Mở new case.
Chọn Peng – Robinson EOS.
Nhập các cấu tử: N2, CO2, C1 – C8.
Bấm phím Enter Simulation Environment 1. Thiết lập các dòng vật chất
Thiết lập hai dòng vật liệu theo các thông tin trong bảng sau:
In this cell… Enter…
Trong ô này…
Nhập thông
tin…
Nhập thông tin…
Name Feed1 Feed2
Temper ature 95oC (140oF) 85oC (120oF) Pressur e 2275 kPa (330 psia) 2290 kPa (332 psia) Flowra te 1620 kgmole/h (3575 lbmole/hr) 215 kgmole/h (475 lbmole/hr) Compo nent
Mole Fraction Mole Fraction
N2 0.0025 0.0057
CO2 0.0048 0.0029
C1 0.7041 0.7227
C2 0.1921 0.1176
128 i-C4 0.0112 0.0204 n-C4 0.0085 0.0197 i-C5 0.0036 0.0147 n-C5 0.0020 0.0102 C6 0.0003 0.0037 C7 0.0002 0.0047 C8 0.0001 0.0027 2. Thiết lập tháp tách metan
Tháp tách metan được mô phỏng bằng thiết bị Reboiler Absorber, với hai dòng nguyên liệu, một dòng năng lượng vào để gia nhiệt đáy tháp.
Thiết lập dòng năng lượng theo các thông tin sau:
Trong ô này… Nhập thông tin…
Name Ex Duty
Energy Flow 2.1e+06 kJ/h (2.0+06 Btu/hr)
Nhắp đúp vào biểu tượng Reboiled Absorber trong Object Palette
Xuất hiện giao diện Input Expert đầu tiên. Nhập các thông tin như trong hình 13.5 dưới đây.
129
Bấm phím Next> để chuyển sang trang tiếp theo. Nhập các thông tin áp suất như trong hình 13.6. Trong hệ đơn vị field, nhập giá trị áp suất đỉnh tháp là
330 psi và áp suất đáy tháp là 335 psi.
Bấm phím Next> để chuyển sang trang tiếp theo. Nhập các giá trị nhiệt độ giả định như trong hình 13.7, trong hệ đơn vị field, nhập giá trị nhiệt độ đỉnh tháp là -125oF, nhiệt độ reboiler là 80oF.
Hình 13.6. Giao diện Input Expert (2 of 4)
130
Bấm phím Next> để chuyển sang trang tiếp theo. Trong trường hợp này không cần thêm thông tin trong trang cuối này, hình 13.8. Bấm phím
Done…
Sau khi bấm phím Done…, HYSYS sẽ mở đầy đủ giao diện thuộc tính của tháp. Mở Monitor page trong Design tab của giao diện Column DC1 như hình 13.9. Trước khi cho tính toán tháp, phải chắc chắn rằng đã khai báo đầy đủ các thông tin như hướng dẫn ở trên.
131
Từ Monitor page (hình 13.9) nhận thấy rằng để tháp có thể tính toán được cần phải nhập thêm tham số lưu lượng sản phẩm đỉnh Ovhd Prod Rate là 1338
kgmole/h (2950 lbmole/hr). Sau khi đã nhập thêm tham số này, bấm phím Run để
bắt đầu tính toán tháp và quá trình sẽ hội tụ, như hình 13.10.
Phần mol metan trong sản phẩm đỉnh là bao nhiêu?______________
Mặc dù tháp đã hội tụ, nhưng trong thực tế không phải lúc nào cũng có số liệu về lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh. Tham số này có thể là kết quả tính toán của tháp, tháp có thể không hội tụ (Unconverged) hoặc dòng sản phẩm sẽ có những tính chất không đáp ứng yêu cầu nếu như thay đổi điều kiện dòng nguyên liệu vào tháp.
Có cách tiếp cận khác để khai báo thông tin cho tháp hoặc là thành phần cấu tử hoặc là thành phần các dòng sản phẩm của tháp.
Mở Specs page của Design tab trong giao diện thuộc tính tháp như hình 13.11. Bấm vào phím Add trong nhóm Column Specifications.
Hình 13.10. Quá trình tính toán tháp đã hội tụ
132
Cửa sổ Add Specs xuất hiện như hình 13.12. Chọn Column Component Fraction từ trong danh sách. Sau đó bấm phím Add Spec(s)… ở phía bên dưới cửa sổ.
Hình 13.12. Cửa sổ Add Specs
133
Trong cửa sổ Monitor page của giao diện thuộc tính tháp, mặc dù vừa bổ sung thêm tham số, nhưng bậc tự do (Degrees of Freedom) vẫn bằng 0. Điều đó cho thấy trên thực tế tham số thêm vào chưa được kích hoạt. Bây giờ tiến hành bỏ kích hoạt tham số Ovhd Prod Rate, và kích hoạt Com Fraction vừa được bổ sung, trong trường hợp này là C1 in Overhead như trong hình 13.14.
Lưu lượng sản phẩm đỉnh tháp DC1 Ovhd bằng bao nhiêu?_____________
Khi tháp đã hội tụ, có thể xem kết quả tính toán trong Performance tab như hình 13.15.
Hình 13.14. Kích hoạt tham số C1 in Overhead
134
3. Thiết lập bơm
Bơm được sử dụng để vận chuyển sản phẩm đáy tháp tách metan DC1 sang tháp tách etan DC2. Thiết lập bơm với các thông tin sau.
