Tìm hiểu tiện ích tray sizing

Tìm hiểu tiện ích tray sizing

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT KHOA DẦU KHÍ BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU -oOo - BÀI TẬP TIN HỌC CHUYÊN NGÀNH Đề tài: Tìm hiểu tiện ích Tray Sizing Giáo viên hướng dẫn: ThS Đoàn Văn Huấn Nhóm 5-LHDB-K54 MỤC LỤC Contents MỞ ĐẦU Trong công nghệ hóa học để tách hỗn hợp chất có nhiều phương pháp vật lý hay hóa học để tách hỗn hợp thành cấu tử riêng biệt Đặc bietj hungg ta muốn tách dung dịch chứa nhiều cấu tử mà nhiệt độ sôi cấu tử khác chưng cất phương pháp phổ biên để tách cấu tử riêng biệt với nhau.Nhưng điều quan trọng cần tìm hiểu thiết bị chưng cất để hiệu suất tách cao Những thông số công nghệ cần quan tâm tháp chưng cất lưu lượng dòng nguyên liệu, áp suất, nhiệt độ, đường kính, số đĩa, hiệu suất tách… Nhưng thực tế để thiết kế tháp chưng cất phù hợp với yêu cầu thực thê cần thử nghiệm tính toán Công việc tốn nhiều thời gian khó thực Mặt khác, phần mềm mô đời việc tính toán tháp chưng cất trở nên dễ dàng Phần mềm HYSYS phần mềm giúp ích cho tính toán thử nghiệm để thiết kế tháp chưng cất lý tưởng Với tiện ích Tray Sizing HYSYS trình bày giúp tính toán thông số tháp chưng cất đặc tính bên tháp chưng cất muốn tách cấu tử phương pháp chưng cất 8.13 Tiện ích Tray Sizing Với tiện ích Tray Sizing bạn tiến hành thiết kế tính toán kích cỡ vùng hoạt động phần toàn tháp chưng cất Các số liệu đệm đĩa quy định cụ thể liên quan đến đặc tính bên tháp kích thước đĩa hay đệm, thiết kế chống ngập lụt độ hạ áp Kết bao gồm đường kính tháp, độ hạ áp, ngập lụt, kích thước đĩa 8.13.1 Khởi động nhanh Để sử dụng tiện ích Tray Sizing cần tháp tách Ví dụ tháp tách propan gồm 18 đĩa với bình ngưng có hồi lưu thiết lập trước sử dụng tiện ích Bắt đầu mô Tạo trang mới, thêm cấu tử lựa chọn mô hình nhiệt động Peng Robinson theo bảng đây: Đặc tính cấu tử Peng Robinson Thành phần Methane, Ethane, Propane, i-Butane, nButane, i-Pentane, n-Pentane, Hexane, Heptane, Octane Vào Session Preferences chọn Preferences công cụ Tools.Thay đổi đơn vị mục Field , nhập liệu vào cột DeC3 Feed : Dòng nguyên liệu [DeC3 Feed] Đầu vào Điều kiện Nhiệt độ 50.00 Áp suất 480.0 Thành phần Lưu lượng mol 1000 Metan 0.1702 Etan 0,1473 Propan 0,1132 i-butan 0,1166 n-butan 0,1066 i-pentan 0,0963 n-pentan 0,0829 n-hexan 0,0694 n-heptan 0,0558 n-octan 0,0417 Thêm tháp chưng cất DeC3 Hai cột phụ bao gồm phần mol propan pha lỏng đáy phần mol isobutan pha đỉnh tháp Các đầu vào cần thiết để hoàn thành thiết lập cột trình bày bảng sau: Các thông số hoàn thành thể qua bảng sau: Khi thông số đầu vào nhập,chuyển sang tab Design/Monitor, ngừng kích hoạt tỉ lệ hồi lưu tỉ lệ nước đỉnh, kiểm tra thông số kĩ thuật tạo mục Activate HYSYS giải vấn đề tháp converge 8.13.2 Tray Sizing – Design Theo đường dẫn Tools/Utilities Chọn Tray Sizing từ Available utilities ấn Add utility Tính Auto Section HYSYS cung cấp số liệu ban đầu cho việc phân tích thông số đĩa.Theo bước sau đây, bạn gắn liền đĩa DeC3 với tính sử dụng chức Auto Section