A.TỔNG QUAN PRO II.I.Tổng quan về PRO II3II.7 bước sử dụng phần mềm PRO II31.Vẽ sơ đồ qui trình sản xuất42.Định rõ những thành phần43.Lựa chọn phương án nhiệt động54.Định rõ dòng nhập liệu65.Cung cấp những điều kiện cho quy trình66.Chạy mô phỏng77.Xem kết quả8III.Sơ đồ một quy trình sử dụng PRO II8IV.Nhập dữ liệu và chọn thuật toán81.Nhập dữ liệu82.Chọn thuật toán8V.Kiểm tra độ tin cậy của kết quả9VI.Một số công cụ hỗ trợ10B.CÁC THIẾT BỊ VÀ CÔNG CỤ ĐƯỢC SỬ DỤNG17I.Flash 17II.Shortcut 20III.Distillation24IV.Slide column34V.Caculator371.Tổng quan372.Caculator setup373.Caculator procedure40VI.Optimizer44VII.Case study48C.VÍ DỤ 50I.Ví dụ về hệ thống chưng cất khí methane501.Đặt vấn đề502.Xây dựng hệ thống sản xuất51a.Nhập cấu tử51b.Chọn hệ nhiệt động52c.Nhập thông số dòng nhập liệu533.Sử dụng tháp Distillation554.Tiến hành mô phỏng60a.Xuất kết quảb.Chạy kết quảII.Ví dụ về hệ thống chưng cất benzen – toluen1.Đặt vấn đề672.Xây dựng hệ thống sản xuất67
MỤC LỤC A. TỔNG QUAN PRO II. I. Tổng quan PRO II------------------------------------------------------------3 II. bước sử dụng phần mềm PRO II-------------------------------------------3 1. Vẽ sơ đồ qui trình sản xuất---------------------------------------------------4 2. Định rõ thành phần----------------------------------------------------4 3. Lựa chọn phương án nhiệt động---------------------------------------------5 4. Định rõ dòng nhập liệu--------------------------------------------------------6 5. Cung cấp điều kiện cho quy trình-----------------------------------6 6. Chạy mô phỏng-----------------------------------------------------------------7 7. Xem kết quả---------------------------------------------------------------------8 III. Sơ đồ quy trình sử dụng PRO II-----------------------------------------8 IV. Nhập liệu chọn thuật toán-----------------------------------------------8 1. Nhập liệu--------------------------------------------------------------------8 2. Chọn thuật toán-----------------------------------------------------------------8 V. Kiểm tra độ tin cậy kết quả------------------------------------------------9 VI. Một số công cụ hỗ trợ------------------------------------------------------------10 B. CÁC THIẾT BỊ VÀ CÔNG CỤ ĐƯỢC SỬ DỤNG-------------------------------17 I. Flash --------------------------------------------------------------------------------17 II. Shortcut ----------------------------------------------------------------------------20 III. Distillation--------------------------------------------------------------------------24 IV. Slide column------------------------------------------------------------------------34 V. Caculator---------------------------------------------------------------------------37 1. Tổng quan-----------------------------------------------------------------------37 2. Caculator setup-----------------------------------------------------------------37 3. Caculator procedure-----------------------------------------------------------40 VI. Optimizer---------------------------------------------------------------------------44 VII. Case study--------------------------------------------------------------------------48 C. VÍ DỤ ---------------------------------------------------------------------------------------50 I. Ví dụ hệ thống chưng cất khí methane-----------------------------------50 1. Đặt vấn đề-----------------------------------------------------------------------50 