Tại cụm Feed Drier, dòng naphtha nhẹ 201 (380C, 7 kg/cm2) kết hợp với dòng 549 (380C, 8.392 kg/cm2) hồi lưu từ tháp DIH được đưa vào đáy thiết bị hấp phụ DR-2303/2304 để khử nước và một số tạp chất, sau đó đi ra tại đỉnh và được chứa
tại Surge Drum D2301và được bơm P-2301A/B đưa đến kết hợp với dòng 115 (380C, 38 kg/cm2) đi ra từ cụm Make-up gas .
Tại cụm Make-up Gas, dòng 113 (380C, 38.4kg/cm2) chứa chủ yếu hidro sẽ qua thiết bị hấp phụ khử nước DR-2301 để tách loại nước sau đó trở thành dòng 115 .
Dòng 327(38.920C, 35.35 kg/cm2) sẽ lần lượt qua các thiết bị trao đổi nhiệt E- 2306, E-2307 trao đổi nhiệt với các dòng sản phẩm đi ra từ các thiết bị phản ứng R- 2302/2303 nhằm tăng nhiệt độ, sau đó nó sẽ kết hợp với dòng C2Cl4 cho vào để tăng hoạt tính của xúc tác trước khi được gia nhiệt bằng MP-water tại thiết bị E-2308 trở thành dòng 331(1330C, 34.41 kg/cm2) đi vào thiết bị phản ứng đầu tiên R-2302. Tại đây, các phản ứng isomer hóa được thực hiện.
Một phần nhiệt lượng của dòng 332 (171.20C, 33.37 kg/cm2) có nhiệt độ cao đi ra từ R-2302 được dùng để gia nhiệt cho dòng 328 tại thiết bị E-2307, sau đó dòng 332 giảm nhiệt độ trở thành dòng 338 (1090C, 32.65 kg/cm2) đi vào thiết bị phản ứng thứ 2 R-2303 để tiếp tục các quá trình isomer hóa.
Dòng 339 (117.20C, 32.65 kg/cm2) đi ra từ R-2303 được tách làm hai nhánh, một nhánh sau khi trao đổi nhiệt với dòng 327 tại E-2306 sẽ kết hợp với nhánh còn lại để thành dòng 343 (117.20C, 31.96 kg/cm2). Dòng 343 với áp suất cao được cho qua valve giảm áp VLV-101 trước khi vào thiết bị Stabilizer.
Trong thiết bị Stabilizer, như đã giới thiệu ở trên xảy ra quá trình phân tách. Dòng sản phẩm đi ra ở đỉnh tháp 407 với thành phần chủ yếu là hidrocacbon nhẹ và HCl .Dòng hỗn hợp khí 421(1.0230C, 14.6 kg/cm2) sau khi qua valve sẽ được chuyển đến thiết bị hấp phụ để tách loại HCl ra khỏi dòng khí bằng xút NaOH 14.4%wt. Dòng khí sạch sẽ được đưa đến Fuel Gas. Còn phần lỏng được đưa đến thiết bị lưu trữ X-2399 để xử lý.
Dòng sản phẩm đáy 464 (1800C, 15 kg/cm2) của Stabilizer sau khi gia nhiệt cho dòng tuần hoàn nội của tháp DIH trở thành dòng 484 (1320C, 14.77 kg/cm2) qua valve giảm áp đi vào tháp thực hiện quá trình tách. Dòng nguyên liệu vào tháp tại vị trí đĩa 20. Dòng sản phẩm đi ra từ đáy của DIH đưa sang thiết bị làm lạnh E-2315 để giảm nhiệt độ xuống 370C trước khi đến kho lưu trữ. Dòng sản phẩm đỉnh đi qua
thiết bị làm lạnh E-2317 để hạ nhiệt độ xuống còn 370C và đưa đến bình hồi lưu D-2306. Khoảng 80% lỏng của bình hồi lưu sẽ được tuần hoàn lại tháp DIH, phần còn lại được làm lạnh bởi thiết bị làm lạnh E-2317. Làm lạnh xong, một phần lỏng sẽ được trích ly sau khi được bơm P-2312 đưa đi làm tác nhân tái sinh cho cả 2 cụm Feed Driers và Make-up Gas Driers sẽ kết hợp phần lỏng còn lại để đến kho lưu trữ isomerate.
