Phần mềm pro II, thí dụ và bài tập (TIN học ỨNG DỤNG) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

Computer-Aided Chemical Engineering An Introduction to Process Simulation - Phần mềm Pro/II® C9 Thí dụ & Bài tập Mục lục Bài tốn 2: Mơ thiết bị tách khí - lỏng Bài tốn 3: Tính nhiệt độ sơi hỗn hợp hai pha áp suất định Bài tốn 4: Mơ tháp tách propane Bài tốn 5: Xác định đĩa nạp liệu tối ưu cho tháp tách propane cơng cụ Optimiser Bài tốn 6: Xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu số hồi lưu tối thiểu cho tháp tách propane phương pháp shortcut Bài tốn 2: Mơ thiết bị tách khí - lỏng Cho vào thiết bị tách khí lỏng dòng nguyên liệu với liệu sau: • Lưu lượng : 100 kmol/h; t = 30oC; P = 10 bar • Thành phần hóa học: Methane 13 kmol/h Ethane 22 kmol/h Propane 38 kmol/h Butane 22 kmol/h Pentane kmol/h Điều kiện làm việc thiết bị tách: 30oC bar Hãy xác định: Phần mol bay nguyên liệu điều kiện bình tách? Thành phần lỏng khỏi thiết bị tách? Năng suất nhiệt thiết bị tách? Bài tốn 2: Mơ thiết bị tách khí - lỏng a Bài tốn 2: Mơ thiết bị tách khí - lỏng Kết Dựa vào số liệu kết Program File, ta xác định được: Phần mol bay nguyên liệu điều kiện bình tách MOLE FRAC VAPOUR 0.94580 Vậy phần mol bay nguyên liệu điều kiện bình tách 0,9458 hay 94.58% Thành phần lỏng khỏi thiết bị tách - Trên flowsheet, right-click vào dòng S2 S3  hiển thị cửa sổ lựa chọn - Chọn Display  xuất cửa sổ Streamline - Chọn Properties từ drop-down list box mục Streamline Label Type - Mặc định mục Property List Material Balance List  hiển thị tên, trạng thái dòng, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng thành phần dòng  OK Năng suất nhiệt thiết bị tách DUTY, M*KCAL/HR 0.09956 Vậy suất nhiệt thiết bị tách 99560 kcal/h Bài tốn 2: Mơ thiết bị tách khí - lỏng a Bài tốn 3: Tính nhiệt độ sôi hỗn hợp hai pha áp suất định Nguyên liệu có thành phần toán 2, lưu lượng = 5500 kg/h Hãy xác định: Nhiệt độ sôi hỗn hợp nguyên liệu áp suất bar? Hằng số cân pha cấu tử ? Thành phần hỗn hợp cân với lỏng? Năng suất nhiệt thiết bị tách?  Giải toán Để giải toán trên, ta tiến hành bước: • Giả thiết cho hỗn hợp nguyên liệu vào bình tách làm việc áp suất bar • Tiến hành mơ tốn • Vì muốn xác định nhiệt độ sôi hỗn hợp  cửa sổ Flash Drum, mục Second Specification  Chọn Bubble point mục Unit Specification • Do phải xác định số cân pha cấu tử  cửa sổ Flash Drum, mục Print Option  Chọn Include Component K - Values Bài tốn 3: Tính nhiệt độ sôi hỗn hợp hai pha áp suất định a Bài tốn 3: Tính nhiệt độ sôi hỗn hợp hai pha áp suất định Kết Dựa vào số liệu kết Program File, ta xác định được: Nhiệt độ sôi hỗn hợp nguyên liệu áp suất bar FLASH ID F1 NAME FEEDS S1 PRODUCTS VAPOR LIQUID S3 TEMPERATURE, C PRESSURE, BAR S2 -78.756 7.000 Vậy nhiệt độ sôi hỗn hợp nguyên liệu áp suất bar -78,756oC Hằng số cân pha cấu tử thành phần hỗn hợp cân với lỏng VAPOR-LIQUID COMPOSITIONS AND COMPONENT VAPOR LIQUID METHANE 0.93087 0.13000 ETHANE 0.05887 0.22000 PROPANE 0.00969 0.38000 BUTANE 5.4730E-04 PENTANE 1.8438E-05 K-VALUES FOR UNIT 1, 'F1' K-VALUE -7.1605E+00 2.6761E-01 2.5507E-02 0.22000 2.4877E-03 0.05000 3.6877E-04 Bài tốn 3: Tính nhiệt độ sơi hỗn hợp hai pha áp suất định Naêng suất nhiệt thiết bị tách DUTY, M*KCAL/HR -0.62892 Vậy suất nhiệt thiết bị tách -628920 kcal/h 10 Bài tốn 4: Mơ tháp tách propane Các bước mô Xác định hệ đơn vị đo Chọn hệ đơn vị METRIC ton = 1014.04 kilograms 2000 pounds = short ton = 0.907 tonne 2240 pounds = long ton = 1.016 tonne  Choïn kg Xác định thành phần cấu tử có hệ Hệ cấu tử: Propane Butane Lựa chọn phương trình nhiệt động thích hợp Chọn hệ GS (Grayson-Streed) Thiết lập thiết bị có sơ đồ dòng vào thiết bị  Thiết bị: Tháp  click chọn biểu tượng tháp từ floating PFD  hiển thị cửa sổ Column Configuration  nhấn chọn Condenser 13 Reboiler  nhập giá trị 22 mục Number of Theoretical Trays  OK Bài tốn 4: Mơ tháp tách propane  Các dòng: - Thiết lập dòng nguyên liệu S1 nạp vào đóa thứ 11 tháp - Dòng sản phẩm đỉnh S2 dòng lỏng từ đáy bình tách sau cho hồi lưu phần đỉnh tháp (ngưng tụ hoàn toàn) - Dòng sản phẩm đáy S3 Xác định thành phần, trạng thái dòng, xác định liệu thiết bị Ta nhận thấy có dòng S1, tháp T1 viền đỏ  yêu cầu nhập liệu 5.1 Dòng S1  Double-click vào dòng S1  hiển thị bảng Stream Data  mục Description ta nhập tên FEED (nhập liệu cho dòng này)  click choïn Flowrate and Composition  choïn Total Fluid Rate  nhập giá trị 400 Chú ý rằng, lưu lượng nhập liệu tính tấn/ngày, mà KG-MOL/HR  click vào UOM  xuất bảng Convert Unit of Measure  choïn Mass14  TON  DAY  nhấn Change Units  OK Bài tốn 4: Mơ tháp tách propane  Nhập thành phần cấu tử dòng S1: nhập giá trị 26 cho cấu tử  nhấn phím TAB  nhập 74 cho cấu tử  nhấn OK để quay lại cửa sổ Stream Data  Xác định nhiệt độ áp suất dòng S1 mục Thermal Condition: dòng First Specification  chọn Pressure  nhập giá trị 18 Xong nhấn chọn Liquid Weight Fraction mục Second Specification  nhập giá trị 0.6  OK 5.2 Tháp T1  Double-click vào C1  xuất cửa sổ Column  Ở mục Description nhập tên DEPROP  Nhấp chọn vào ô thứ hai viền đỏ Feeds and Products  xuất cửa sổ Column – Feeds and Products  bảng trên, xác định dòng S1 nạp vào đóa 11  bảng dưới, với dòng S2  chọn Fixed Rate Draw mục Type of Product  chọn Liquid mục Phase  nhập giá trị mục Tray  nhập giá trị lưu lượng 104 Chú ý rằng, lưu lượng sản phẩm tính tấn/ngày, mà KGMOL/HR  click vào UOM  xuất bảng Convert Unit of 15 Measure  chọn Mass  TON  DAY  nhấn Change Units  OK Bài tốn 4: Mơ tháp tách propane  Nhấn chọn vào ô thứ viền đỏ Pressure Profile  xuất cửa sổ Column – Pressure Profile  nhập giá trị 15,5 bar áp suất đóa tháp mục Overall Specification  mục Pressure Drop  chọn mục Per Tray  nhập giá trị 0,01 bar  OK để trở cửa sổ Column  Ở mục Condenser, nhấn chọn Bubble Temperature mục Condenser Type  nhập giá trị 16.2 bar mục Pressure cửa sổ Condenser Data  Ở mục Performance Specification: - Nhấn chọn  xuất cửa sổ Column – Specifications and Variables  click vào ô chọn Add Specifications and Variables  click vào Parameter (chữ đỏ gạch đỏ) mục Specifications  xuất cửa sổ Parameter  