2. Xây dựng hệ thống sản xuất--------------------------------------------------51 a. Nhập cấu tử-----------------------------------------------------------------51 b. Chọn hệ nhiệt động--------------------------------------------------------52 c. Nhập thông số dòng nhập liệu-------------------------------------------53 3. Sử dụng tháp Distillation------------------------------------------------------55 4. Tiến hành mô phỏng-----------------------------------------------------------60 a. Xuất kết b. Chạy kết II. Ví dụ hệ thống chưng cất benzen – toluen 1. Đặt vấn đề-----------------------------------------------------------------------67 2. Xây dựng hệ thống sản xuất--------------------------------------------------67 a. Nhập cấu tử-----------------------------------------------------------------68 b. Chọn gói nhiệt động-------------------------------------------------------68 c. Nhập thông số dòng nhập liệu-------------------------------------------68 3. Tính toán tháp shortcut--------------------------------------------------------68 -1- a. Chạy mô phỏng-------------------------------------------------------------69 b. Tính số mâm lý thuyết----------------------------------------------------69 4. Sử dụng tháp Distillation------------------------------------------------------69 5. Sử dụng caculator optimizer----------------------------------------------70 6. Tiến hành mô phỏng-----------------------------------------------------------72 a. Tiến hành mô phỏng-------------------------------------------------------73 b. Xuất kết quả----------------------------------------------------------------74 D. TÀI LIỆU THAM KHẢO---------------------------------------------------------------74 -2- A. TỔNG QUAN PRO II. I. Giới Thiệu Phần Mềm Pro/II PROII phần mềm công ty SIMSCI, dẫn đầu lĩnh vực mô công nghệ từ năm 1967. Công ty SIMSCI thành viên Intelligent Automation Division, thuộc công ty Invensys. (địa website: http://www.simsci-esscor.com ) hoạt động lĩnh vực điều khiển tự động, cung cấp phần mềm ứng dụng công nghệ lọc hoá dầu, thực phẩm, lượng,… Phần mềm PRO/II phần mềm mô trợ giúp kỹ sư công nghệ hoá học, dầu khí, Polimer…Từ việc tách dầu khí đến quy trình chưng cất, PRO/II kết hợp tài nguyên liệu thư¬ viện thành phần hóa học rộng lớn ph¬ương pháp dự đoán thuộc tính nhiệt động tiên tiến nhất. PRO/II công cụ tính toán dễ dàng cân vật chất lượng, nhằm mô quy trình trạng thái ổn định; theo dõi, tối ưu hóa, cải thiện suất… Có thể vào trang chủ PRO/II để biết chi tiết phần mềm,cách dùng nhiều hổ trợ khác,có thể đăng kí mua PRO/II. II. bước sử dụng phần mềm PROII Sự mô kết tới Desktop thực qua buớc: 1. Vẽ sơ đồ qui trình sản xuất: Lựa chọn hoạt động đơn vị thích hợp từ PRO/II từ biểu tượng thích hợp, trỏ vào nút biểu tượng, kích chuột, thả đơn vị phạm vi hoạt động cách kích lần nữa. Xác định rõ dòng cách chọn nút STREAM, kích chuột cho đầu vào đơn vị công nghệ. -3- 2. Khai báo cấu tử Kích nút biểu tượng thành phần để vào danh sách tất thành phần trình. Chọn từ 1,700 thành phần đuợc xây dựng sở liệu SIMSCI cách đánh vào tên thành phần lựa chọn từ danh sách đuợc xác định trước đó. -4- 3. Lựa chọn phương án nhiệt động Kích nút để chọn phương thức nhiệt động từ danh sách phương thức thường sử dụng, khái quát hóa, phương trình trạng thái, phương thức chất lỏng hoạt động, gói liệu đặc biệt. 4. Định rõ dòng nhập liệu -5- 5. Cung cấp điều kiện cho quy trình 6. Chạy mô -6- Một lần