TÀI LIỆU MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

NGUYỄN THỊ MINH HIỀN MƠ PHỎNG CƠNG NGHỆ HỐ HỌC Nhóm Mơ Cơng nghệ Hóa học Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội ` LỜI GIỚI THIỆU Trong lĩnh vực cơng nghệ hố học có nhiều phần mềm mơ công ty phần mềm phát triển sử dụng rộng rãi thiết kế công nghệ, như: PRO/II, DYNSIM (Simsci); HYSIM, HYSYS, HTFS, STX/ACX, BDK (AspenTech); UNISIM (Honeywell-UOP); PROSIM, TSWEET (Bryan Research & Engineering); Design II (Winsim); IDEAS Simulation; Simulator 42,…, phổ biến PRO/II, DYNSIM (Simsci), HYSYS (AspenTech) UNISIM (Honeywell-UOP) Sự phát triển mạnh mẽ cơng nghệ hố học kỷ 21, địi hỏi kỹ sư cơng nghệ cần phải hiểu sử dụng thành thạo số phần mềm mô phổ biến Các phần mềm mơ có sở nhiệt động học vững đầy đủ, khả thiết kế linh hoạt, với mức độ xác tính thiết thực hệ nhiệt động cho phép thực mơ hình tính tốn gần với thực tế công nghệ Các công cụ mô công nghệ mạnh phục vụ cho nghiên cứu tính tốn thiết kế công nghệ kỹ sư sở hiểu biết q trình cơng nghệ hố học, đáp ứng yêu cầu công nghệ tảng cho mơ hình hố mơ q trình cơng nghệ từ khai thác tới chế biến nhà máy xử lý khí nhà máy làm lạnh sâu, q trình cơng nghệ lọc hố dầu cơng nghệ hố học Ở mức độ bản, việc hiểu biết lựa chọn công cụ mô cấu tử cần thiết, cho phép mơ hình hố mơ q trình cơng nghệ cách phù hợp tin cậy Điều quan trọng phải hiểu biết sâu sắc q trình cơng nghệ trước bắt đầu thực mơ phỏng, mơ cung cấp cơng cụ phục vụ cho mơ tính tốn cơng nghệ, mà suy nghĩ thay cho kỹ sư Trong số UNISIM HYSYS phần mềm mơ cơng nghệ hóa học sử dụng rộng rãi trường đại học công nghệ Quyển sách giới thiệu cho sinh viên lần sử dụng UNISIM có chưa có kinh nghiệm mơ máy tính, cũng giáo trình dành cho sinh viên năm thứ ba trường đại học công nghệ, đồng thời sách sử dụng dẫn cho khóa học cao cơng nghệ hóa học, UNISIM cơng cụ mơ để giải vấn đề cơng nghệ Hơn sử dụng sách đồng thời cho sinh viên kỹ sư thực hành, tài liệu hướng dẫn hay sổ tay cho khóa học UNISIM Phần mềm UNISIM chạy mơi trường Windows có giao diện thân thiện với người sử dụng UNISIM cũng giống tất phần mềm khác ln ln có phát triển phiên mới, nhiên phần không thay đổi từ phiên đến phiên khác, sách hướng dẫn sử dụng UNISIM DESIGN, công ty Honeywell-UOP cung cấp có quyền phịng thí nghiệm Cơng nghệ Lọc Hoá dầu Vật liệu xúc tác trường Đại học Bách khoa Hà Nội Sau cài đặt người sử dụng cần có hiểu biết máy tính sử dụng UNISIM chương trình mơ phức tạp sách đề cập đến tất vấn đề Quyển sách đặt trọng tâm vào phần UNISIM, nhằm giúp cho sinh viên lần làm quen với mô nắm bắt sử dụng thành thạo tính tốn thiết kế cơng nghệ Trong phạm vi sách nghiên cứu tìm hiểu thiết bị mô UNISIM, sử dụng công cụ UNISIM để mô số q trình cơng nghệ hố học đơn giản, nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng sản phẩm Chương đưa ứng dụng mơ vận dụng kiến thức cung cấp chương trước để mơ số q trình cơng nghệ hố học từ đơn giản đến phức tạp Vì địi hỏi người sử dụng phải học nghiêm túc thực hành thành thạo tồn chương trước làm ứng dụng chương này, thấy thú vị hiệu Đặc biệt năm 2012 sinh viên K52 ngành Cơng nghệ Hố Dầu tham gia thi “Sử dụng phần mềm UNISIM Design thiết kế mô công nghệ” Honeywell tổ chức hàng năm cho sinh viên Châu Á - Thái Bình Dương, đạt giải giải nhì Các sinh viên năm cuối chun ngành Cơng nghệ Hữu Hố Dầu, trường Đại học Bách khoa Hà Nội - trợ giảng - tham gia nhiệt tình, làm việc nghiêm túc có hiệu góp phần quan trọng để tài liệu hồn thành Giáo trình biên soạn lần đầu nên khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý người sử dụng để sửa chữa bổ sung cho lần tái sau tốt Xin chân thành cảm ơn Tác giả MỤC LỤC Chương GIỚI THIỆU VỀ MÔ PHỎNG 1.1 Mục đích mơ 1.2 Giới thiệu phần mềm mơ cơng nghệ hóa học 1.3 Phần mềm mô UNISIM DESIGN Chương PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI 27 2.1 Phương trình trạng thái – Các biểu thức toán học 28 2.2 Thực mô 28 2.3 Nhập thêm biến Workbook 31 2.4 Sử dụng Case Studies 34 2.5 Thay đổi Fluid Package 37 2.6 Tóm tắt ơn tập chương 37 2.7 Bài tập 38 Chương CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 39 3.1 Bơm 40 3.2 Máy nén 45 3.3 Tuốc bin giãn nở khí (Expander) 51 3.4 Thiết bị trao đổi nhiệt 55 3.5 Tháp tách pha 58 3.6 Cyclon 64 3.7 Ejector 68 3.8 Tóm tắt ơn tập chương 85 3.9 Bài tập nâng cao 86 Chương CÁC THIẾT BỊ PHẢN ỨNG 87 4.1 Thiết bị phản ứng chuyển hoá 88 4.2 Thiết bị phản ứng cân 96 4.3 Thiết bị phản ứng Gibbs 106 4.4 Thiết bị phản ứng khuấy liên tục (CSTR) 112 4.5 Thiết bị phản ứng dòng đẩy (PFR) 127 Chương CÁC CÔNG CỤ TÍNH TỐN 136 5.1 Cơng cụ logic Adjust 137 5.2 Công cụ logic Set 140 5.3 Công cụ logic Recycle 144 5.4 Tính tốn thơng số tháp chưng Shortcut Distillation 147 5.5 Phân chia dòng cấu tử Component Splitter 150 5.6 Bảng tính (Spreadsheet) 153 5.7 Tối ưu hoá (Optimizer) 161 5.8 Tóm tắt ôn tập chương 184 Chương CÁC MƠ HÌNH PHÂN TÁCH 186 6.1 Tháp hấp thụ 187 6.2 Tháp chưng luyện 196 Chương MÔ PHỎNG MỘT SỐ Q TRÌNH CƠNG NGHỆ HỐ HỌC 215 7.1 Quá trình dehydro hố n-Heptan sản xuất Toluen 216 7.2 Q trình hydroclo hố etylen 218 7.3 Q trình oxi hố Etylen 221 7.4 Quá trình chưng tách hỗn hợp hydrocacbon nhẹ 223 7.5 Quá trình tổng hợp Ethylene Glycol (EG) từ Ethylene 224 7.6 Quá trình tổng hợp Maleic Anhydride (MA) từ Benzene 225 7.7 Quá trình tổng hợp Styrene từ Ethyl Benzene (EB) 227 7.8 Quá trình tổng hợp Amoniac 228 7.9 Q trình đặc dung dịch 229 PFD Chương 231 GIẢI NGHĨA MỘT SỐ CỤM TỪ TIẾNG ANH TRONG MÔ PHỎNG 236 TÀI LIỆU THAM KHẢO 238 Chương GIỚI THIỆU VỀ MƠ PHỎNG 1.1 Mục đích mơ Mơ – Simulation  phương