CHƯƠNG 3
MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG ĐỒNG PHÂN HÓA BẰNG PHẦN MỀM HYSYS
3.1. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM HYSYS [6]
3.1.1. Giới thiệu sơ lược về Hysys
Hysys là sản phẩm của công ty Hyprotech thuộc công ty AEA Technologie Engineering Software-Hyprotech Ltd. Là một phần mềm có khả năng tính toán đa dạng, cho kết quả có độ chính xác cao. Đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng trợ giúp trong quá trình tính toán công nghệ và khảo sát các thông số trong quá trình thiết kế nhà máy hóa chất. Ngoài thư viện có sẵn, Hysys cho phép người sử dụng tạo các thư viện riêng rất thuận tiện cho việc sử dụng.
Ngoài ra, Hysys còn có khả năng tự động tính toán các thông số còn lại nếu thiết lập đủ thông tin. Đây chính là điểm mạnh của Hysys giúp người sử dụng tránh những sai sót và đồng thời có thể sử dụng những dữ liệu ban đầu khác nhau.
Phần mềm Hysys được phát triển trên nền tảng là phiên bản của phần mềm mô phỏng Hyprotech. Sản phẩm mới này có các khả năng:
- Tích hợp hơn.
- Dễ nhìn và có thể tương tác qua lại. - Có khả năng mở rộng.
Với giao diện thân thiện của Hysys việc tương tác giữa người và máy trở nên dễ dàng hơn vì vậy chúng ta có thể thao tác với các biến số cần xử lý và mô hình của các thiết bị một cách dể dàng, cũng như khả năng thiết kế mô phỏng.
Hysys được thiết kế sử dụng cho hai trạng thái mô phỏng:
- Steady Mode: Trạng thái tỉnh, sử dụng thiết kế công nghệ cho một quá trình. - Dynamic Mode: Trạng thái động, mô phỏng thiết bị hay quy trình ở trạng thái đang vận hành liên tục, khảo sát sự thay đổi các đáp ứng của hệ thống theo sự thay đổi của một vài thông số.
3.1.2. Các ứng dụng của Hysys
Hysys.concept: Thiết kế và bảo vệ hệ thống phân tách một cách hiệu quả nhất.
Hysys.Process: Giảm thấp nhất vốn đầu tư và chi phí vận hành, chọn lựa cách bảo quản, các đặc tính và phân loại thiết bị, trang bị và sửa chữa các thiết bị để cải tiến quá trình hoạt động và điều khiển nhà máy.
Hysys.Plant: Sử dụng công cụ mô phỏng để đưa ra các điều kiện thuận lợi, đánh giá hoạt động của nhà máy hiện hành, trang bị các thiết bị để đạt được độ tin cậy về hoạt động, an toàn, lợi nhuận cao nhất. Cải tiến các thiết bị có sẵn và mở rộng quy mô nhà máy hiện hành.
Hysys.OTS: Những qui trình hướng dẫn hoạt động giúp người vận hành nắm bắt về công nghệ, mức độ an toàn trong hoạt động của nhà máy, làm theo những qui tắc hướng dẫn về an toàn và vận hành để tăng lợi nhuận.
Hysys.RTO+: Tối ưu hiệu quả nhà máy, chuyển đổi mô hình sản xuất, sử dụng công nghệ có sẵn và tăng lợi nhuận trong hoạt động bằng cách cho phép những thay đổi về công nghệ và sản phẩm.
Economix: Những dữ liệu thu được từ mô phỏng là công cụ cơ bản để dựa vào nó mà có những thông tin xác thực nhằm quyết định về vấn đề đầu tư và xây dựng một cách có hiệu quả nhất.
Qua đây ta thấy phần mềm Hysys được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong phạm vi đồ án này chúng tôi sử dụng Hysys.Plant.