chọn Stream mục Stream/Unit chọn dòng S3 mục Stream Name dòng sản phẩm đáy tháp - Click vào Parameter… (chữ trắng đỏ)  xuất cửa sổ Parameter Selection  chọn Composition mục Parameter  chọn PROPANE cấu tử đầu cấu tử cuối  OK để trở cửa sổ Parameter  nhấn chọn vào Mole Fraction  click vào UOM  xuất bảng Convert Unit of Measure  chọn Mass  Percent  nhaán Change Units  OK : trở cửa sổ Parameter  OK : hoàn thành cửa sổ Parameter  Column – trở cửa sổ Specifications and Variables  click 16 vào Value  nhập giá trị Bài tốn 4: Mơ tháp tách propane - Nhấn chọn Insert Specification/Variable  xuất thêm Specification - Tiếp tục nhấn chọn Parameter màu đỏ cũõng mục Specifications  xuất cửa sổ Parameter  chọn Stream mục Stream/Unit chọn dòng S2 mục Stream Name  click vào Parameter… (chữ trắng đỏ)  xuất cửa sổ Parameter Selection  chọn Composition mục Parameter  chọn BUTANE cấu tử đầu cấu tử cuối  OK để trở cửa sổ Parameter  nhấn chọn vào Mole Fraction  click vào UOM  xuất bảng Convert Unit of Measure  chọn Mass  Percent  nhấn Change Units  OK : trở cửa sổ Parameter  OK : hoàn thành cửa sổ Parameter  trở cửa sổ Column – Specifications and Variables  click vào Value  nhập giá trị - Click vào Parameter (chữ đỏ gạch đỏ) mục Variable  xuất cửa sổ Parameter Selection  chọn Heat Duty (năng suất nhiệt)  mục Heater chọn Reboiler  OK : quay lại cửa sổ Variables  OK : quay lại cửa sổ Column – Specifications and Variables  tiếp tục click vào Parameter (chữ đỏ gạch đỏ) mục Variable  xuất cửa sổ Parameter Selection  chọn Heat Duty (năng suất nhiệt)  mục Heater chọn Condenser  OK : quay lại cửa sổ Variables 17  OK : quay lại cửa sổ Column – Specifications and Variables  OK : hoàn thành việc nhập liệu cho T1 Bài toán 5: Xác định đĩa nạp liệu tối ưu cho tháp tách propane công cụ Optimiser a 18 Bài toán 5: Xác định đĩa nạp liệu tối ưu cho tháp tách propane cơng cụ Optimiser Tính cho tháp Depropanizer với liệu ban đầu sau : • Nguyên liệu : - suất : 400 tấn/ngày - P = 18 bar - có thành phần 40% gồm : 26% khối lượng propane 74 % khối lượng butane • Tháp : - 22 đĩa lý thuyết - áp suất đỉnh : 16,5 bar; trở lực : 10 mbar/đĩa lý thuyết - thiết bị ngưng tụ hồn tồn - áp suất bình tách : 16,2 bar • Chỉ tiêu chất lượng sau : - sản phẩm đỉnh : có 0,5% khối lượng C4 - sản phẩm đáy : có 0,5% khối lượng C3  Hãy xác định đĩa nạp liệu tối ưu để suất thiết bị đun 19 sôi lại bé Bài toán 5: Xác định đĩa nạp liệu tối ưu cho tháp tách propane công cụ Optimiser a 20 Bài toán 5: Xác định đĩa nạp liệu tối ưu cho tháp tách propane cơng cụ Optimiser Sử dụng công cụ Optimiser Optimiser công cụ tiện ích Pro/II nhằm cực đại cực tiểu hoá hàm mục tiêu cách thay đổi giá trị biến số tiêu chuẩn đưa Hàm mục tiêu suất, công suất hàm kinh tế hàm giá hàm chi phí Vì vậy, tùy theo trường hợp mà tối ưu hàm mục tiêu đến giá trị cực đại cực tiểu Biến thay đổi giá trị khoảng (giữa Minimum Value Maximum Value) để hàm mục tiêu đạt đến giá trị cực đại cực tiểu Hướng dẫn thực  Ta tiến hành mô toán toán trước, sau cài đặt thêm thiết bị Optimiser OP1 cho tháp  OP1 viền đỏ  Double click vào OP1  hiển thị cửa sổ PRO/II – Optimiser 21  Ở mục Description, nhập tên OPTIMISER Bài tốn 5: Xác định đĩa nạp liệu tối ưu cho tháp tách propane công cụ Optimiser  Gọi công cụ Optimiser với: Hàm mục tiêu: Năng suất thiết bị đun sôi lại  Loại toán: Cực tiểu (minimize)  Biến: Vị trí đóa nạp liệu, biến thiên từ đóa thứ đến đóa thứ 21 Ở mục Objective  Chọn Minimize Ở mục Objective Function  nhấn chọn Paramater  hiển thị cửa sổ Parameter  Ở mục Stream/Units  chọn Column  nhấn chọn Parameter  hiển thị cửa sổ Parameter Selection  mục Parameter chọn Heat Duty  mục Heater chọn Reboiler  OK : trở cửa sổ Parameter  OK : trở cửa sổ PRO/II – Optimiser Ở mục Variables  nhấn chọn Parameter  hiển thị cửa sổ Parameter  Ở mục Stream/Units  chọn Column  nhấn chọn Parameter  hiển thị cửa sổ Parameter Selection  mục Parameter chọn Tray Location  mục Tray Location chọn Feed  mục Feed Stream chọn S1  OK : trở cửa sổ Parameter  OK : trở cửa sổ PRO/II – Optimiser Tiếp tục mục Variables  nhập giá trị cho mục Minimum Value 22 giá trị 22 cho mục Maximum Value  nhấn OK: hoàn thành việc nhập liệu cho OP1      Bài toán 5: Xác định đĩa nạp liệu tối ưu cho tháp tách propane công cụ Optimiser a 23 Bài toán 6: Xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu số hồi lưu tối thiểu cho tháp tách propane phương pháp shortcut a 24 Bài toán 6: Xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu số hồi lưu tối thiểu cho tháp tách propane phương pháp shortcut Tính cho tháp Depropanizer với liệu ban đầu sau : • Nguyên liệu : - suất : 400 tấn/ngày - P = 18 bar - có thành phần 40% gồm : 26% khối lượng propane 74 % khối lượng butane • Tháp : - áp suất đỉnh : 16,5 bar - trở lực : 10 mbar/đĩa lý thuyết - thiết bị ngưng tụ hồn tồn - áp suất bình tách : 16,2 bar • Chỉ tiêu chất lượng sau : - sản phẩm đỉnh : có 0,5% khối lượng C4 - sản phẩm đáy : có 0,5% khối lượng C3  Hãy xác định : - Số đĩa lý thuyết tối thiểu? - Chỉ số hồi lưu tối thiểu? 25 Bài toán 6: Xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu số hồi lưu tối thiểu cho tháp tách propane phương pháp shortcut a 26 Bài toán 6: Xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu số hồi lưu tối thiểu cho tháp tách propane phương pháp shortcut Kết Dựa vào số liệu kết Program File, ta xác định được: MINIMUM REFLUX RATIO 3.95841 FENSKE MINIMUM TRAY 13.60067 Vậy số đóa lý thuyết tối thiểu 13,6, số hồi lưu tối thiểu 3,958 27 ... lục Bài tốn 2: Mơ thiết bị tách khí - lỏng Bài tốn 3: Tính nhiệt độ sơi hỗn hợp hai pha áp suất định Bài tốn 4: Mơ tháp tách propane Bài toán 5: Xác định đĩa nạp liệu tối ưu cho tháp tách propane... kiện bình tách? Thành phần lỏng khỏi thiết bị tách? Năng suất nhiệt thiết bị tách? Bài tốn 2: Mơ thiết bị tách khí - lỏng a Bài tốn 2: Mơ thiết bị tách khí - lỏng Kết Dựa vào số liệu kết Program... 5.2 Tháp T1  Double-click vào C1  xuất cửa sổ Column  Ở mục Description nhập tên DEPROP  Nhấp chọn vào ô thứ hai viền đỏ Feeds and Products  xuất cửa sổ Column – Feeds and Products  bảng