pháp mơ hình hố dựa việc thiết lập mơ hình số, cịn gọi Digital Simulation Đây cơng cụ mạnh để giải biểu thức toán học mơ tả q trình cơng nghệ hố học Để mơ q trình thực tế địi hỏi trước hết phải thiết lập mơ hình ngun lý q trình mối liên hệ thơng số liên quan Tiếp sử dụng cơng cụ tốn học để mơ tả mơ hình ngun lý, lựa chọn thuật toán cần thiết Cuối tiến hành xử lý biểu thức với điều kiện ràng buộc Trong thực tế việc tính tốn gặp hai khó khăn Thứ giải hệ phương trình đại số phi tuyến (thường phải sử dụng phương pháp tính lặp) Thứ hai phép tính tích phân biểu thức vi phân (sử dụng biểu thức vi phân hữu hạn rời rạc để xấp xỉ biểu thức vi phân liên tục) Các mơ hình tốn học hữu ích tất giai đoạn, từ nghiên cứu triển khai đến cải tiến phát triển nhà máy, nghiên cứu khía cạnh thương mại kinh tế q trình công nghệ Trong nghiên cứu công nghệ, dựa số liệu nghiên cứu chế động học phản ứng phịng thí nghiệm phân xưởng pilot, đánh giá ảnh hưởng điều kiện tiến hành q trình để nghiên cứu tối ưu hố điều khiển trình, bao gồm nghiên cứu tính tốn mở rộng quy mơ sản xuất (scale-up) Trong nghiên cứu thiết kế, tính tốn kích thước thơng số thiết bị tồn dây chuyền công nghệ, đánh giá ảnh hưởng yếu tố động học, nghiên cứu tương tác ảnh hưởng lẫn cơng đoạn cơng nghệ có tuần hoàn nguyên liệu trao đổi nhiệt tận dụng tối ưu nhiệt q trình Mơ tính tốn điều khiển trình, khởi động, dừng nhà máy, xử lý cố tính xảy trình vận hành nhà máy Một trình cơng nghệ hố học thực tế tập hợp gồm nhiều yếu tố phức tạp có ảnh hưởng lẫn (các thơng số cơng nghệ nhiệt độ, áp suất, lưu lượng dòng, thành phần hỗn hợp phản ứng, xúc tác, trình phản ứng song song nối tiếp, hiệu ứng nhiệt phản ứng, cân pha hệ thống,…) Độ phức tạp trình tăng lên, đồng nghĩa với số lượng thông số liên quan, biến số, phương trình, biểu thức tốn học, điều kiện ràng buộc tăng lên Giải đồng thời vấn đề địi hỏi khối lượng tính tốn lớn, việc tính tốn tay địi hỏi nhiều thời gian thực cách xác tin cậy Ngày với phát triển công nghệ phần mềm tin học, đời phần mềm mơ phỏng, việc nghiên cứu tính tốn thiết kế cơng nghệ phương pháp mô ngày phát triển, trở nên phổ biến chiếm ưu Mô công nghệ phần mềm mô với trợ giúp máy vi tính giải pháp hiệu quả, toàn diện cho kết tin cậy Trong ngành cơng nghệ hố học, mơ đóng vai trị vơ quan trọng việc nghiên cứu thiết kế cơng nghệ, phân tích, vận hành tối ưu hố hệ thống, điều khiển q trình cơng nghệ gần với trình thực tế, nghiên cứu tính tốn tối ưu hố mặt kinh tế q trình cơng nghệ Chương trình mơ nói chung bao gồm thành phần sau:  Thư viện sở liệu (các hệ nhiệt động, cấu tử bao gồm tính chất vật lý hoá lý chúng,…) thuật tốn liên quan đến việc truy cập tính tốn tính chất hố lý cấu tử hỗn hợp cấu tử, thiết lập cấu tử giả Có thể bổ sung cấu tử, thay đổi hệ đơn vị chương trình đáp ứng yêu cầu người sử dụng  Các công cụ mô cho thiết bị có hệ thống cơng nghệ hố học như: bơm, máy nén, tuốcbin giãn nở khí, thiết bị trao đổi nhiệt, tháp tách hai pha ba pha, chưng cất, hấp thụ, trộn dịng, chia dịng… Phần có chứa mơ hình tốn thuật tốn phục vụ cho q trình tính tốn thơng số thiết bị thơng số cơng nghệ q trình cơng nghệ mơ  Các công cụ logic phục vụ cho việc tính tốn tuần hồn ngun liệu, thiết lập thơng số công nghệ, điều chỉnh thông số theo yêu cầu cơng nghệ, tính tốn cân vật chất cân lượng, tính tốn cân pha,…  Các cơng cụ mơ q trình điều khiển (điều khiển nhiệt độ, điều khiển áp suất, điều khiển lưu lượng dòng, điều khiển mức chất lỏng ) q trình vận hành quy trình cơng nghệ hố học  Chương trình điều hành chung tồn hoạt động công cụ mô ngân hàng liệu  Chương trình xử lý thơng tin: lưu trữ, xuất, nhập, in… liệu kết tính tốn từ q trình mơ  Hỗ trợ việc kết nối chương trình mơ khác nhau, kết nối với module xây dựng thiết bị đặc biệt người sử dụng tạo ngơn ngữ lập trình Visual Basic, Visual C++, … 1.2 Giới thiệu phần mềm mô công nghệ hóa học Mơ q trình cơng nghệ hóa học cơng nghệ chế biến dầu khí, cơng nghệ tổng hợp hữu hóa dầu thực nhiều phần mềm mô khác Trong phổ biến PRO/II, DYNSIM (Simsci-Esscor), ASPEN HYSYS, ASPEN PLUS (AspenTech) UNISIM DESIGN (Honeywell-UOP) Năm 1966 cơng ty phần mềm Simulation Science có trụ sở Los Angeles (Mỹ) đưa phần mềm mô tháp chưng luyện đầu tiên, mang tên PROCESS tiền thân phần mềm PROII sau Ngày công ty phát triển mạnh mẽ, Invensys Systems’ SimSci-Esscor division (gọi tắt SimSci), trở thành ba công ty cung cấp phần mềm mô công nghệ mạnh giới, với phần mềm mô công nghệ phổ biến PROII DYNSYM Năm 1969 cơng ty ChemShare có trụ sở Houston (Mỹ) đưa phần mềm DESIGN, tiếp tục phát triển thành DESIGN II WINSIM, ứng dụng lĩnh vực dầu khí Sự phát triển ngành cơng nghiệp lọc dầu hố dầu thức đẩy đời gói phần mềm mơ công nghệ Trong năm 1970-80 coi thời kỳ hồng kim máy tính, ngơn ngữ lập trình FORTRAN trở thành phổ biến, nhiều phần mềm mô công nghệ đời giai đoạn Năm 1976 Vụ Năng lượng Mỹ (US Dept of Energy) trường Đại học MIT danh tiếng tham gia “Dự án Hệ thống nâng cấp q trình cơng nghệ” (Advanced System for Process Engineering (ASPEN) Project), sau đổi tên thành ASPEN PLUS (ASPEN Tech) Cũng năm 1976 công ty Hyprotech thành lập, có trụ sở Calgary, Canada, cơng ty tập đồn AEA Technology Hyprotech cơng ty chuyên phát triển cung cấp phần mềm mơ tối ưu hóa ứng dụng ngành cơng nghiệp hố chất, dược phẩm dầu khí Hyprotech cung cấp sản phẩm cho 14 số 15 cơng ty dầu khí lớn giới, 13 số 14 cơng ty hóa chất hàng đầu, số 10 công ty dược phẩm hàng đầu, tất công ty xử lý không khí hàng đầu giới Trong năm tài 2002, Hyprotech có doanh thu khoảng $ 68.500.000 Năm 1981, cơng ty AspenPlus thành lập sở dự án ASPEN, có trụ sở Cambridge, Massachusetts (Mỹ) công ty chuyên cung cấp phần mềm dịch vụ liên quan tư vấn, bảo trì đào tạo Tháng 10 năm 2002, AspenPlus hoàn thành giao dịch mua lại công ty Hyprotech từ AEA, từ đổi tên thành AspenTech AspenTech phát triển loạt sản phẩm phần mềm, bao gồm phần mềm mô công nghệ cung cấp quyền cho 46 tổng số 50 cơng ty hóa chất lớn giới, 23 số 25 cơng ty dầu khí lớn nhất, 18 số 20 công ty dược phẩm lớn giới Trong năm tài 2003, cơng ty AspenTech có tổng doanh thu $ 323.000.000 Năm 1982 đánh dấu đời máy tính cá nhân (PC) Cũng năm công ty ChemStations phát triển phần mềm ChemCAD, có ứng dụng rộng rãi lĩnh vực hố học Tháng 12 năm 2004, cơng ty Honeywell hoàn thành giao dịch mua lại sản phẩm Hysys quyền từ công ty AspenTech bao gồm mã nguồn sở liệu, phát triển phần mềm với tên gọi UniSim Design Phiên UniSim Design R350 công bố vào tháng năm 2005 Đến năm 2006, Honeywell nâng cấp cho đời phiên UniSim Design R360, có số cải tiến liên quan đến trình vận chuyển xử lý vật liệu dạng rắn Những phiên có hỗ trợ đọc case mơ Hysys Đồng thời ghi lại case mô theo định dạng Hysys 2004.2 trở trước Điều cho phép thực chuyển đổi hai phần mềm Hysys Unisim Design Các tính vận chuyển xử lý vật liệu dạng rắn tiếp tục nâng cấp phiên UniSim Design R370 đời tháng năm 2007 Honeywell tiếp tục đầu tư vào phần mềm mô công nghệ UniSim, sử dụng hai đội ngũ nhân viên phát triển có kinh nghiệm từ AspenTech Honeywell có hiểu biết sâu sắc q trình cơng nghệ Đến cuối năm 2012 phiên UniSim Design R410 nâng cấp thêm nhiều tính hỗ trợ cho mô công nghệ Với phiên lưu lại case mơ theo định dạng Unisim Hysys, thuận tiện cho người sử dụng làm việc tiếp tục phần mềm Unisim Hysys 1.3 Phần mềm mô UNISIM DESIGN UNISIM DESIGN sản phẩm công ty Honeywell-UOP UNISIM phần mềm chun dụng để tính tốn mơ cơng nghệ chế biến dầu khí cơng nghệ hố học UNISIM phần mềm có khả tính tốn đa dạng, cho kết có độ xác cao, đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng, trợ giúp q trình tính tốn cơng nghệ, khảo sát thơng số q trình thiết kế điều khiển nhà máy chế biến dầu khí tổng hợp hố dầu Ngồi thư viện có sẵn, UNISIM cho phép người sử dụng tạo thư viện riêng cho phép liên kết với chương trình tính toán phần mềm khác Microsoft Visual Basic, Microsoft Excel, Visio, C ++, Java… Khả bật UNISIM tự động tính tốn thơng số cịn lại thiết lập đủ thơng tin tránh sai sót thay đổi điều kiện cũng sử dụng liệu đầu vào khác UNISIM thiết kế sử dụng cho hai trạng thái mô mô động mô tĩnh Mô tĩnh (Steady Mode) sử dụng để nghiên cứu thiết kế công nghệ cho q trình, tối ưu hố điều kiện công nghệ Với số liệu ban đầu, điều kiện cơng nghệ xác định q trình tính tốn hội tụ, kết thu tương ứng với điều kiện đó, khơng thay đổi theo thời gian Khi thay đổi điều kiện ban đầu hay