3.1.3. Những ưu điểm của phần mềm Hysys
Hysys cho độ chính xác rất cao. Trong Hysys việc mô phỏng được hướng dẫn một cách cặn kẽ trong quá trình làm nền tương đối đơn giản, Hysys có khả năng báo lỗi bằng màu đỏ tại các thiết bị mô phỏng khi ta nhập dữ liệu không hợp lệ hoặc nhập thiếu dữ liệu. Việc điều hành và tính toán các thông số công nghệ của dòng và các thiết bị trong nhà máy mang tính logic cao, việc thêm bớt các thiết bị cũng đơn giản và không cần đòi hỏi nhập lại các số liệu ban đầu cũng như thiết lập một quy trình. Khi mô phỏng thì Hysys có các khả năng sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khả năng tính toán các thông số còn lại khi đã biết đủ các thông số liên quan: trong Hysys, người ta đã lập ra nhiều mô hình nhiệt động và phương trình tính toán các đặc trưng lý hoá của tất cả các cấu tử và hợp chất.
- Khả năng tính toán hai chiều và khả năng sử dụng thông tin một phần: chương trình chia làm nhiều phần nhỏ (các đơn vị unit khác nhau). Mỗi unit là một thiết bị như: tháp chưng cất, máy nén, bình tách... có khả năng xác định xem các thông số nào đã biết hoặc các thông số nào có thể tính toán từ các dòng nối với các unit đó.
- Khả năng truyền dữ liệu: khi Hysys được cung cấp thêm một thông tin mới, chương trình lập tức sẽ thực hiện các tính toán có thể rồi chuyển kết quả mới này tới các thiết bị sử dụng chúng. Trong quá trình chạy, Hysys sẽ thực hiện việc truyền dữ liệu và các phép tính lặp để đưa ra kết quả tối ưu từ những thông số mà người mô phỏng nhập vào.
- Khả năng tự động tính toán lại: Khi người mô phỏng loại bỏ một thông số hoặc một thiết bị nào đó, Hysys sẽ tự động loại bỏ tất cả các thông số tính toán được từ các thông số cũ và giả định chúng là chưa biết. Các thông số không liên quan đến thông số bị loại bỏ sẽ vẫn được giữ lại.
3.2. THAO TÁC MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN TRONG HYSYS3.2.1. Các bước xây dựng mô hình tính toán mô phỏng trong Hysys3.2.1. Các bước xây dựng mô hình tính toán mô phỏng trong Hysys3.2.1. Các bước xây dựng mô hình tính toán mô phỏng trong Hysys 3.2.1. Các bước xây dựng mô hình tính toán mô phỏng trong Hysys
Trong phạm vi đồ án này ta sử dụng công cụ Hysys để mô phỏng công nghệ PENEX/DIH phân xưởng isomer hóa của nhà máy lọc dầu Dung Quất. Để bắt đầu tiến hành mô phỏng tính toán cho một quy trình công nghệ của một nhà máy nào đó thì yêu cầu người thực hiện mô phỏng trước tiên phải nắm rõ toàn bộ quy trình công nghệ, cũng như am hiểu toàn bộ các thông số thiết kế của tất cả các thiết bị, các thông số về nguyên liệu liên quan đến quá trình mô phỏng trong nhà máy… để từ đó tiến hành mô phỏng và đưa ra ý tưởng về thông số công nghệ, chế độ vận hành. Dựa vào kết quả thu được từ Hysys để so sánh và đánh giá… trên cơ sở đó sẽ đưa ra chế độ vận hành tối ưu nhất cho quy trình công nghệ nhằm nâng cao hiệu suất của nhà máy.
Để bắt đầu tiến hành thiết kế mô phỏng cho một quy trình công nghệ, sau khi khởi động phần mềm ứng dụng Hysys ta thực hiện các bước sau:
- Bước 1: Thiết lập hệ đơn vị sử dụng: Từ Menu Bar chọn Tools\Preferences để hiện ra cửa sổ Preferences và sau đó lựa chọn Variable Tab.
Hình 3.1 Thiết lập đơn vị nhiệt động
- Bước 2: Trong bước này chúng ta có hai trường hợp lựa chọn:
Mở một quy trình đã được thiết lập: chọn File/Open Case.
Thiết lập một quy trình mới: Vào File/ chọn New Case.
- Bước 3: (Bước 3 chỉ thực hiện khi bước 2 chọn thiết lập một quy trình mới) Tạo New Fluid Package hoặc chọn một Fluid Package đã có sