298 N/A N/A SPECIFIC GRAVITY (AIR=1.0) 1.840 N/A N/A MOLECULAR WEIGHT 53.290 N/A N/A ENTHALPY, KCAL/KG 119.965 N/A N/A CP, KCAL/KG-C 0.605 N/A N/A DENSITY, KG/K*M3 43449.039 N/A N/A Z (FROM DENSITY) 0.7255 N/A N/A LIQUID -RATE, KG-MOL/HR 4340.069 1776.780 5565.771 K*KG/HR 239.998 78.540 321.460 M3/HR 525.730 172.646 699.705 GAL/MIN 2314.717 760.138 3080.705 STD LIQ RATE, M3/HR 421.056 154.648 552.275 SPECIFIC GRAVITY (H2O=1.0) 0.5706 0.5084 0.5826 MOLECULAR WEIGHT 55.298 44.204 57.757 ENTHALPY, KCAL/KG 59.637 31.767 64.872 CP, KCAL/KG-C 0.712 0.715 0.715 DENSITY, KG/M3 456.504 454.920 459.422 Z (FROM DENSITY) 0.0717 0.0590 0.0674 (1) NORMAL VAPOR VOLUME IS 22.414 M3/KG-MOLE (0 C AND ATM) ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 92/92 8.5 Bi toạn 5: Xạc âënh âéa nảp liãûu täúi ỉu cho thạp tạch propane bàịng cäng củ Optimiser 8.5.1 Bi toạn Tênh cho thạp Depropanizer våïi cạc dổợ lióỷu ban õỏửu nhổ sau : ã Nguyón lióỷu : - nàng suáút : 400 táún/ngaìy - P = 18 bar - cọ thnh pháưn 40% håi gäưm : 26% khäúi lỉåüng propane v 74 % khäúi lỉåüng butane • Thaïp : - 22 âéa lyï thuyãút - aïp sút âènh : 16,5 bar - tråí lỉûc : 10 mbar/âéa l thuút - thiãút bë ngỉng tủ hon ton ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kóỳ mọ phoớng - 93/93 aùp suỏỳt bỗnh taùch : 16,2 bar • Chè tiãu cháút lỉåüng sau : - sn pháøm âènh : cọ 0,5% khäúi lỉåüng C4 - sn pháøm âạy : cọ 0,5% khäúi lỉåüng C3 ⇒ Hy xạc âënh âéa nảp liãûu täúi ỉu âãø nàng sút ca thiãút bë âun säi lải l bẹ nháút 8.5.2 Sỉí dủng cäng củ Optimiser • Optimiser l mäüt cäng củ ráút tiãûn êch ca PRO/II nhàịm cỉûc âải hồûc cỉûc tiãøu họa mäüt hm mủc tiãu no âọ bàịng cạch thay âäøi giạ trë ca mäüt biãún no âọ säú cạc tiãu chøn âỉa • Hm mủc tiãu cọ thãø l nàng sút, cäng sút hồûc hm kinh tãú hm giạ c hồûc hm chi phờ Vỗ vỏỷy tuyỡ theo trổồỡng hồỹp maỡ seợ tọỳi ỉu hm mủc tiãu âãún giạ trë cỉûc âải hồûc cổỷc tióứu ã Bióỳn seợ thay õọứi giaù trở mäüt khong no âọ (giỉỵa Minimum Value v Maximum Value) âãø hm mủc tiãu âảt âãún giạ trë cỉûc âải hồûc cỉûc tiãøu ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 94/94 8.5.3 Gii quút baỡi toaùn ã Chuùng ta seợ tióỳn haỡnh mọ phoớng bi toạn bi toạn trỉåïc, sau âọ s ci âàût thãm thiãút bë Optimiser OP1 cho thaïp ⇒ OP1 âỉåüc viãưn â • Double-click vo OP1 ⇒ hiãøn thë cỉía säø PRO/II - Optimiser • ÅÍ mủc Description nháûp tãn OPTIMISER • Gi cäng củ Optimiser våïi: o Hm mủc tiãu: Nàng sút ca thiãút bë âun säi lải o Loải bi toạn: Cỉûc tiãøu (minimize) o Biãún: Vë trê âéa nảp liãûu, biãún thiãn tỉì âéa thỉï âãún âéa thỉï 21 • ÅÍ mủc Objective ⇒ Chn Minimize • ÅÍ mủc Objective Function ⇒ Nhàõp chn Parameter ⇒ hiãøn thë cỉía säø Parameter ⇒ ÅÍ mủc Stream/Units ⇒ Choün Column ⇒ Nhàõp choün Parameter ⇒ hiãøn thë cỉía säø Parameter Selection ⇒ ÅÍ mủc Parameter chn Heat Duty ⇒ ÅÍ mủc Heater chn Reboiler ⇒ OK : tråí vãư cỉía säø Parameter ⇒ OK : tråí vãư cỉía säø PRO/II - Optimiser • ÅÍ mủc Variables ⇒ Nhàõp chn Parameter ⇒ hiãøn thë cỉía säø Parameter ⇒ ÅÍ mủc Stream/Units ⇒ Chn Column ⇒ Nhàõp chn Parameter ⇒ hiãøn thë cỉía säø Parameter Selection ⇒ ÅÍ mủc Parameter chn Tray Location ⇒ ÅÍ mủc Tray Location chn Feed ⇒ ÅÍ mủc Feed Stream chn S1 ⇒ OK : tråí vãư cỉía säø Parameter ⇒ OK : tråí vãư cỉía säø PRO/II - Optimiser • Tiãúp tủc åí mủc Variables ⇒ nháûp giạ trë cho mủc Minimum Value v giạ trë 22 cho mủc Maximum Value ⇒ nhàõp OK : hon thnh viãûc nháûp dỉỵ liãûu cho OP1 ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 95/95 8.5.4 Tiãún hnh mä phng v xem kãút qu 8.6 Bi toạn 6: Xạc âënh säú âéa l thuút täúi thiãøu v chè säú häưi lỉu täúi thiãøu cho thạp tạch propane bàịng phỉång phạp shortcut 8.6.1 Bi toạn Tênh cho thạp Depropanizer våïi cạc dổợ lióỷu ban õỏửu nhổ sau : ã Nguyón lióỷu : - nàng suáút : 400 táún/ngaìy - P = 18 bar - cọ thnh pháưn 40% håi gäưm : 26% khäúi lỉåüng propane v 74 % khäúi lỉåüng butane • Thaïp : - aïp suáút âènh : 16,5 bar - tråí lỉûc : 10 mbar/âéa l thuút ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng - thiãút bë ngỉng tủ hon ton - 96/96 aùp suỏỳt bỗnh taùch : 16,2 bar ã Chố tióu cháút lỉåüng sau : - sn pháøm âènh : cọ 0,5% khäúi lỉåüng C4 - sn pháøm âạy : cọ 0,5% khäúi lỉåüng C3 ⇒ Hy xạc âënh : - Säú âéa lyï thuyãút täúi thiãøu? - Chè säú häöi lỉu täúi thiãøu? ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 97/97 8.6.2 Tiãún hnh mä phng v xem kãút qu $ Generated by PRO/II Keyword Generation System $ Generated on: Mon Aug 15 18:33:48 2005 TITLE DIMENSION METRIC, PRES=BAR, TIME=DAY, STDTEMP=0, STDPRES=1.01325 SEQUENCE SIMSCI CALCULATION RVPBASIS=APIN, TVP=37.778 COMPONENT DATA LIBID 1,PROPANE/2,BUTANE, BANK=PROCESS,SIMSCI THERMODYNAMIC DATA METHOD SYSTEM=GS, SET=GS01, DEFAULT STREAM DATA PROPERTY STREAM=S1, PRESSURE=18, PHASE=M, LFRACTION(WT)=0.6, & RATE(WT)=400000, COMPOSITION(M)=1,26/2,74 UNIT OPERATIONS SHORTCUT UID=SCD1 FEED S1 PRODUCT STREAM=S2, RATE(WT)=1E5, PHASE=L, PRESSURE=16.2 PRODUCT STREAM=S3, PHASE=L, DP=0 CONDENSER TYPE=BUBB EVALUATE MODEL=CONV, TRIAL=50, KEYLIGHT=1, KEYHEAVY=2, RRMIN=2 FINDEX SPEC STREAM=S2,PCT(WT), COMP=2,WET, VALUE=0.5 SPEC STREAM=S3,PCT(WT), COMP=1,WET, VALUE=0.5 END ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phoíng 98/98 SIMULATION SCIENCES INC R PAGE H-1 PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6 PROBLEM CALCULATION HISTORY 08/15/05 ============================================================================== *** PROBLEM SOLUTION BEGINS FEED FLASH COMPLETE UNIT SOLVED - 'SCD1 ' *** PROBLEM SOLUTION REACHED *** THIS RUN USED 20.71 PRO/II SIMULATION UNITS *** RUN STATISTICS STARTED FINISHED RUN TIMES INTERACTIVE CALCULATIONS TOTAL ThS Lã Thë Nhæ YÏ 18:33:32 18:33:33 08/15/05 08/15/05 MIN, MIN, MIN, NO ERRORS NO WARNINGS