Sơ đồ NNT sử dụng turbo exphander

BÀI TẬP LỚN Đề 5: Sơ đồ NNT sử dụng Turbo Exphander Sinh viên: 1.1 Trình tự bước tiến hành mô Bước 1: Khai báo cấu tử Mở hysys Nhấn File New Case, cửa sổ Simulation Basis Manager xuất (hình 1.1) Hình 1.1 Trên tab Components nhấn Add cửa sổ Component List View xuất (hình 1.2): Hình 1.2 Nhập cấu tử Vì danh sách Hysys khơng có cấu tử giả C7 + nên ta phải thiết lập cấu tử giả Bấm vào HypotheticalQuick Create a Hypo Component ta giao diện hình 1.3: Hình 1.3 Hình 1.4 Bấm vào tab ID để thay đổi tên cấu tử C7 +, cấu trúc cấu tử giả không sử dụng Structure Builder, tab Critical Normal Boiling Pt nhập 110oC (hình 1.4), sau bấm Estimate Unknown Props để ước tính tất giá trị lại cấu tử giả Sau xác định cấu tử giả ta nhập hệ nhiệt động, bấm tab Fluid Pkgs, nhấn Add chọn chọn hệ Peng-Robinson Bước 2: tiến hành mô Sau nhập xong thông số, ta vào môi trường mô (hình 1.5): Hình 1.5 Tạo dòng Feed Nhấn phím F11 biểu tượng Object Palette Khởi tạo dòng vật liệu với thơng tin bảng sau: Conditions Stream Name Natural Gas Temperature 35oC Pressure 5200kPa Molar Flow 100 kgmole/h Composition Mole Fractions C1 0.75 C2 0.11 C3 0.06 i-C4 0.04 n-C4 0.02 i-C5 0.005 n-C5 0.005 C6 0.005 C7+ 0.005 Khởi tạo tháp tách pha Trên Object Palette chọn biểu tượng nhấn phím F12 chọn Separator, nhập thơng tin hình 1.6: Hình 1.6 Phần khí (Vap 1) sau tách đỉnh tháp qua Expander Khởi tạo Expander Trên Object Palette chọn biểu tượng nhấn F12 chọn Expander, nhập thơng số hình 1.7 Hình 1.7 Ở dòng Exp nhập áp suất 600kPa Sau qua expander dòng khí tiếp tục qua tháp tách thứ Khởi tạo Separator Trên Object Palette chọn biểu tượng nhấn phím F12 chọn Separator, nhập thơng tin hình 1.8: Hình 1.8 Khởi tạo tháp chưng cất Phần lỏng thu hai tháp tách pha đưa vào đĩa 15 tháp chưng cất có 20 đĩa nhằm tách triệt để C1,C2 Sản phẩm đáy tháp chưng thu C3+ Tháp tách C1 C2 tháp đề De-Ethanizer Trên Object Palette chọn biểu tượng (Distilation Column) Tháp có 20 đĩa, Pđỉnh=320kPa, Pđáy=380kPa Dòng Liq nhập liệu đĩa thứ 15, dòng Liq nhập liệu đĩa thứ Nhập thơng số hình 1.9: Hình 1.9 Nhấn Next chọn Once-through Regular Hysys reboiler (hình 1.10) Hình 1.10 Nhấn Next, điền thơng số hình 1.11: Hình 1.11 Nhấn Next, ta khơng điền nhiệt độ, máy tự tính, nhấn Next tiếp điền thơng số hình 1.12: Hình 1.12 Sau nhấn Done cửa sổ xuất hình 1.13: Hình 1.13 Sau nhấn run để tháp hội tụ Vì tháp chạy sản phẩm để đạt theo u cầu (lượng Propane khí khơ khơng 5%) nên tab Design chọn Specs xuất giao diện hình 1.14: Hình 1.14 Bấm Add, chọn Column Component Fraction, u cầu propan dòng khí khô không 5% nên ta điền giá trị 4%, nhập thơng tin hình 1.15: Hình 1.15 Trong tab Design cho Monitor bỏ kích hoạt Vent Rate kích hoạt Comp Fraction (chú ý số bậc tự phải không), thay đổi số hồi lưu (Reflux Ratio) 2.5 sau nhấn Run ta kết hình 1.16: Hình 1.16 Bấm tab Worksheet ta trạng thái thành phần dòng hình 1.17 1.18 Hình 1.17 10 Hình 1.18 Dòng khí từ đỉnh tháp chưng trộn với dòng khí từ tháp tách pha thứ Khởi tạo Mixer Trên Object Palette chọn biểu tượng nhập thông tin hình 1.19: Hình 1.19 Dòng khí sau trộn qua