để phân chia tháp thành phần : Tại mục Setup,đổi tên tính muốn Chọn Select TS để vào Object Navigator Chọn Main TS cho tháp DeC3 nhấn OK Nhấn Auto Section Trong mục Internal Type, tích chọn Valve Chọn giá trị mặc định cho Area Tolerance NFP Diameter Factor Khi thông số bảng Auto Section Information hoàn tất hình 8.58 ta chọn Next cửa sổ Tray Section Information xuất Để hoàn thiện Auto Section, HYSYS yêu cầu thông số đầu vào cụ thể cho tháp bổ sung tháp chọn Hoàn tất mục Setup hình 8.59 Thay đổi Tray Thickness thành 0,134 inches Max Tray Flooding thành 82% Tất thông số khác để mặc định giá trị chúng 7 Nhấn nút Complete auto section Hysys tiến hành tính toán Auto Section Auto Section mà ta nhìn thấy tự động đóng lại bạn chọn Setup tab TraySizing Có khu vực đĩa tính toán hiển thị phần Setup Các tạo liệt kê với khoảng giá trị tương ứng chúng Chuyển sang tab Performance mô tả chi tiết cho Auto Section đầu Rõ ràng việc thiết kế tính toán nằm độ dung sai cho phép 9.Trên trang Trayed, HYSYS hiển thị thông tin đĩa đánh dấu Bằng cách lựa chọn nút hiển thị tương ứng, thông tin Pressure Drop, Downcomer Flooding hiển thị cho đĩa 10 Trang Plot hiển thị bảng giá trị đồ thị số cột chưng cất khác nhau,như hình 8.62 10 Khay van loại khay mặc định cho cột trayed chế độ thiết kế Xác định thông số thiết kế cụ thể để khay van: Mật Độ Vật liệu Van Một bảng vật liệu thường sử dụng cho loại van mật độ liên quan chúng sau: Valve Material Density (lb/ft3) Nghiên liệu Van Thép carbon Thép Staniless Niken Monel Titan Hastelloy Mật độ (lb/ft3) 480 510 553 550 283 560 Diện tích lỗ (% khu vực hoạt động) Diện tích lỗ tỷ lệ phần trăm khu vực hoạt động mà chiếm đóng lỗ van Mặc định 15,3%, tương ứng với 12 van, lỗ có đường kính 17/32 inch, foot vuông Cho khay nkhisbotj khí, khu vực lỗ mặc định 15,3%, tương ứng với 12 mũ bọt khí, lỗ có đường kính 17/32 inch, foot vuông Loại van lô chai Các van lô chai hình dạng lỗ gắn vào cho van Như thể hình đây, có hai loại lô chai: • Venturi • Straight 58 Các lỗ thẳng sử dụng cho dịch vụ bình thường, lỗ Venturi sử dụng để thả ứng dụng áp suất thấp Hướng dẫn sử dụng thiết kế cho tính toán tràn Kết trình bày cho tính toán tràn từ ba hướng dẫn sử dụng thiết kế tiêu chuẩn công nghiệp (GLITSCH, Koch Nutter) Bất kỳ ba phương pháp chọn làm sở để so sánh với phép thử tối đa đặc điểm kỹ thuật thiết kế tranf Hướng dẫn thiết kế mặc định GLITSCH Khay Cap bọt khí Khe cắm cap bọt khí cao Chiều cao khe mặc định 1.0 inch Giá trị đại diện cho chiều cao khe cắm sở mũ bọt, mà qua khí chất lỏng phép lưu thông Các thông số Khay chung Loại Weir cạnh Tham số sử dụng để xác định loại Weir cạnh Có hai loại Weir có sẵn: thẳng thay Một Weir thay kéo dài Weir bên mà không cần tăng diện tích downcomer Việc Weir quét trở lại, sau khay, kèm theo số khu vực hoạt động, thể hình bên Một Weir thẳng theo cạnh downcomer Một Weir thay sử dụng cho thiết bị tải chất lỏng nơi cần giảm áp suất thấp, Weir thẳng sử dụng cho thiết lập bình thường HYSYS sử dụng Weir thẳng mặc định Tuy nhiên, Weir tải, Weir thay