THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT PHÂN TÁCH HỖN HỢP KHÍ HYDROCACBON

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA HÓA BÀI BÁO CÁO THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT PHÂN TÁCH HỖN HỢP KHÍ HYDROCACBON Đà Nẵng ngày 18 tháng 10 năm 2017 NỘI DUNG BÁO CÁO I Đề tài II Đặt vấn đề III Thiết kế tháp chưng cất IV Tối ưu hóa đĩa nạp liệu Optimizer V Xây dựng sơ đồ điều khiển tháp chưng cất I Đề tài Xây dựng sơ đồ Công nghệ phân xưởng phân tách sản phẩm với nguyên liệu hỗn hợp khí hydrocacbon có thành phần lưu lượng sau: Cấu tử Phần mol nC4 0.1 nC5 0.2 nC6 0.4 nC7 0.3 Nhiệt độ nguyên liệu 25 C, áp suất điểm sôi, lưu lượng F=1000 kmol/h Áp suất đỉnh tháp bar Sản phẩm thu được: ⁺ ⁺ Sản phẩm đỉnh: 95% C4 & C5 Sản phẩm đấy: 95% C6 & C7 II Đặt vấn đề Từ kết trước, ta có sơ đồ công nghệ phân xưởng phân tách hỗn hợp khí hydrocacbon sử dụng bình tách Q trình phân tách khơng tốt, chất lượng sản phẩm Thay bình tách tháp chưng cất III Thiết kế tháp chưng cất Xác định số đĩa lý thuyết hợp lý đĩa nạp liệu tháp shortcut Thay bình tách Shortcut vào sơ đồ PFD hệ thống với Condenser Reboiller hình III Thiết kế tháp chưng cất Xác định số đĩa lý thuyết hợp lý đĩa nạp liệu tháp shortcut Thiết lập thông số cho Shortcut: SHORTCUT UID=SCD1 FEED S5 PRODUCT STREAM=S6, RATE(M)=300, PHASE=L, DP=0 PRODUCT STREAM=S7, PHASE=L, DP=0 CONDENSER TYPE=BUBB EVALUATE MODEL=CONV, TRIAL=50, KEYLIGHT=2, KEYHEAVY=3, RRMIN=2 FINDEX SPEC STREAM=S6,PCT, COMP=1,2,WET, VALUE=95 SPEC STREAM=S7,PCT, COMP=3,4,WET, VALUE=95 Nmin = 7.67 , Rmin = 2.24 Tiến hành chạy chương trình ta thông số sau: FENSKE MINIMUM TRAYS 7.67443 MINIMUM REFLUX RATIO 2.23736 Total trays 13 12 Feed tray 8.23 7.62 Nlt = Rounddown(2*Rmin) = 15 Dự đốn vị trí đĩa nạp liệu hàm trend R/R-MIN 1.5 1.75 15 9.63 13 8.23 12 7.62 12 7.19 11 6.87 11 6.63 Reflux ratio 3.356 3.915 12 7.19 4.475 11 6.87 2.25 5.034 11 6.63 2.5 5.593 Dự đoán số đĩa lý thuyết hợp lý 15, vị trí đĩa nạp liệu đĩa số 10 III Thiết kế tháp chưng cất Mô tháp chưng cất Dựa vào thông số ta mô tháp chưng cất với tiêu chuẩn sản phẩm đỉnh đáy III Thiết kế tháp chưng cất Mô tháp chưng cất Thiết lập thông số cho tháp chưng cất: COLUMN UID=T1 PARAMETER TRAY=15,IO FEED S5,10 PRODUCT OVHD(M)=S6, BTMS(M)=S7,700 CONDENSER TYPE=PART, PRESSURE=6.5 DUTY 1,1,,CONDENSER DUTY 2,15,,REBOILER PSPEC PTOP=7, DPTRAY=0.01 PRINT PROPTABLE=PART ESTIMATE MODEL=CONVENTIONAL, RRATIO=3 SPEC ID=COL1SPEC1, STREAM=S6,PCT, COMP=1,2,WET, VALUE=95 SPEC ID=COL1SPEC2, STREAM=S7,PCT, COMP=3,4,WET, VALUE=95 