máy nén cụm turbo-expander 11 Khởi tạo máy nén Trên Object Palette chọn biểu tượng , lượng sau giãn nở khí cung cấp cho máy nén khí Nhập thơng tin hình 1.20: Hình 1.20 Sơ đồ quy trình NNT sử dụng turbo-expander hình 1.21: Hình 1.21 12 Câu 1: Sử dụng chu trình propan để làm lạnh sâu cho dòng đỉnh tháp chưng Bước 1: Thiết lập chu trình propan Mở Hysys, tab Components Simulation Basis Manager bấm Add thêm cấu tử C3, sau chuyển sang tab Fluid Pkgs bấm Add chọn hệ nhiệt động Peng-Robinson vào mơi trường mơ Nhấn phím F11 chọn biểu tượng Object Palette Khởi tạo dòng vật liệu theo bảng sau: Stream Name Vapour/Phase Fraction Temperature Composition 50oC 100% C3 Tương tự tạo dòng thứ hai với thơng tin theo bảng sau: Stream Name Vapour/Phase Fraction Temperature -20oC Chu trình propane gồm bốn thiết bị: • • • • Van J-T Chiller Máy nén Thiết bị ngưng tụ Tạo van J-T Chọn biểu tượng Object Palette, điền thông tin hình 1.22: 13 Hình 1.22 Tạo Chiller Thiết bị Chiller vòng làm lạnh propane mơ Hysys sử dụng thiết bị gia nhiệt, dòng khỏi Chiller nhiệt độ điểm sương Chọn biểu tượng Palette, điền thơng tin hình 1.23: Hình 1.23 14 Object Chuyển sang Parameters, nhập delta P 7kPa duty 1e+6 kJ/h hình 1.24: Hình 1.24 Tạo máy nén Chọn biểu tượng Object Palette, nhập thơng tin hình 1.25: Hình 1.25 15 Sang Parameters điền hiệu suất máy nén 75% (hình 1.26) Hình 1.26 Tạo thiết bị ngưng tụ Chọn biểu tượng Object Palette, nhập thơng tin hình 1.27: Hình 1.27 16 Sang Parameters điền delta P 35kPa (hình 1.28) Hình 1.28 Ta chu trình làm lạnh propane sau (hình 1.29): 17 Hình 1.29 Bước 2: Tạo template Vòng làm lạnh propane Xóa cơng suất Chiller (duty), công cụ bấm Simulation chọn Main Properties, bấm Convert to template, chương trình hỏi có lưu template khơng, bấm “Yes” sau hỏi có lưu case khơng, bấm “No” sau lưu template với tên “Vong lam lanh Propane” Để làm lạnh cho dòng đỉnh tháp chưng ta tạo thêm thiết bị làm lạnh (Cooler) Tiến hành tạo Cooler trên, điền thơng tin theo hình 1.30: Hình 1.30 Sang Parameters điền delta P kPa (hình 1.31) 18 Hình 1.31 Trên Object Palette chọn biểu tượng , chọn read an Existing Template (hình 1.32), sau chọn “Vong lam lanh Propane” Xuất cửa sổ hình 1.33 Hình 1.32 Hình 1.33 Ở Inlet Connections to Sub-Flowsheet – External Stream, dòng Q Chiller chọn Q Cool (hình 1.34) 19 Hình 1.34 Tại dòng Cool Vap ta muốn làm lạnh sâu đến -20 oC, điền nhiệt độ dòng Cool Vap -20oC Vào template ta thấy để làm lạnh sâu đến -20 oC ta cần lưu lượng propane 2925 kg/h 20 ... cụm turbo- expander 11 Khởi tạo máy nén Trên Object Palette chọn biểu tượng , lượng sau giãn nở khí cung cấp cho máy nén khí Nhập thơng tin hình 1.20: Hình 1.20 Sơ đồ quy trình NNT sử dụng turbo- expander... hình 1.3: Hình 1.3 Hình 1.4 Bấm vào tab ID để thay đổi tên cấu tử C7 +, cấu trúc cấu tử giả không sử dụng Structure Builder, tab Critical ô Normal Boiling Pt nhập 110oC (hình 1.4), sau bấm Estimate... hình 1.20: Hình 1.20 Sơ đồ quy trình NNT sử dụng turbo- expander hình 1.21: Hình 1.21 12 Câu 1: Sử dụng chu trình propan để làm lạnh sâu cho dòng đỉnh tháp chưng Bước 1: Thiết lập chu trình propan