sử dụng để giảm nhẹ vấn đề Nếu Weir thay cài đặt HYSYS Weir thẳng mong muốn, Weir thẳng thiết lập lại khay chạy chế độ đánh giá Chiều cao Weir 59 Chiều cao Weir khoảng cách từ khay để Weir Chiều cao Weir inch sử dụng hầu hết ứng dụng Tuy nhiên, chiều cao nhỏ sử dụng để giảm áp suất thấp lắp đặt chân không Chiều cao Weir lớn sử dụng để có thời gian lưu dài (ví dụ, phản ứng hóa học) Giá trị mặc định cho chiều cao Weir inch Nói chung, bạn sử dụng sau đây: Khoảng cách khay 12 12 - 24 >24 Độ cao Weir 1.5 2.5 Độ tải tối đa cho phép Weir Độ tải Weir biện pháp việc nạp chất lỏng Weir Giá trị điển hình 60-120 USGPM/ft Độ tải Weir giảm cách tăng số lượng đường dẫn lưu cài đặt Weirthay Độ tải Weir có giá trị cao 240 USGPM/ft sử dụng Nếu độ tải Weir không định, giá trị mặc định 96 USGPM/ft sử dụng Loại Downcomer Có hai loại downcomers có sẵn: • Loại dọc • Loại dốc Một downcomer dốc có chiều rộng hẹp phía Điều cho phép khu vực hoạt động rộng nhiều van khay, kết độ giảm áp suất thấp Do chi phí xem xét downcomer thẳng đứng sử dụng cho lắp đặt bình thường mặc định HYSYS Ô thoáng Downcomer 60 Ô thoáng downcomer khoảng cách đáy downcomer khay Khu vực tồn cho dòng chảy chất lỏng downcomer phụ thuộc vào chiều cao Giá trị tối thiểu thường khuyến khíchlà 0,5 inch Đối với vận tốc chất lỏng cao sụt giảm áp lực cao, điều hạn chế Nếu ô thoáng downcomer không định, chiều cao 0,5 inch nhỏ so với chiều cao đập sử dụng Độ cao mặc định đĩa inches, cột chảy chuyền xuống có khoảng hở 1,5 inch Độ lưu giữ lớn cột ống chảy chuyền Khả lưu trữ cột chảy truyền đo phần trăm (%) khoảng trống đĩa với dòng chất lỏng chứa Thông số đặc trừng trung bình cho tất ống chảy truyền đĩa Nếu không ghi rõ , giá trị 40% sử dụng với mật độ nước lớn 3lb/ft khối, 50% cho mật độ trung bình 60% với 1lb/ ft khối Phạm vi lại sử dụng tùy chọn đánh giá đặc trưng Chọn vào cột đánh giá để có nhiều thông tin Lưu ý Ở có Các tùy chọn để chỉnh sửa đoạn text, nơi người dùng thêm thông tin , nhận định nhìn cá nhân 14.19.2 Kết Ở kết chứa thông số đây: • Kết : toàn so sánh kết chi tiết kích thước , thông tin đĩa • Đĩa: áp suất phân tách, cột chảy truyền, khả ngập lụt cột • Bảng: thể thông số vật lý dạng cấu trúc bảng • Đồ thị: thông số vật lý dạng đồ thị Thanh kết Thanh kết mô tả chi tiết đầu đĩa 61 Kết chủ yếu phân chia làm nguồn sau: • Đĩa: chọn để lệnh cho Hysys tính toán kích thước cho cột tháp • Nén: lệnh cho Hysys tính toán độ nén cột đĩa tháp Chọn vào áp suất đầu để tính toán cho đĩa chọn hoạt động, cột tái sinh có áp suất dự đoán tiện ích kích thước đĩa Một điểm cắt phải hoạt động trước tùy chọn sử dụng Bấm vào cảnh báo để xem vấn đề xảy Sơ đồ vấn đề gây sai lệch cho đĩa tháp 62 Đĩa Ở đây,Hysys hiển thị thông tin cho điểm chọn 63 Ở đĩa chon, thông số tương đương hiển thị cách cụ thể thông tin : áp suất phân cắt, cột chảy truyền khả ngập lụt Bảng Khu vực có thông số hiển thị đĩa Đồ thị 64 Đồ thị thể số lượng thông số cột hình 14.19.3 Bảng Động lực học Bảng Động lực học bao gồm trang tính toán 65 Bây trang tính bao gồm nút tính.Bây