chế độ cơng nghệ khác thu kết khác tương ứng Từ xác định yếu tố ảnh hưởng lên trình mức độ ảnh hưởng yếu tố Bằng việc so sánh kết lựa chọn thiết lập điều kiện tối ưu cho q trình Mơ tĩnh sử dụng để nghiên cứu thiết kế trình cơng nghệ tính tốn cải tiến, phát triển mở rộng quy mơ q trình cơng nghệ sẵn có, đưa phương án khác để so sánh đánh giá nhằm tìm giải pháp tối ưu Mô động (Dynamic Mode) dùng để mô thiết bị hay trình trạng thái vận hành liên tục có thơng số thay đổi theo thời gian, khảo sát thay đổi đáp ứng hệ thống theo thay đổi vài thông số công nghệ Trạng thái mô động cho thấy ảnh hưởng thông số công nghệ theo thời gian thiết lập cũng khắc phục cố xảy vận hành cơng nghệ thực tế, tìm nguyên nhân biện pháp giải cố Điều có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đào tạo kỹ sư vận hành, hiểu biết tường tận cơng nghệ, thành thạo có kinh nghiệm trước tham gia vận hành nhà máy thực tế, điều kiện nhà máy hoá chất dầu khí với kỹ thuật đại, vận hành chế độ tự động hoá cao Sử dụng UNISIM giúp giảm chi phí cho q trình cơng nghệ tối ưu thiết bị dây chuyền mà vẫn đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm UNISIM cho phép tính tốn vấn đề tận dụng nhiệt, tối ưu vấn đề lượng q trình sản xuất, tuần hồn ngun liệu nhằm tăng hiệu suất q trình UNISIM có thư viện mở thiết bị, cấu tử cung cấp phương tiện để liên kết với sở liệu khác, cho phép mở rộng phạm vi chương trình gần với thực tế cơng nghệ UNISIM có số lượng lớn cơng cụ mơ phỏng, hỗ trợ hiệu nghiên cứu mô phỏng, với giao diện thân thiện dễ sử dụng, đặc biệt với người bắt đầu làm quen với chương trình mơ Trình tự thực mơ theo bước sau đây: Xây dựng sở mô phỏng:  Nhập cấu tử thành phần nguyên liệu  Lựa chọn hệ nhiệt động phù hợp  Khởi tạo phản ứng Xây dựng lưu trình PFD:  Khai báo thơng số thành phần dòng nguyên liệu  Xây dựng sơ đồ công nghệ với thiết bị cần thiết  Cung cấp đầy đủ thông số công nghệ cần thiết cho thiết bị Chạy chương trình mơ phỏng:  Đọc kết  Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ Bắt đầu với UNISIM Khởi động UNISIM cách bấm vào biểu tượng UNISIM, hình máy tính xuất giao diện hình 1.1 Trước thực mô phỏng, UNISIM cần phải biến đổi giao diện ban đầu Tại thực lựa chọn cấu tử cần thiết hệ nhiệt động phù hợp cho mơ Hình 1.1 Giao diện mở đầu xuất khởi động UNISIM Quản lý sở mô UNISIM sử dụng khái niệm hệ nhiệt động (Fluid Package) bao gồm tất thông tin cần thiết để tính tốn tính chất vật lý cân pha hỗn hợp nhiều cấu tử Cách tiếp cận cho phép xác định tất thơng tin (các tính chất nhiệt động, cấu tử, cấu tử giả định, hệ số tương tác bậc hai, phản ứng hoá học, số liệu dạng bảng,…) bên gói Có bốn ưu điểm cách tiếp cận này:  Tất thông tin kết nối xác định nơi cho phép tạo hay sửa đổi thông tin cách dễ dàng  Hệ nhiệt động lưu lại sau