THÍ dụ xử lý KHÍ (PHẦN 2) (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 - HYSYS - C6b THÍ DỤ XỬ LÝ KHÍ (tiếp) Mục lục Sử dụng sơ đồ PFD Trạng thái tính toán Cài đặt thiết bị làm mát Chiller Cài đặt thiết bị phân tách nhiệt độ thấp LTS Khai báo thông số cho thiết bị trao đổi nhiệt Kiểm tra điểm đọng sương khí thành phẩm Cài đặt thiết bị trộn dòng thứ hai Cài đặt tháp Khai báo thông số cho tháp 10 Thực tính toán tháp 11 Di chuyển đến sơ đồ tháp 12 Kết 13 Sử dụng Object Navigator 14 Sử dụng Databook 15 Khảo sát tùy chọn 16 Cài đặt thiết bị Adjust để tính toán nhiệt độ thiết bị LTS 17 Kết khảo sát (Compositions) Sử dụng sơ đồ PFD Ngoài sổ Workbook, sơ đồ PFD cửa sổ gốc (home view) khác môi trường Simulation Để mở PFD, ấn biểu tượng PFD button bar Hạng mục PFD xuất HYSYS menu PFD chọn PFD xuất H 51, có tất dòng thiết bị Nếu không, chọn Auto Position All hạng mục PFD menu item HYSYS hiển thị dòng thiết bị, xếp chúng theo cách hợp lý tùy theo cách thiết lập flowsheet Sử dụng sơ đồ PFD Là biểu diễn đồ họa flowsheet, sơ đồ FPD trình bày kết nối dòng thiết bị, gọi “các đối tượng” Mỗi đối tượng biểu diễn ký hiệu “biểu tượng (icon)” Một biểu tượng dòng mũi tên theo hướng dòng, biểu tượng thiết bị hình vẽ đồ họa biểu diễn thiết bị vật lý thực tế Tên đối tượng “nhãn (label)”, xuất bên cạnh biểu tượng Giống cửa sổ không dạng modal, cửa sổ PFD chỉnh lại kích thước cách click vào kéo (drag) đường biên Đối với chức khác thực sơ đồ PFD trạng thái hoạt động, ta : - Truy cập lệnh tính thông qua Button Bar sơ đồ PFD - Mở cửa sổ property đối tượng cách double-click vào biểu tượng đối tượng - Di chuyển đối tượng cách click kéo (drag) đối tượng đến vị trí - Truy cập thông tin tóm tắt kèm theo (fly-by) đối tượng đơn giản cách đặt trỏ lên đối tượng - Thay đổi kích thước biểu tượng (icon) cách ấn nút Size button, click vào biểu tượng, kéo ô điều khiển kích thước (sizing “handles”) xuất - Hiển thị menu Object Inspection đối tượng cách đặt trỏ lên đối tượng ấn nút chuột phụ (secondary) Menu cho phép truy cập số lệnh liên quan đến đối tượng cụ thể - Phóng to thu nhỏ, hay hiển thị toàn flowsheet cửa sổ PFD cách ấn nút windowZoom góc bên trái cửa sổ PFD Trạng thái tính toán Trước tiếp tục, tính sơ đồ PFD mô tả, cho phép ta theo dõi trạng thái tính toán đối tượng flowsheet Quay lại hộp biểu thị trạng thái đáy cửa sổ property dòng hay thiết bị Hộp biểu thị hiển thị ba trạng thái khác đối tượng : Trạng thái màu đỏ: Một phần thông tin xác định yếu thiếu đối tượng Thí dụ, dòng nhập liệu hay sản phẩm không kết nối với SEPARARTOR Hộp biểu thị trạng thái có màu đỏ, thông điệp cảnh báo tương ứng hiển thị Trạng thái màu vàng: Tất thông tin xác định yếu có, dòng thiết bị chưa tính toán có hay nhiều bậc tự Hộp biểu thị trạng thái có màu vàng, thông điệp cảnh báo tương ứng hiển thị Trạng thái màu xanh : Dòng thiết bị xác định tính toán hoàn chỉnh Hộp biểu thị trạng thái có màu xanh, thông điệp OK hiển thị Hãy nhớ màu mặc định HYSYS; ta thay đổi màu Session Preferences Trạng thái tính toán Khi PFD, dòng thiết bị “mã hóa màu” để biểu thị trạng thái tính toán Thiết bị trộn thiết bị phân tách đầu vào tính toán hoàn chỉnh, thiết bị hiển thị với màu tương ứng Tuy nhiên, thiết bị trao đổi nhiệt Gas/Gas, điều kiện dòng đầu phía ống hai dòng phía vỏ chưa biết Do đó, thiết bị trao đổi nhiệt có đường viền màu vàng biểu thị trạng thái tính toán thời thiết bị Một sơ đồ màu tương tự sử dụng để biểu thị trạng thái dòng: - Đối với dòng vật chất: Một biểu tượng màu xanh đậm biểu thị dòng tính toán hoàn toàn tường minh; Một biểu tượng màu xanh nhạt biểu thị dòng vật chất tính toán cung cấp số thông tin bổ sung - Đối với dòng lượng: Một biểu tượng màu đỏ đậm dùng dòng lượng có công suất tải biết, biểu tượng màu đỏ nhạt biểu thị cho trường hợp công suất tải chưa biết Để ý biểu tượng tất dòng cài đặt thời điểm có màu xanh đậm, ngoại trừ dòng phía vỏ LTSVap SalesGas, dòng đầu phía ống CoolGas thiết bị HEAT EXCHANGER Cài đặt thiết bị làm mát Thiết bị làm mát Chiller Chiller mô COOLER Ta cài đặt dòng hay thiết bị cách lấy chúng từ bảng Object Palette đưa vào PFD Hãy bảng Object Palette hiển thị; không, ấn Thiết bị Chiller thêm vào phía phải thiết bị LTS, nên để dành số khoảng trống cách sang bên phải nhờ ngang Để cài đặt kết nối thiết bị Chiller: 110 n nút Cooler bảng Object Palette Nếu ta nhấn nhầm nút, ấn nút Cancel 111 Đặt trỏ lên sơ đồ PFD Con trỏ biến thành trỏ đặc biệt với dấu cộng (+) gắn kèm với trỏ Biểu tượng biểu thị vị trí biểu tượng thiết bị (H 52) Cài đặt thiết bị làm mát Chiller 112 Click để “đưa” thiết bị COOLER vào sơ đồ PFD HYSYS tạo lập COOLER với tên mặc định, E-100 Để ý COOLER có màu đỏ, biểu thị cần có dòng nhập liệu dòng sản phẩm 113 n nút Attach Mode công cụ PFD để vào chế độ Attach Nút Attach Mode có bóng (shading) khác thể nút “ấn” 114 Đặt trỏ lên đầu mút bên phải biểu tượng dòng CoolGas Một hộp nhỏ suốt xuất đầu mút trỏ Xuyên qua hộp suốt, ta thấy điểm kết nối hình vuông, hộp mô tả dạng pop-up (bật ra) gắn kèm vào đuôi trỏ Mô tả pop-up “Out” biểu thị phần dòng sẵn sàng để kết nối, trường hợp đầu dòng 115 Khi mô tả pop-up “Out” xuất hiện, ấn giữ nút chuột Hộp suốt biến thành hộp màu đen, biểu thị ta bắt đầu kết nối (H 53) Khi ta chế độ Attach, ta di chuyển đối tượng sơ đồ PFD Để quay lại chế độ Move, ấn nút Attach lần Ta tạm thời chuyển qua lại chế độ Attach Move cách giữ nhấn phím Ctrl Cài đặt thiết bị làm mát Chiller 116 Di chuyển trỏ phía trái (đầu vào) thiết bị COOLER Một đường vết (trailing line) xuất biểu tượng dòng CoolGas trỏ, điểm kết nối xuất đầu vào thiết bị COOLER 117 Đặt trỏ vào điểm kết nối, đường vết nhập (snap) vào điểm Đồng thời, hộp màu trắng xuất đầu mút trỏ, biểu thị điểm đầu mút chấp nhận cho việc kết nối (H 54) 118 Nhả nút chuột chính, việc kết nối thực với điểm kết nối đầu vào thiết bị COOLER 119 Đặt trỏ lên đầu phải biểu tượng COOLER Điểm kết nối mô tả “Product” xuất 120 Khi mô tả pop-up xuất hiện, click giữ nút chuột Một lần nữa, hộp suốt biến thành hộp màu đen 121 Di chuyển trỏ đến phía phải thiết bị COOLER Một biểu tượng dòng lớn xuất hiện, với đường vết gắn với đầu COOLER (H 55) Biểu tượng dòng biểu thị dòng tạo lập ta kết thúc bước 122 Cài đặt thiết bị làm mát 122 Khi biểu tượng dòngChiller lớn xuất hiện, nhả nút chuột HYSYS tạo lập dòng với tên mặc định 123 Lặp lại bước 119-122 để tạo lập dòng lượng thiết bị COOLER, khởi đầu việc kết nối từ đầu mũi tên biểu tượng COOLER Dòng tự động đặt tên Q-100, thiết bị COOLER có trạng thái màu vàng (cảnh báo) Trạng thái biểu thị kết nối cần thiết thực hiện, dòng kết nối chưa hoàn toàn tường minh (H 56) 124 n nút Attach Mode lần để quay chế độ Move Nút Attach Mode trở lại hình dáng bình thường Nếu ta thực kết nối sai : n nút Break Connection PFD button bar Di chuyển trỏ lên dòng nối hai biểu tượng Một ký hiệu chọn (check mark) gắn với trỏ xuất hiện, biểu thị kết nối có cần hủy bỏ 10 Click lần để hủy bỏ kết nối Sử dụng Databook n nút Close cửa sổ property dòng ColdGas để quay lại Databook Bây ta lưu giữ biến số với trạng thái : 246 Di chuyển đến thẻ tab Data Recorder Databook 247 n nút Record, HYSYS đưa tên mặc định State cho trạng thái 248 Đổi tên thành 10 in F LTS, ấn nút OK để chấp nhận tên 249 n nút View cửa sổ Data Recorder xuất hiện, hiển thị giá trị biến số (H 106) 250 n nút Close cửa sổ Data Recorder, cửa 60sổ Databook cuối cửa sổ Process Data Table Khảo sát tùy chọn Trong phần Khảo sát tùy chọn này, số công cụ khác có sẵn HYSYS giải thích, chúng sử dụng để khảo sát trình cách chi tiết Trong khảo sát này, hiệu ứng nhiệt độ LTS lên điểm sương SalesGas giá trị nhiệt dung xác định Trước tiến hành, trả nhiệt độ dòng ColdGas trở lại giá trị ban đầu 0oF 251 n nút Workbook button bar 252 Trong thẻ tab Material Streams sổ Workbook, click vào ô Temperature dòng ColdGas 253 Nhập giá trị ấn phím Enter key Sử dụng Bảng tính HYSYS để tính toán giá trị nhiệt dung (Heating Value) HYSYS có công cụ Bảng tính SPREADSHEET cho phép ta nhập biến số dòng hay thiết bị từ vào, tiến hành tính tóan, xuất kết tính toán 254 Để cài đặt Bảng tính SPREADSHEET hiển thị cửa sổ property Bảng tính, double-click vào nút Spreadsheet bảng Object Palette Trong thẻ tab Connections, hay đổi từ tên mặc định Bảng tính sang Heating Value Giá trị nhiệt dung dòng khí thành phẩm tính toán cách nhập (import) thành phần dòng khí vào Bảng tính 61 SPREADSHEET, nhân phần mol cấu tử với giá trị nhiệt dung riêng chúng Khảo sát tùy chọn Để import biến số thứ nhất: 255 n nút Add Import, cửa sổ Select Import xuất 256 Chọn Object, Variable Variable Specific H 107 Chú ý NO2 CO2 không liên quan đến việc tính toán, giá trị nhiệt dung riêng chúng bỏ qua 257 n nút OK 258 Lặp lại bước 255 – 257 Ethane Propane Để minh họa, hai cấu tử lại khai báo cách sử dụng phương pháp khác 62 Khảo sát tùy chọn Để ý rằng, cách mặc định HYSYS gán biến số nhập vào ô A1 đến A3 Bảng tính SPREADSHEET Hãy đổi vị trí ô thành B3 đến B5 H 108; lý làm việc trở nên rõ ràng xem thẻ tab Spreadsheet Không cần thiết thông tin thẻ tab Parameters Formulas, ta di chuyển trực tiếp đến thẻ tab Spreadsheet Bảng tính SPREADSHEET HYSYS có tính tương tự phần mềm Bảng tính thương mại khác; ta nhập liệu công thức vào ô, có kết tính toán 63 Khảo sát tùy Để hoàn tất SPREADSHEET này: 259 Nhập tiêu đề dòng cột nhưchọn H 109 Ta di chuyển đến ô cách click vào ô đó, hay cách ấn phím mũi tên 260 Nhập giá trị nhiệt dung riêng cấu tử vào cột Comp Heat Value hình vẽ Nhiệm vụ import hai biến số lại, phần mol iC4 nC4 dòng khí thành phẩm 261 Đặt trỏ lên ô trống SPREADSHEET (B6) dành cho phần mol iC4 262 n nút chuột phụ lần Từ menu xuất hiện, chọn Import Variable 263 Chọn SalesGas, Comp Mole Frac, i-Butane tương ứng cho Object, Variable Variable Specific cửa sổ xuất 264 Nhấn nút OK để chấp nhận liệu nhập đóng cửa sổ 64 265 Lặp lại bước 261-264 nC4, import vào ô B7 Nhiệm vụ nhập công thức để tính toán giá trị nhiệt dung cấu tử toàn dòng khí thành phẩm (H 110) 266 Di chuyển đến ô D3 267 Nhập vào +b3*c3 rối ấn Enter để nhân phần mol Methane với giá trị nhiệt dung riêng Để ý trước công thức phải có dấu + 268 Lặp lại bước 267 ô D4 đến D7, nhân phần mol cấu tử với giá trị nhiệt dung riêng tương ứng chúng 269 Trong ô C9, nhập nhãn Sales Gas NHV 270 Di chuyển đến ô D9 (H 111) 271 Nhập +d3+d4+d5+d6+d7 vào ô D9 (H 112) để lấy tổng giá trị nhiệt dung thành phần Kết NHV SalesGas có thứ nguyên Btu/scf Khảo sát tùy chọn Giá trị nhiệt dung dòng khí thành phẩm 1080 Btu/scf Bây giờ, flowsheet thay đổi buộc phải tính toán lại dòng SalesGas, thay đổi thành phần tự động chuyển đến Bảng tính SPREADSHEET, giá trị nhiệt dung tự động cập nhật tương ứng n nút Close để tiếp 65 tục khảo sát Khảo sát tùy chọn H 111 & 112 Lưu ý ta bổ sung giá trị Sales Gas NHV vào Databook: Di chuyển đến thẻ tab Parameters cửa sổ propertyHeating Value Trong bảng matrix Exportable Cells, D9 Insert Value nhập Variable Name vào ô (thí dụ NHV) Đóng cửa sổ property Heating Value Mở Databook cách ấn Ctrl_D Trên thẻ tab Variables, biến số, chọn công cụ Heating 66 Object NHV biến số Cài đặt thiết bị Adjust để tính toán nhiệt độ thiết bị LTS Giả sử thời giá thị trường sản phẩm lỏng không thuận lợi Ta muốn nâng nhiệt độ LTS để lại nhiều cấu tử nặng pha khí Điều làm tăng giá trị nhiệt dung dòng khí thành phẩm, tạo lợi tức cho công ty chuyển tải Tuy nhiên, dòng khí thành phẩm phải tuân thủ điều kiện thông số điểm sương Có thể sử dụng thiết bị ADJUST để điều chỉnh nhiệt độ thiết bị LTS (tức nhiệt độ dòng ColdGas) điểm sương dòng khí thành phẩm thấp vài độ so với thông số đường ống Trong thực tế, điều làm tăng giá trị nhiệt dung dòng khí, thỏa mãn tiêu chí điểm sương Thiết bị ADJUST thực tính toán thử-và-sai (trial-and-error) cách tự động đạt giá trị mục tiêu Để cài đặt, kết nối xác định thiết bị ADJUST: 272 n nút PFD để hiển thị PFD Bảng Object Palette phải xuất hiện; không, ấn 273 n nút Adjust bảng Object Palette 274 Đặt trỏ lên sơ đồ PFD, bên phải biểu tượng dòng67 SalesDP Cài đặt thiết bị Adjust để tính toán nhiệt độ thiết bị LTS 275 Click để “đưa” thiết bị ADJUST vào sơ đồ PFD HYSYS tạo lập ADJUST với tên mặc định ADJ-1 276 n nút Attach Mode công cụ PFD để vào chế độ Attach 277 Đặt trỏ lên đầu mút trái biểu tượng ADJ-1 Điểm nối mô tả pop-up “Adjusted Object” xuất 278 Khi mô tả pop-up xuất hiện, click giữ nút chuột chính, kéo phía biểu tượng dòng ColdGas 279 Khi hộp trắng xuất đầu trỏ, nhả nút chuột Cửa sổ Select Adjusted Variable xuất (H 113) Tại thời điểm này, HYSYS biết dòng ColdGas phải điều chỉnh theo cách để đáp ứng mục tiêu đòi hỏi Bây giờ, biến số điều chỉnh dòng ColdGas phải chọn từ cửa sổ Select Adjusted Variable 68 280 Chọn Temperature từ danh mục Variable Cài đặt thiết bị Adjust để tính toán nhiệt độ thiết bị LTS 281 n nút OK 282 Đặt trỏ lên đầu mút phải biểu tượng ADJ-1 Điểm kết nối mô tả pop-up “Target Object” xuất 283 Khi mô tả pop-up xuất hiện, click kéo phía biểu tượng dòng SalesDP 284 Khi hộp trắng xuất đầu trỏ, nhả nút chuột Cửa sổ Select Adjusted Variable xuất Cần đặt mục tiêu cho nhiệt độ điểm sương dòng khí thành phẩm 285 Chọn Temperature từ danh mục Variable 286 n nút OK 287 n nút Attach Mode để rời khỏi chế độ Attach 288 Double-click vào biểu tượng ADJ-1 để mở cửa sổ property 69 Lưu ý việc kết nối thực sơ đồ PFD chuyển đến ô tương ứng cửa sổ property Cài đặt thiết bị Adjust để tính toán nhiệt độ thiết bị LTS Bước cung cấp giá trị cho biến số mục tiêu, trường hợp nhiệt độ điểm sương Một khoảng cách an toàn 5oF dùng thông số đường ống 15oF, điểm sương đòi hỏi 10oF 289 Nhập giá trị 10 vào ô Specified Target Value (H 114) 290 Di chuyển đến thẻ tab Parameters 291 Thay Tolerance Step Size mặc định tương ứng 0.1 (oF) (oF) (H 115) Không cần nhập giá trị vào vùng Minimum Maximum, có thông số tùy chọn 70 Cài đặt thiết bị Adjust để tính toán nhiệt độ thiết bị LTS 292 Di chuyển đến thẻ tab Monitor 293 n nút Start Thiết bị ADJUST hội tụ giá trị mục tiêu với dung sai thiết lập sau bốn lần lặp Nhiệt độ LTS (biến số điều chỉnh được) 4.4 F cho ta điểm sương khí thành phẩm (biến số mục tiêu) 10 F (H 116) Thiết bị ADJUST thay đổi nhiệt độ LTS từ giá trị ban đầu F đến giá trị hành 4.4 F Bây giờ, so sánh giá trị nhiệt dung khí thành phẩm với giá trị trước để thấy hiệu ứng việc thay đổi n nút Close cửa sổ property ADJUST property Mở Bảng tính SPREADSHEET cách sử dụng Object Navigator: 294 Ấn để truy cập Navigator 295 n nút radio UnitOps 71 296 Double-click vào công cụ Heating Value danh mục Unit Operations Cài đặt thiết bị Adjust để tính toán nhiệt độ thiết bị LTS Giá trị nhiệt dung NHV tăng đến 1091 Btu/scf (H 117) 72 Mở sổ Workbook để truy cập kết tính toán toàn flowsheet Các thẻ tab Material Streams Compositions sổ Workbook trình bày H 118 H 119 Kết khảo sát 73 Kết khảo sát (Compositions) a 74 ... xuất H 91 Bước khai báo biến số yếu vào sổ Databook cách sử dụng thẻ tab Variables Đối với thí dụ này, hiệu ứng nhiệt độ thiết bị LTS lên điểm đọng sương lưu lượng dòng khí thành phẩm, lưu lượng... phẩm Bây giờ, dòng khí xử lý, dòng SalesGas phải kiểm tra để đáp ứng thông số nhiệt độ điểm sương áp suất dòng chảy tuyến ống để đảm bảo chất lỏng hình thành tuyến chuyển tải Thông số điểm sương... cứu Sử dụng Databook Để khai báo biến số vào sổ Databook: 213 Ấn nút Insert, cửa sổ Variable Navigator xuất (H 92) Công cụ Variable Navigator sử dụng rộng rãi HYSYS để định vị chọn lựa biến số