nhấn vào nút tính tiện ích định dạng kích thước khay để tính toán chế độ động Chúng không làm tính toán theo mặc định động lực học, bạn muốn nhìn thấy kết trong kiểu Động bạn phải kích nút 14.19.4 Mục tự động Chức mục tự động phương pháp để chọn thiết kế mô đun Khi việc sử dụng mục tự động, HYSYS tự động tính toán mục cho cột Rồi chúng chuyển lên bảng cài đặt tiện ích nơi bạn soạn thảo, chép, xóa mục(khu vực) Mục tự động cung cấp bạn với điểm xuất phát hoàn hảo thiết kế (của) tháp việc thực định kích thích tóm lược mục khay tách thành mục đường kính không đổi thích hợp 66 Chú ý:Các mục thường không tự động có sẵn phần khay lựa chọn thiết lập tiện ích khay kích thước Các phần HYSYS xác định,phân tích để tự động cóthể giúp bạn chỉnh sửa, đổi tên, xóa HYSYS cho phép bạn để rõ nội quan bên đánh giá tiêu chuẩn mà dùng để bắt đầu mục mới.Hai tiêu chuẩn mà người sử dụng rõ để thiết lập mục tháp là: • • Diện tích dung sai NFP hệ số đường kính Diện tích dung sai Các diện tích dung sai xác định tầm quan trọng nguyên nhân thay đổi diện tích tính toán bắt đầu phần HYSYS thực thiết kế (cho) giai đoạn i, sử dụng tham số thời cho nội dung chọn, NFP cho mục khu vực thời (van, sàng đĩa xục khí ) để xác định yêu cầu cụ thể Khu vực so sánh với mức tối thiểu tối đa 67 khu vực cho Nếu độ lớn khác biệt cho hai so sánh vượt diện tích Dung sai, phần bắt đầu bắt đầu giai đoạn i mục hành mà HYSYS giữ lại Phần định đường kính tối đa cho phần Nếu diện tích tính cho giai đoạn I bên phạm vi xác định mức tối thiểu tối đa cho phần không vượt giới hạn cho phép diện tích tính cho giai đoạn i thay giá trị lưu trữ thích hợp Hệ NFP Khi so sánh khu vực hoàn tất, HYSYS tính khu vực yêu cầu giai đoạn sử dụng số khác dòng chảy đường dẫn khác Vùng so sánh với Trước tính toán vùng (cho) giai đoạn Nếu to lớn (của) thay đổi có ý nghĩa hệ số đường kính NFP, mục bắt đầu Toàn cột thoát khỏi chế độ theo cách theo hướng dẫn phần liên tục Diện tích đường kính NFP, vùng số lượng đường dẫn , vùng tích cực ống thoát nước mưa khu vực xác định cho tháp Khi xác định kích thích ban đầu hoàn chỉnh, HYSYS đánh giá lại khay dựa vào đường kính tính toán từ ống thoát nước mưa cực đại vùng tích cực yêu cầu cho khay khu vực Giá trị sẵn sàng trang kết bảng Thực nhìn thuộc tính tiện ích Nhân tố giới hạn (s) cho mục xuất bảng cài đặt Sử dụng mục tự động, bạn yêu cầu rõ kiểu bên khay sàng, Van, chóp đĩa tháp chưng cất hay đóng gói Ngoài ra, bạn có tùy chọn việc rõ 68 tham số cho cấu hình chọn Nếu tham số không rõ, HYSYS sử dụng giá trị cứng nhắc mặc định Đánh giá tháp Những mục(khu vực) tháp danh định sử dụng kiểu tính toán Trị số danh nghĩa quy định trang Danh sách mẫu từ xuống đánh giá lựa chọn đưa vào hình Nếu bạn sửa đổisơ đồ trình tháp sản xuất Flowsheetor , tiện ích kích thước khay thiết kế lại lặp lại tất mục(khu vực) dựa vào cấu hình thời sử dụng giai đoạn giai đoạn chuyển đổi vật lý, thông tin thuộc tính vận chuyển từ sơ đồ trình xây dựng tháp Đánh giá đĩa Đối với phần đĩa, thông tin tối thiểu cần thiết cho HYSYS để tính