NO MESSAGES 0.00 SEC 0.12 SEC 0.12 SEC Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phoíng 99/99 SIMULATION SCIENCES INC R PAGE I-1 PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6 PROBLEM OUTPUT INDEX 08/15/05 ============================================================================== PAGE CONTENTS -1 COMPONENT DATA CALCULATION SEQUENCE AND RECYCLES SHORTCUT COLUMN SUMMARY UNIT 1, 'SCD1' STREAM MOLAR COMPONENT RATES STREAM SUMMARY ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phoíng 100/100 SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-1 PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6 PROBLEM OUTPUT COMPONENT DATA 08/15/05 ============================================================================== COMPONENT PROPANE BUTANE COMPONENT PROPANE BUTANE COMPONENT PROPANE BUTANE ThS Lã Thë Nhæ YÏ COMP TYPE PHASE MOL WEIGHT LIBRARY LIBRARY VAP/LIQ VAP/LIQ 44.097 58.124 DENSITY KG/M3 507.199 583.824 NBP C -42.070 -0.500 CRIT TEMP C 96.670 152.000 CRIT PRES BAR 42.496 37.997 CRIT VOLM M3/KG-MOL 0.2030 0.2550 ACEN FACT HEAT FORM G FORM KCAL/KG-MOL KCAL/KG-MOL 0.15290 -24805.58 -5633.13 0.20130 -30040.13 -3982.90 Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phoíng 101/101 SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-2 PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6 PROBLEM OUTPUT CALCULATION SEQUENCE AND RECYCLES 08/15/05 ============================================================================== CALCULATION SEQUENCE SEQ UNIT ID UNIT TYPE - -1 SCD1 SHORTCUT ThS Lã Thë Nhæ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 102/102 SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-3 PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6 PROBLEM OUTPUT SHORTCUT COLUMN SUMMARY 08/15/05 ============================================================================== UNIT 1, 'SCD1' FEEDS STREAM -S1 PRODUCTS PHASE -MIXED - TOTAL STREAM RATES MOLES WEIGHT LIQUID VOL STREAM + PHASE KG-MOL/DAY KG/DAY M3/DAY - -S2 L 1880.26 83014.05 163.56 S3 L 5462.28 316985.62 543.36 NORM VAPOR(1) NUM M3/DAY SECTION TRAYS 42144.15 13.60 122431.59 TOTALS 164575.74 7342.54 399999.66 706.92 13.60 SPECIFICATIONS PARAMETER COMP SPECIFICATION SPECIFIED TYPE NUM TYPE VALUE - - -STRM S2 WT PERCENT 5.000E-01 STRM S3 WT PERCENT 5.000E-01 CALCULATED VALUE -5.001E-01 5.000E-01 SUMMARY OF UNDERWOOD CALCULATIONS MINIMUM REFLUX RATIO FEED CONDITION Q FENSKE MINIMUM TRAYS OPERATING REFLUX RATIO 3.95841 0.59108 13.60067 2.00 * R-MINIMUM TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M*KCAL/DAY TRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER -23 15 1.500 1.657 5.938 -3.924E+01 2.891E+01 21 14 1.750 1.526 6.927 -4.484E+01 3.450E+01 20 13 2.000 1.437 7.917 -5.044E+01 4.010E+01 19 12 2.250 1.372 8.906 -5.604E+01 4.570E+01 18 12 2.500 1.323 9.896 -6.164E+01 