xác định sử dụng cho mô khác cần đến  Danh sách cấu tử hỗn hợp lưu trữ riêng bên ngồi hệ nhiệt động nên sử dụng cho tốn mơ khác cần đến  Có thể sử dụng nhiều hệ nhiệt động chương trình mơ Tuy nhiên hệ nhiệt động xác định Basis Manager Simulation Basis Manager giao diện thuộc tính cho phép thiết lập điều khiển nhiều hệ nhiệt động danh sách cấu tử hỗn hợp sử dụng mô Bắt đầu mô Sử dụng ba cách sau để bắt đầu mô mới: chọn File/new/case, sử dụng phím tắt Ctrl+N, bấm vào biểu tượng new case cơng cụ Khi giao diện Simulation Basis Manager xuất (hình 1.2) Trong giao diện có tab Thường sử dụng tab sau:  Components tab sử dụng nhập cấu tử  Fluid Pkgs tab sử dụng chọn Hệ Nhiệt động (Fluid Package)  Hypotheticals sử dụng thiết lập cấu tử giả định  Oil Manager sử dụng thiết lập cấu tử cho dầu thô  Reactions tab sử dụng thiết lập phản ứng hố học Menu Thanh cơng cụ Các tab Hình 1.2 Giao diện Simulation Basis Manager Nhập cấu tử Bước khởi tạo sở mô nhập cấu tử (đơn chất hợp chất) có mặt chương trình mơ Trình tự tiến hành sau: Để nhập cấu tử cho mơ bấm vào phím Add giao diện Simulation Basis Manager (hình 1.2) Sau bấm phím Add xuất danh sách tất cấu tử có thư viện UNISIM (hình 1.3) Chọn cấu tử cần thiết cho chương trình mơ từ danh sách Có thể tìm cấu tử danh sách ba cách sau đây: chọn ô Sim Name, chọn ô Full Name, chọn Formula 10 Hình 1.3 Giao diện Component List Nhập tên cơng thức cần tìm vào Match phía Ví dụ chọn Sim Name nhập tên water vào ô Match, nhìn thấy dịng tương ứng với water đánh dấu Nếu khơng tìm thấy, thử sử dụng tên khác thử tìm Full Name Formula Khi chọn cơng thức thích hợp, nhắp đúp vào chất vừa chọn bấm vào phím Add Pure để nhập chất vào danh sách cấu tử chọn Selected Components Ở phía giao diện có Name, đặt tên cho danh sách cấu tử vừa chọn Khi hồn thành bước trên, đóng cửa sổ lại, trở lại giao diện Simulation Basis Manager Sau nhập cấu tử cần thiết vào danh sách, lưu vào thư mục xác định trước tiếp tục q trình mơ Chọn File/Save as chọn thư mục thích hợp, khơng lưu vào thư mục mặc định xuất Lựa chọn Hệ nhiệt động (Fluids Package) Sau nhập cấu tử cho mô phỏng, lựa chọn Hệ Nhiệt động (Fluid Package) cho mô Fluid Package sử dụng để tính tốn dịng tính chất nhiệt động cấu tử hỗn hợp q trình mơ (ví dụ enthalpy, entropy, tỷ trọng, cân lỏng - hơi, …) Vì 11 việc lựa chọn hệ nhiệt động phù hợp có ý nghĩa quan trọng, sở để tính tốn mơ cho kết Tại giao diện Simulation Basis Manager (hình 1.2), chọn Fluid Pkgs tab, hiển thị cửa sổ hình 1.4 Hình 1.4 Giao diện Fluid Package Bấm vào phím Add hiển thị cửa sổ hình 1.5 để chọn fluid pkgs phù hợp Trong bảng Property Package Selection bao gồm hệ nhiệt động có UNISIM Bên cạnh bảng phím chọn loại hệ nhiệt động chia thành nhóm: Các phương trình trạng thái (EOSs), mơ hình tính tốn khác Tuỳ thuộc vào thành phần, tính chất hỗn hợp thơng số công nghệ mà lựa chọn hệ nhiệt động phù hợp Từ danh sách Fluid Package chọn hệ nhiệt động phù hợp Danh sách Fluid Package rút gọn cách có chọn lọc nhờ lọc phía bên phải danh sách (ví dụ EOS, activity model, ) Khi chọn hệ nhiệt động phù hợp, nhắp đơn chuột vào (không cần nhắp đúp) Ví dụ hình 1.5, lựa chọn phương trình trạng thái Peng-Robinson 12 Có thể đặt tên cho fluid package vào cửa sổ nhỏ Name phía giao diện Ví dụ hình 1.5 tên fluid package Basis-1 Sau kết thúc bấm vào dấu X màu đỏ góc bên phải để đóng giao diện lại Hình 1.5 Giao diện Fluid Package Các mơ hình nhiệt động Trong UNISIM có loại mơ hình nhiệt động khác nhau:  EOS: bao gồm phương trình trạng thái áp dụng chủ yếu cho hệ hydrocacbon, không phân cực phân cực yếu Trong tính tốn thiết kế cơng nghệ chế biến dầu, khí hố dầu phương trình trạng thái PengRobinson nói chung ứng dụng phổ biến, cho phép nhận kết xác đáng tin cậy khoảng rộng thông số công nghệ Để biết chi tiết đọc thêm tài liệu hướng dẫn sử dụng UNISIM (UNISIM Simulation Basic Manual)  Activity Models: bao gồm mơ hình Chien Null, Extended NRTL, General NRTL, Margules, Chao Seader, Grayson Streed áp dụng với hệ chất lỏng không lý tưởng 13  Chao Seader Grayson Streed Models phương pháp bán thực nghiệm Mơ hình Grayson Streed mở rộng Mơ hình Chao Seader có mặt hydrogen Những số liệu tính tốn cân từ biểu thức phương pháp sử dụng Aspen HYSYS Phương pháp Lee-Kesler sử dụng để tính tốn entanpy entropy pha lỏng pha  Vapour Pressure Models: bao gồm mơ hình Antoine, Braun K10, Esso Tabular, sử dụng cho hỗn hợp khí lý tưởng áp suất thấp hỗn hợp hydrocacbon nhẹ, hỗn hợp keton rượu pha lỏng gần lý tưởng  Miscellaneous Types: bao gồm mơ hình đặc biệt, khác với mơ hình nêu trên, ví dụ Amine Pkg ứng dụng tính tốn mơ nhà máy làm khí amin, ASME Steam ứng dụng tính tốn nước Các hệ nhiệt động có UNISIM cho phép dự đốn tính chất hỗn hợp từ hệ hydrocacbon nhẹ tới hỗn hợp loại dầu phức tạp, hệ hợp chất có khơng điện ly UNISIM cung cấp phương trình trạng thái (PR hay PRSV) cho trình xử lý hỗn hợp hydrocacbon, mơ hình bán thực nghiệm áp suất hệ hydrocacbon nặng, hiệu chỉnh nước cho dự đốn xác tính chất nước, mơ hình hệ số hoạt độ hệ hóa học Tất phương trình có giới hạn phạm vi ứng dụng, cần xem xét phạm vi ứng dụng phù hợp phương trình với hệ gần giống Lựa chọn mơ hình nhiệt động phù hợp quan trọng, định đến kết tính tốn tồn q trình Đây thủ tục để bắt đầu thực mô Tuỳ thuộc vào thành phần tính chất hỗn hợp cấu tử, điều kiện công nghệ (nhiệt độ, áp suất,…) áp dụng mơ hình nhiệt động khác để nhận kết tính tốn phù hợp với thực tế công nghệ Năm 1999, hai tác giả Elliott Lira đề xuất sơ đồ mơ tả hình 1.6 (BIP – Binary Interaction Parameters) để lựa chọn hệ nhiệt đồng cần thiết 14