ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BM: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ THÍ NGHIỆM CHUYÊN ĐỀ MƠ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA Q TRÌNH GV-TS Huỳnh Quyền

Mục đích:-Trang bị cho SV những khái niệm cơ sở về mô hình, quy trình mô hình hóa ưng dụng trong thiết kế mô phỏng các thiết bị, quá trình công nghệ.. Giới thiệu tổng quan-Thiết kế mô p

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BM: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

THÍ NGHIỆM CHUYÊN ĐỀ

MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH

Hồ Chí Minh, 2008

GV-TS Huỳnh Quyền

Mục đích:

-Trang bị cho SV những khái niệm cơ sở về mô hình, quy trình

mô hình hóa ưng dụng trong thiết kế mô phỏng các thiết bị, quá trình công nghệ.

-Trang bị những kiến thức cơ sở về chương trình PROII,

HYSYS

-Làm quen với chương trình mô phỏng proII qua các ví dụ về mô phỏng

Giới thiệu tổng quan

-Thiết kế mô phỏng là quá trình thiết kế với sự trợ giúp của máy tính và các phần mền ứng dụng chuyên nghiệp.

-Các từ khóa được sử dụng trong thiết kế mô phỏng:

Simulation, process simulation : Mô phỏng, quá trình mô phỏng Dynamic simulation : mô phỏng động

Simulator : thiết kế mô phỏng

Equation of state (EOS) : phương trình trạng thái

Steady-state simulation : mô phỏng trạng thái bền vững

To proceed by trial and error : Mô phỏng bằng cách mò mẫm Model : mô hình

Modelling : quá trình mô hình hóa

I Giới thiệu:

mô hình hoá

Phương trình mô hình hoá Biến vào (T,P,V…) Biến ra (T,P,V…)

Tham số hiệu suất quá trình Phương trình mô hình hoá:

-Phương trình năng lượng -Phương trình vật chất -Phương trình hiệu suất của quá trình

II.Khái niệm Model, mô hình hóa

Model mô hình hoá một thiết bị

Dựa trên:

Hệ các phương trình:

-Phương trình cân bằng vật liệu

-Phương trình cân bằng năng lượng

-Phương trình hiệu suất của thiết bị

Tham số:

- Đầu vào

- những đặc trưng

- tham số hiệu suất

Cho phép tính toán được đầu ra của thiết bị

Các bước tiến hành mô hình hoá

Vấn đề thực tế Phương trình toán học

Giải quyết bài toán Lặp

1

2

3 4

Quy trình mô hình hoá

Xác định vấn đề

Tham số giới hạn

Dữ liệu

Xây dựng model

Giải quyết Model

Kiểm tra model

Hiệu chỉnh model

III Ứng dụng của thiết kế mô phỏng:

-Thiết kế một quá trình mới ( designing)

-Kiểm tra một quá trình đang tồn tại (Retrofitting).

-Hiệu chỉnh quá trình đang vận hành (Troubleshooting)

-Tối ưu quá trình đang vận hành ( Optimizing)

-Tạo cơ sở cho quá trình thiết kế hệ thống điều kiển của quá trình.

Các bước cần quan tâm khi tiến hành thiết kế mô phỏng:

- Để làm gì?

- Nội dung mô phỏng

- Sự cần thiết của tính phức tạp trong quá trình mô phỏng

- Kết quả nào cần xác định của quá trình mô phỏng.

lưu ý: M ụ c tiêu là hàm c ủ a các bi ế n s ố ban đ ầ u

IV Các phần mềm ứng dụng mô phỏng trong CNHH

-Design II ( WINSIM) -Pro/II (Simsci)

-Prosim -HYSYS ( HYSIM)

IV Phần mềm PRO/II

IV.1 Giới thiệu chung về ProII:

-Lịch sử:

+Xây dựng năm 1967 và đưa vào ứng dụng 1988 do SIMSCI

+Có nhiều phiên bản

-Ứng dụng: + Các quá trình công nghệ Hóa học, Polymer, Hóa dược, đặc biệt trong công nghệ chế biến dầu khí

-Nguyên tắc của proii: +làm việc theo kiểu modul.

+ có một thư viện dữ liệu phong phú: Đặt tính hóa lí của các cấu tử, hệ thống các phương trình động học cho phép tính toán các tính chất hóa lý, phuơng trình phản ứng

IV.2 Ứng dụng của PROII:

-Thiết kế phân xưởng mới.

- Mô phỏng một phân xưởng đang hoạt động nhằm tối ưu, hiệu chỉnh, xây dựng mô hình điều khiển quy trình

IV.3 các bước tiến hành mô phỏng bằng proII

-Chọn hệ đơn vị ( anh, mét, SI)

-Xác định thành phần cấu tử có trong hệ

-Lựa chọn phương trình nhiệt động:

-Xây dựng dòng nguyên liệu và đặc tính của sản phẩm

-Xây dựng thiết bị với các thông số của đặc trưng thiết bị và điều kiện vận hành.

Lưu ý:

-Chú ý đến độ đơn giản của sơ đồ mô phỏng.

- Mô phỏng chỉ thực hiện ở chế độ dừng

V Các khái niệm cơ bản về quá trình chưng cất:

Hình vẽ:

V.1 Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh: Các dạng ngưng tụ:

PROII mật định quá trình ngưng tụ sản phẩm đỉnh là một bậc thay đổi nồng độ tương ứng với một đĩa lý thuyết

Có 4 dang ngưng tụ:

-Ngưng tụ một phần: (partial) lỏng chỉ được ngưng tụ một phần, nhiệt độ bằng chính nhiệt độ điểm sương của hỗn hợp

Dạng này có hai loại: + Distillat vapor: Lỏng ngưng tụ chỉ để hồi lưu, sản phẩm lấy ra ở trạng thái hơi ( overhead)

+ Distillat mixe: lỏng ngưng tụ một phần hồi lưu một phần thu hồi

-Bubble temperature: Hỗn hợp được làm lạnh đến nhiệt độ điểm sôi, hỗn hợp ngưng tụ hòan toàn Một phần hồi lưu, một phần thu hồi ( Fixe rate draw:

+ Subcooled, Fixe temperature: Làm lạnh dưới nhiệt độ điểm sôi của hổn hợp

+ Subcooled, Fixe temperature drop: Giốg như quá trình trênm nhưng nhiệt độ làm lạnh được xác định bỡi một giá trị nào đó

V.2 Thiết bị đun sôi đáy: ( Reboiler)

ProII xem thiết bị đun sôi đáy như một bậc thay đổi nồng độ

Thiết bị đun sôi đáy có 3 dạng:

+ Kettle:

+ Thermosiphon without baffles + Thermosiphon with baffles