toán hiệu suất phần bao gồm đường dẫn dòng chảy đường kính cột Nếu mong muốn, bạn rõ chiều rộng ống thoát nước mưa trang nội dung đĩa sau: • Side tùy chọn •Đầu trung tâm tùy chọn 69 • Phía bên phải tùy chọn • Phía lệch tâm tùy chọn Chiều rộng tùy chọn cho phép đặc điểm kỹ thuật ống xả dốc Chiều rộng ống xả không tính theo lý thuyết tính theo giá trị thiết kế tối ưu cho số lượng định dòng chảy đường dẫn Những tham số cấu hình khay lại rõ quy định qui định Pagesection.Một tham số trị số danh nghĩa thiết lập, HYSYS hoàn thành tính toán trị số danh nghĩa Đánh giá Section Packed Đối với Section Packed, thông tin cần thiết cho HYSYS để tính toán hiệu suất phần bao gồm mục.Đường kính đĩa đặc tính trang nội quan đĩa Các thông số cấu hình đĩa lại quy định để thảo luận Thông số kỹ thuật PageSection Một thông số đánh giá thiết lập, HYSYS hoàn thành việc tính toán đánh giá Nếu HYSYS (thì) hoàn thành tính toán, việc báo trạng thái nhìn thuộc tính Để xem cảnh báo tạo ra, nhấp chuột vào trang kết tab hiệu suất nhấp vào nút xem cảnh báo KẾT LUẬN Như qua việc tìm hiểu tiện ích Tray Sizing giúp hiểu thiết bị chưng cất để phân tách cấu tử Qua việc sử dụng tiện ích Tray Sizing tính 70 toán thông số đĩa đường kính, số đĩa, bề dày đĩa, loại đĩa sử dụng, hiệu suất đĩa nhiệt độ phan đoạn việc đánh giá hoạt động trình động lực học tháp 71 [...]... Section_6 đã được tính toán giữa Trayed và Packed được thể hiện trong bảng dưới đây: 8.14 Quản lý Tray Sizing Để lựa sử dụng tiện ích Tray Sizing, từ Tools → Utilities → Tray Sizing → Add Utility Sau khi tạo được Tray Sizing Các đặc tính của utility được hiển thị Có 2 tab chính là Design và Performance Trên mỗi tab có các phần sau đây: 14 Tab Design Page Setup Specs Chỉ dẫn Quản lý kích thước cột Tính toán... cho một khu vực tháp ở tab Setup, giá trị tính được trong tiện ích Tray Sizing được sử dụng trong tính toán tháp trong thực tế Có nhiều hơn một khu vực có thể hoạt động trong tiện ích Tray Sizing Tuy nhiên, trong cùng một khu vực không thể bao gồm nhiều hơn một khu vực hoạt động 19 Trước khi cập nhật bảng tính tháp với số liệu từ tiện ích Tray Sizing chúng ta phải thay đổi sự sắp xếp mặc định của số... Tiện ích Tray Sizing chỉ có giá trị cho tháp với dòng lỏng – hơi Với tiện ích này không thể sử dụng cho tiếp xúc lỏng – lỏng Tiện ích Tray Sizing phải phù hợp với dòng quá trình trong từng đĩa Bạn có thể cài đặt các thong số mặc định cho tiện ích Tray sizing từ mục Preferences ( từ Tool trên menu, chọn Preferences) Trong bảng Tray sizing, mặc định tự động cho các thông số trên từng đĩa, và có thể cìa... Warnings 35 14.19 Tray Sizing Với tiện ích Tray Sizing bạn có thể thực hiện thiết kế và tính toán công suất một phần hoặc toàn bộ tháp Thông tin gói và đĩa có thể xác định thông qua bản chất của tháp cũng như kích thước đĩa hoặc thông số gói, thiết kế dòng và xác định độ giảm áp suất Kết quả bao gồm đường kính tháp, độ giảm áp suất, dòng chảy, đĩa, kích thước,vv… Tiện ích Tray Sizing chỉ có giá trị cho tháp... định của giai đoạn phần bậc đĩa có