Trong ô này… Nhập thông tin…
Connections tab
Inlet DC1 Btm
Outlet DC2 Feed
Energy P-100-HP
Worksheet tab
DC2 Feed Pressure 2790 kPa (405 psi)
4. Thiết lập tháp chưng luyện tách etan DC2
Tháp chưng luyện tách etan được mô phỏng trong HYSYS bằng tháp chưng luyện có hồi lưu đỉnh (condenser) và đun sôi đáy tháp (reboiler), tổng cộng có 16 đĩa, trong đó tháp có 14 đĩa và condenser và reboiler. Tháp làm việc ở áp suất 2760 kPa (400 psi). Trong sản phẩm đáy tỷ lệ etan/propan là 0.01.
Nhắp đúp vào biểu tượng Distillation Column trên Object Palette.
135
Trong ô này… Nhập thông tin…
Connections
Name DC2
No. of Stages 14
Feed Stream/Stage DC2 Feed/6 Condenser Type Partial Overhead Vapour Product DC2 Ovhd Overhead Liquid Product DC2 Dist
Bottom Product DC2 Btm
Reboiler Duty DC2 Reb Q
Condenser Duty DC2 Cond Q Pressures
Condenser 2725 kPa (395 psia) Condenser Delta P 35 kPa (5 psi) Reboiler 2792 kPa (405 psia) Temperature Estimates
Condenser -4oC (25oF) Reboiler 95oC (200oF) Specifications
Overhead Vapour Rate 320 kgmole/h (700 lbmole/hr)
Distillate Rate 0 kgmole/h Reflux Ratio 2.5 (Molar)
Bấm phím Run để thực hiện tính toán.
Lưu lượng C2 và C3 trong sản phẩm đáy của DC2 bằng bao nhiêu?_____ Tỷ số C2/C3 bằng bao nhiêu?____________________________________
136
Trên Specs page, bấm phím Add để bổ sung thêm tham số mới Column Component Ratio, sau đó nhập các thông tin như sau vào cửa sổ hiển thị.
Trong ô này… Nhập thông tin…
Name C2/C3
Stages Reboiler
Flow Basis Mole Fraction
Phase Liquid
Spec Value 0.01
Numerator Ethane
Denominator Propane
Trên Monitor tab, không kích hoạt Ovhd Vap Rate và chuyển sang kích hoạt tham số C2/C3 mới được bổ sung.
Lưu lượng sản phẩm đỉnh của tháp DC2 là bao nhiêu?_______________
5. Thiết lập van
Van được sử dụng để làm giảm áp suất dòng sản phẩm đáy của tháp tách etan
DC2 Btm trước khi đưa vào tháp tách propan cuối cùng.
Nhập các thông tin sau cho van:
Trong ô này… Nhập thông tin…
Connections
Feed Stream DC2 Btm
Product Stream DC3 Feed Worksheet
DC3 Feed Pressure 1690 kPa (245 psi)
137
Tháp chưng luyện tách propan được mô phỏng trong HYSYS bằng tháp chưng luyện có 25 đĩa, trong đó tháp có 24 đĩa và Reboiler. Lưu ý rằng trong trường hợp này Condenser ngưng tụ hoàn toàn không tính là một đĩa. Áp suất là việc trung bình trong tháp là 1620 kPa (235 psi). Tháp tách propan có hai sản phẩm. Sản phẩm đỉnh có chứa không quá 1.5% mol của i-C4 và n-C4. Nồng độ propan trong sản phẩm đáy phải nhỏ hơn 2.0% mol.
Nhập các thông tin cho tháp chưng luyện tách propan như trong bảng sau. Khi hoàn thành, bấm phím Run để thực hiện tính toán tháp. Tháp hội tụ, đọc kết quả.
Trong ô này… Nhập thông tin….
Connections
Name DC3
No. of Stages 24
Feed Stream/Stage DC32 Feed/11
Condenser Type Total
Overhead Liquid Product DC3 Dist
Bottom Product DC3 Btm
Reboiler Duty DC3 Reb Q
Condenser Duty DC3 Cond Q Pressures
Condenser 1585 kPa (230 psia) Condenser Delta P 35 kPa (5 psi) Reboiler 1655 kPa (240 psia) Temperature Estimates
Condenser 38oC (100oF) Reboiler 120oC (250oF) Specifications
138
Distillate Rate 100 kgmole/h (240 lbmole/hr)
Reflux Ratio 1.0 (Molar)
Phần mol C3 trong sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy bằng bao nhiêu?_______
Khởi tạo thêm hai tham số thành phần cấu tử cho tháp.
Trong ô này… Nhập thông tin...
i-C4 and n-C4 in Distillate
Name i-C4 andn-C4
Stages Condenser
Flow Basis Mole Fraction
Phase Liquid
Spec Value 0.015
Components i-C4 and n-C4
C3 in Reboiler
Name C3
Stages Reboiler
Flow Basis Mole Fraction
Phase Liquid
Spec Value 0.02
Components C3
Bỏ kích hoạt Distillate Rate và Reflux Ratio.
Kích hoạt các tham số i-C4 andn-C4 và C3 mới khởi tạo bổ sung.
7. Lưu vào thư mục xác định
Vào File menu
Chọn Save as
139