VARY DNAME=CONDENSER,REBOILER REBOILER TYPE=KETTLE Tiến hành chạy chương trình ta thơng số sau: QR = 5.9612 M*KCAL/HR Rf = 3.846 D0 = 277.8 KG-MOL/HR L0 = 1068.42 KG-MOL/HR IV Tối ưu hóa đĩa nạp liệu Optimizer Tối ưu hóa đĩa nạp liệu Optimizer với mục tiêu giảm suất nhiệt (Q R) thiết bị đun sôi lại bé Với đĩa nạp liệu ban đầu đĩa số 10 ta tiến hành mô với khoảng chạy đĩa nạp liệu từ đến 14 OPTIMIZER UID=OP1 VARY ID=OPT1VARY1, COLUMN=T1, FTRAY(1), MINI=2, MAXI=14 OBJECTIVE COLUMN=T1, DNAME(KC/H)=REBOILER, MINIMIZE Kết thu được: ⁺ Đĩa nạp liệu tối ưu đĩa số ⁺ Năng suất nhiệt thiết bị đun sôi lại QR = 5.8733 M*KCAL/HR ⁺ Tỉ số hồi lưu Rf= 3.7869 ⁺ Lượng lỏng hồi lưu L0 = 1052 KG-MOL/HR ⁺ Sản phẩm đỉnh lấy D0 = 277.8 KG-MOL/HR ΔQ = 5.9612 –5.8733= 0.0879 M*KCAL/HR IV Tối ưu hóa đĩa nạp liệu Optimizer Các thông số vận hành sơ đồ Chất lượng sản phẩm đỉnh sản phẩm đáy tăng 10 V Xây dựng sơ đồ điều khiển tháp chưng cất Xác định đĩa nhạy cảm Đĩa nhạy cảm đĩa mà có thay đổi nhiệt độ nhanh điều kiện làm việc tháp thay đổi Trong công nghiệp người ta cho phép sai số vận hành 5% so với thiết kế Ứng với thay đổi lưu lượng ±5% nhiệt độ đĩa nhạy cảm thay đổi nhanh so vơi đĩa khác Đĩa TD TD+5% TD-5% TD-TD+5% TD-5%-TD 98.2 98.2 98.2 0 107 106.9 107 0.1 113.6 113.5 113.8 0.1 0.2 119.3 119.1 119.5 0.2 0.2 124.4 124.1 124.7 0.3 0.3 Khi lưu lượng nguyên liệu thay đổi ±5% ta thấy nhiệt độ đĩa thay đổi khơng đáng kế, lựa chọn thiết bị đo điều 129 128.6 129.4 0.4 0.4 133.5 133.1 133.9 0.4 0.4 138.6 137.7 138.6 0.9 10 141.2 140.8 141.6 0.4 0.4 11 143.8 143.5 144.1 0.3 0.3 12 146.2 146.1 146.4 0.1 0.2 13 148.8 148.7 148.9 0.1 0.1 14 152 151.9 152 0.1 khiển đơn giản 11 V Xây dựng sơ đồ điều khiển tháp chưng cất Sơ đồ điều khiển đơn giản tháp chưng cất Giá trị setpoint thiết bị điều khiển: ⁺ ⁺ ⁺ ⁺ PRC: p=7 bar FRC(L0): L0 = 1052 KG-MOL/HR FRC(QR): QR = 5.8733 M*KCAL/HR LRC: 1051.9 KG-MOL/HR 12 1/17/18 13 ... Từ kết trước, ta có sơ đồ cơng nghệ phân xưởng phân tách hỗn hợp khí hydrocacbon sử dụng bình tách Q trình phân tách khơng tốt, chất lượng sản phẩm Thay bình tách tháp chưng cất III Thiết kế tháp. .. thuyết hợp lý 15, vị trí đĩa nạp liệu đĩa số 10 III Thiết kế tháp chưng cất Mô tháp chưng cất Dựa vào thông số ta mô tháp chưng cất với tiêu chuẩn sản phẩm đỉnh đáy III Thiết kế tháp chưng cất Mô tháp. .. III Thiết kế tháp chưng cất IV Tối ưu hóa đĩa nạp liệu Optimizer V Xây dựng sơ đồ điều khiển tháp chưng cất I Đề tài Xây dựng sơ đồ Công nghệ phân xưởng phân tách sản phẩm với nguyên liệu hỗn hợp