thể có kích thước hơn cái khác trong cùng một tiện ích Tray Sizing Tuy nhiên, một bậc có thể không bao gồm trong hơn một phần hoạt động Ở phần cuối của Setup có 2 mục là %Liquid Draw và Use Tray Vapour to Size 16 % Liquid Draw cho phép chúng ta xác định tỷ lệ phần trăm của chất lỏng lấy ra sẽ được sử dụng trong tính toán kích thước đĩa Nếu bạn có nguồn cấp nguyên liệu... Các đặc điểm chi tiết bên trong Tray Internals Performanc e Results So sánh các kết quả và thông tin chi tiết về kích thước đĩa Độ giảm áp suất, ống chảy chuyền và kết quả hiện tượng ngập lụt Các tính chất vật lý được thể hiện trong bảng Các tính chất vật lý được thể hiện dạng đồ thị Trayed Table Plot Lưu ý rằng bạn có thể thiết lập các thông số mặc định cho tiện ích Tray Sizing từ Preferences (bằng cách... Flowsheet và Column Sub – Flowsheet, tiện ích Tray Sizing sẽ tính toán lại và đánh giá lại tất cả các khu vực dựa vào hình dạng hiện tại 34 Trayed Section Rating Đối với các khu vực đĩa, số liệu ít nhất yêu cầu cho HYSYS được tính toán hiệu suất khu vực bao gồm number of flow paths và column diameter Nếu muốn, chúng ta co thể cung cấp độ rộng của các ống chảy chuyền trong trang Tray Internals: + Side top and... thông tin tiếp theo sẽ xuất hiện ở mỗi section: + Loại đĩa trong tháp (Type of tower internals) + Cách thức tính (Calculation Mode) + Thông tin tính toán kích thước (Sizing calculation information) Đặc điểm bên trong tháp (Tower Internals) Tiện ích Tray Sizing cung cấp các tùy chọn chỉ rõ từng loại kiểu đĩa Có thể phân kiều tháp thành 4 nhóm sau: + Loại đĩa nhiều lỗ (Sieve) + Loại đĩa van (Valve) + Loại... đường kính NFP 32 Area Tolerance (Diện tích dung sai) Area Tolerance xác định kích thước của sự biến đổi trong diện tích đã tính toán HYSYS trước tiên thực hiện tính toán cho stage i, sử dụng thông số hiện tại cho các đặc tính được lựa chọn và NFP cho khu vực hiện tại (đĩa van, đĩa nhiều lỗ và đĩa chụp) để xác định diện tích yêu cầu Diện tích này đượ so sánh với diện tích nhỏ nhất và lớn nhất đối với khu... các thông số mặc định cho tiện ích Tray Sizing từ Preferences (bằng cách lựa chọn Tools sau đó chọn Preferences trong Menu Bar) 8.14.1 Setup Page Mỗi tiện ích Tray Sizing được thêm vào phải tương ứng với khu vực đĩa trong sơ đồ Khu vực đĩa Khu vực đĩa có kích thước mong muốn được xác lập trước khi bắt đầu tính toán Lựa chọn Select TS ở góc bên phải phía trên của tab, chọn khu vực đĩa mong muốn từ các ... Section_6 tính toán Trayed Packed thể bảng đây: 8.14 Quản lý Tray Sizing Để lựa sử dụng tiện ích Tray Sizing, từ Tools → Utilities → Tray Sizing → Add Utility Sau tạo Tray Sizing Các đặc tính... giảm áp suất, dòng chảy, đĩa, kích thước,vv… Tiện ích Tray Sizing có giá trị cho tháp với dòng lỏng – Với tiện ích sử dụng cho tiếp xúc lỏng – lỏng Tiện ích Tray Sizing phải phù hợp với dòng trình... kích hoạt cho phần đĩa, giá trị tính toán tiện ích tray sizing (xác định kích thước đĩa) sử dụng tính toán tháp thực tế Nhiều phận kích hoạt tiện ích tray sizing Tuy nhiên, giai đoạn giống bao hàm