bạn cung cấp tất liệu đuợc yêu cầu không nhìn thấy vùng đỏ, bạn sẵn sàng để chạy mô 7. Xem kết Bạn nhấp chuột phải vào thiết bị muốn theo dõi, chọn View Results. Và theo dõi kết quả. Hoặc chọn xuất file excel để dễ theo dõi -7- III. Sơ đồ quy trình dùng phần mềm PRO/II IV. Nhập liệu chọn thuật toán 1. Nhập liệu : Khi nhập liệu cần ý đến tính hợp lý thông số công nghệ thực tế, thiết bị bị hư hỏng cho kết sai mà không biết.Chương trình muốn hội tụ thông số phải tương ứng hài hoà với nhau. Một thông số không hợp lý làm trình tính toán không hội tụ làm nguyên nhân. Quá trình nhập liệu cần nhập phần giá trị cần thiết, thông số lại tính toán chạy chương trình. - Thông số chia làm loại: • Thông số không đổi: thông số giữ cố định suốt trình tính toán áp suất, nhiệt độ, lưu lượng dòng trích ngang… • Thông số ước lượng : thông số phải khai báo không cần khai báo tuỳ ý. Đối với thông số này, tính toán xem giá trị đầu thuật toán lặp, kết tính toán khác so với giá trị ước lượng ban đầu. Tuy nhiên kết ước lượng phải gần kề với giá trị kết chương trình hội tụ. • Thông số không cung cấp: thông số không cần nhập, phần mềm qui định. Khi nhập xong liệu vào, ô thông số chuyển sang màu xanh. Nếu kiện thiếu ô có màu đỏ cần bổ sung cho chuyển sang màu xanh chạy chương trình. 2. Chọn thuật toán: Trong trình lặp, PRO II cần giá trị ban đầu thông số, từ PRÔ II tự động ước lượng công cụ IEG dựa thông số cung cấp. IEG sử dụng hai thuật toán lặp I/O Chemdist PRO/II. Khi mô -8- trính chưng cất dầu mỏ I/O thường sử dụng giải nhanh phù hợp cho hệ Hydrocacbon. Phương pháp tính lặp I/O (inside/outside): chia công việc tính toán thành hai vòng lặp, vòng lặp nội vòng lặp ngoại.Vòng lặp nội PRO/II giải phương trình cột chưng cất: phương trình cân vật chất, cân nhiệt điều kiện biên. Vòng lặp nội dùng phương pháp tính gần nên xác định biên số nhanh. Sau vòng lặp nội hội tụ (sai số hai lần lặp đạt yêu cầu) PRO/II chuyển sang tính vòng lặp ngoại. Tại vòng lặp ngoại, tính giá trịi K (độ bay tương đối ), H (enthalpy) dựa kết vòng lặp nội thành phần, nhiệt độ. Việc tính toán phương trình nhiệt động chiếm tới 80% thời gian tính toán phương trình phức tạp thành phần áp suất. PRO/II chia làm hai vòng lặp nội ngoại để giảm số lần giải phương trình nhiệt động, có vòng lặp nội tính toán gần đúng. V. Lưu đồ tính toán phương pháp I/O Khi chương trình không hội tụ, có nhiều nguyên nhân dẫn đến không hội tụ: Thông số đầu vào không xác, kiện bị thiếu chặc chẽ nên không thực được. Do mô hình không hợp lý không đủ số mâm lý thuyết, thuật toán chọn sai, tính toán tính chất không phù hợp… Do thông số mặc định cho phần mềm không thích hợp: trình hội tụ không đủ số vòng lặp nên đáp số, cần phải tăng thêm số vòng lặp tối đa cho phép giảm hệ số “damping” Sai số khắc khe, khó đạt . KIỂM TRA ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT QUẢ Khi phân tích kết thấy mô hình tính toán phù hợp qui trình thực tế kiểm tra độ tin cậy kết tính toán cách : -9- 1. Thay đổi tính toán tính chất (phải phù hợp với hệ mô phỏng). 