5.130E+01 (1) NORMAL VAPOR VOLUME IS 22.414 M3/KG-MOLE (0 C AND ATM) ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phoíng 103/103 SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-4 PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6 PROBLEM OUTPUT STREAM MOLAR COMPONENT RATES 08/15/05 ============================================================================== STREAM ID NAME PHASE S1 S2 S3 MIXED LIQUID LIQUID FLUID RATES, KG-MOL/DAY PROPANE BUTANE 1909.0616 5433.4831 1873.1184 7.1424 35.9433 5426.3407 TOTAL RATE, KG-MOL/DAY 7342.5447 1880.2608 5462.2839 TEMPERATURE, C PRESSURE, BAR ENTHALPY, M*KCAL/DAY MOLECULAR WEIGHT MOLE FRAC VAPOR MOLE FRAC LIQUID 92.8478 18.0000 33.5076 54.4770 0.4089 0.5911 47.4612 16.2000 2.6303 44.1503 0.0000 1.0000 101.2441 16.2000 20.5389 58.0317 0.0000 1.0000 ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa Thiãút kãú mä phng 104/104 SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-5 PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6 PROBLEM OUTPUT STREAM SUMMARY 08/15/05 ============================================================================== STREAM ID S1 S2 S3 NAME PHASE MIXED LIQUID LIQUID - TOTAL STREAM RATE, KG-MOL/DAY 7342.545 1880.261 5462.284 K*KG/DAY 400.000 83.014 316.986 STD LIQ RATE, M3/DAY 706.922 163.564 543.358 TEMPERATURE, C 92.848 47.461 101.244 PRESSURE, BAR 18.000 16.200 16.200 MOLECULAR WEIGHT 54.477 44.150 58.032 ENTHALPY, M*KCAL/DAY 33.508 2.630 20.539 KCAL/KG 83.768 31.685 64.794 MOLE FRACTION LIQUID 0.5911 1.0000 1.0000 REDUCED TEMP (KAYS RULE) 0.8910 0.8664 0.8814 PRES (KAYS RULE) 0.4596 0.3814 0.4260 ACENTRIC FACTOR 0.1887 0.1531 0.2010 WATSON K (UOPK) 13.751 14.697 13.503 STD LIQ DENSITY, KG/M3 565.833 507.533 583.383 SPECIFIC GRAVITY 0.5664 0.5080 0.5840 API GRAVITY 118.327 147.025 110.812 VAPOR RATE, KG-MOL/DAY 3002.440 N/A N/A K*KG/DAY 160.000 N/A N/A K*M3/DAY 3.682 N/A N/A NORM VAP RATE(1), K*M3/DAY 67.297 N/A N/A SPECIFIC GRAVITY (AIR=1.0) 1.840 N/A N/A MOLECULAR WEIGHT 53.290 N/A N/A ENTHALPY, KCAL/KG 119.965 N/A N/A CP, KCAL/KG-C 0.605 N/A N/A DENSITY, KG/K*M3 43449.017 N/A N/A Z (FROM DENSITY) 0.7255 N/A N/A LIQUID -RATE, KG-MOL/DAY 4340.105 1880.261 5462.284 K*KG/DAY 240.000 83.014 316.986 M3/DAY 525.734 182.536 687.057 GAL/MIN 96.447 33.487 126.042 STD LIQ RATE, M3/DAY 421.060 163.564 543.358 SPECIFIC GRAVITY (H2O=1.0) 0.5706 0.5080 0.5840 MOLECULAR WEIGHT 55.298 44.150 58.032 ENTHALPY, KCAL/KG 59.637 31.685 64.794 CP, KCAL/KG-C 0.712 0.715 0.715 DENSITY, KG/M3 456.504 454.782 461.367 Z (FROM DENSITY) 0.0717 0.0590 0.0655 (1) NORMAL VAPOR VOLUME IS 22.414 M3/KG-MOLE (0 C AND ATM) Tỉì kãút qu P-3 ca Programme file: MINIMUM REFLUX RATIO 3.95841 FENSKE MINIMUM TRAYS 13.60067 Ta xaïc âënh âæåüc: - Säú âéa lyï thuyãút täúi thiãøu: 13,6 - Chè säú häưi lỉu täúi thiãøu: 3,958 ThS Lã Thë Nhỉ Âải Hc Bạch Khoa