2. Thay đổi cấu tử giả dòng nhập liệu 3. Khi tăng số cấu tử giả mà kết tính toán chênh lêch không đáng kể VI. phải lấy kết xác . Nói chung bước kiểm tra độ tin cậy không thiết phải thực mối nghi ngờ nào. MỘT SỐ CÔNG CỤ HỖ TRỢ 1. Calculator Calculator module linh hoạt, nhiều tiện ích sử dụng thường xuyên trình mô quy trình công nghệ. Các thông số cho trình tính toán lấy từ quy trình việc tính toán sử dụng ngôn ngữ FORTRAN. Tính Calculator: Tính toán tính chất dòng đặc biệt. Mô số thiết bị bình phản ứng. Xác định điều kiện vận hành. Kết tính toán từ số liệu quy trình công nghệ. Tính toán chi phí lợi nhuận kinh tế. Phục vụ cho công cụ Controller hàm mục tiêu công cụ Flowsheet optimizers. Tiện ích Calculator phụ thuộc nhiều vào người sử dụng Calculator gồm phần : Setup Procedure. Setup: truy xuất thông số thiết bị dòng từ sơ đồ quy trình; gán số; thiết lập chuỗi cho dòng dòng vào; xác định kích thước mảng chế độ làm việc mở rộng muốn. Procedure: thể phép tính viết theo ngôn ngữ FORTRAN, cho phép thực chức tính toán, mở rộng hay tính lặp. Một số hàm truy xuất thành phần tính chất dòng từ sơ đồ quy trình. Các chương trình đặc biệt giúp ta tính kết trực tiếp từ dòng lưu chất. Kết từ Calculator sử dụng cho việc vận hành thiết bị khác quy trình. Cách sử dụng Calculator: - Nhấn vào Edit/View Declarations cửa sổ Calculator để mở View Area. - 10 - Click Ok chạy e. Bước 5: Tính toán lợi nhuận công cụ Calculator: Lấy từ công cụ pallet Thiết lập Parameter Thiết lập constant: Thiết lập results Xuất kết từ Calculator: f. Bước 6: Tối ưu hóa qua công cụ optimizer Lựa chọn tối ưu hóa cực đại lợi nhuận Thiết lập parameter Chạy xuất kết Biểu đồ casestudy biểu diễn thay đổi áp suất đầu thiết bị giãn khí EX1 với hàm Lợi nhuận II. BÀI TOÁN CHƯNG CẤT HỆ BENZEN-TOLUEN 1. Đặt vấn đề Thiết kế hệ thống tháp chưng cất mâm chóp để chưng cất hỗn hợp BenzeneToluen có suất nhập liệu 100 m3/h; Nồng độ nhập liệu 50% mol bezene; 50% mol toluen Nồng độ sản phẩm đỉnh: 96% mol bezene; Nồng độ sản phẩm đáy: 98% mol Toluen. Dòng nhập liệu có áp suất kg/cm2, nhiệt độ 350C 2. Xây dựng toán 3. Sử dụng tháp shortcut. - Bước 1: vẽ sơ đồ thiết bị Ở dùng thiết bị shortcut để tính toán số mâm lý thuyết trước. - Bước 2: nhập cấu tử hệ - Bước 3: chọn gói nhiệt động - Bước 4: nhập thông số dòng nhập liệu - Bươc 5: nhập thông số đầu - Chạy mô cho kết Theo kết ta thấy tính số mâm 15, vị trí nhập liệu mâm số 4. Sử dụng tháp distillation lấy tháp distillation thay tháp Shortcut Nhập lại thông số tháp shortcut Bước 8: chạy cho kết quả: 5. Tối ưu hóa trình Caculator optimizer Ta lấy Caculator thừ Pallet: Nhập thông số: Parameter ta nhập lưu lượng dòng: Constanst ta mặc định giá dòng Ta nhập mặc định Results hàm Lợi nhuận Ở thẻ Stream Squence ta add dòng có công thức Cuối ta gõ công thức tính vào ô Procedure. Chạy kết quả. Sau ta optimizer hàm lợi nhuận theo vị trí mâm nhập liệu; Và xuất kết D. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Các trình thiết bị công nghệ hoá học_ tập 14 Chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử, Võ Thị Ngọc Tươi-Hoàng Minh Nam, nxb Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh 2. Quá trình thiết bị công nghệ hoá học thực phẩm_bài tập Truyền khối, Trịnh Văn Dũng, nxb Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh 3. Tập giảng ứng dụng tin học công nghệ hoá học , Nguyễn Đình Thọ 4. ProII documentation 5. Tài liệu chưng cất với phần mềm ProII blog`s hoaithanh&nhatquyen ----------------------------- ------------------------------------------------------------------------------ [...]... dòng nhập liệu được đưa vào tháp ở vị trí giữa nồi đun và thhiết bị ngưng tụ Là tháp có nhiều hơn 2 sản phẩm, 2 mẫu chưng cất được ứng dụng cho complex column Chỉ được áp dụng cho pp chưng cất nghiêm ngặt Tháp tinh chế sản phẩm nặng: cực kì phù hợp cho dạng mẫu chưng cất thứ 2 - 23 - III DISTILLATION Đối với hầu hết các hệ, SimSci thường sử dụng thuật toán Inside Out ( I/O) Khi 1 bài toán có thể sử... tiếp trong quá trình viết code ở phần Procedure, nhưng ma trận C giúp ta tập hợp tất cả những hằng số để có thể thay đổi khi cần - Nhấn vào Results… để nhập tên cho các kết quả tính toán Những giá trị này sẽ được truy cập vào Calculator procedure như là các phần tử của ma trận R và được dùng trong báo cáo kết quả đầu ra - 12 - Hình 21 - Nhấn vào Arrays… để khai báo độ lớn cho các ma trận sử dụng trong... thủ tục In-Line cho những phản ứng phi động lực học 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... gồm ma trận P, C, R đã khai báo trước đó và ma trận IS được dùng trong việc sử dụng giữ các biến của dòng lưu chất - Nhấn vào Stream Sequence… để thiết lập trật tự cho các dòng Bảng này có 2 chức năng chính: kết nối thông tin dòng chảy giữa các Procedure và các dòng trong sơ đồ quy trình; kiểm soát vòng lặp trong quá trình thực hiện thủ tục - 13 - - Khi hoàn thành việc khai báo trong Setup, click Hide... sulfur có chứa áp suất và nhiệt độ - 19 - 4 Flash setup Chọn các thông số cho flash drum II SHORTCUT 1 Giới thiệu tổng quan Shortcut được sử dụng trong tính toán sơ bộ để xác định số bậc cần thiết đối với 1 sự phân tách cho trước Việc tính toán dựa trên quy trình cổ điển Fenske-GillilandUnderwood, được làm thích ứng để xử lý các bộ ngưng tụ 1 phần hay toàn phần Ta nên - 20 - sử dụng các mô hình tính toán... toán và kết hợp xác định cho thiết bị ngưng tụ Bộ phận đun sôi được tính toán từ phương trình cân bằng nhiệt 3 Phân loại mô hình chưng cất: 2 dạng được sử dụng trên ProII là: mô hình tiêu chuẩn và mô hình tinh chế Mô hình tiêu chuẩn: Mô hình tinh chê: Được mặc định sẵn trong ProII Tháp tính tóan nhanh bao gồm 1 dãy các tháp có 1 dòng nhập liệu và 2 dòng sản phẩm bẳt đầu từ phần ở đáy Chế độ dòng hoàn.. .- Nhấn Parameters… để nhập các thông số từ sơ đồ quy trình cho Calculator Những thông số này sẽ được truy cập vào Calculator procedure như là các phần tử của ma trận P - 11 - - Nhấn vào Constants… để nhập các hằng số sử dụng trong quá trình tính toán Những hằng số này sẽ được truy cập vào Calculator procedure như là các phần tử của ma trận C Tuy các... việc thiết lập công cụ Optimizer được chỉ ra bằng cách click vào Options… trong cửa sổ chính Optimizer - Số vòng lặp: Số vòng lặp mặc định của Pro/ II là 20 cộng với số biến hiện tại Tuy nhiên ta có thể thay đổi số vòng lặp theo ý muốn bằng cách check vào Specified Number và nhập số vòng lặp - 16 - - Scaling of Optimization Variables: Theo mặc định, công cụ Optimizer tính theo phương pháp hội tụ Các... • Về Calculator Procedure: Đây là phần bắt buộc trong việc lập trình cho Calculator Các dòng lệnh theo ngôn ngữ FORTRAN được nhập trực tiếp vào Procedure trong cửa sổ chính của Calculator * Một số điểm lưu ý: - Mỗi hàng lệnh chứa tối đa 80 ký tự, ta có thể sử dụng kí hiệu “&” đặt ở cuối hàng lệnh để biểu thị sự nối tiếp với hàng lệnh dưới tiếp theo - Tất cả các dòng lệnh, trừ lệnh PROCEDURE, có thể... trộn Ví dụ nhiệt độ và áp suất của tách đẳng nhiệt Nói thêm , đối với tất cả các đơn vị vận hành, Pro cũng có thể biểu diễn 1 Flash calculation trên dòng sản phẩm tại điều kiện đầu ra.Sự khác biệt enthalpy của dòng sản phẩm và dòng vào là net duty của đơn vị vận hành - 17 - Hệ thống các phương trình: - 18 - 3 Flash drum Đơn vị của Flash drum có thể được vận hành với những thông số điều kiện , đẳng nhiệt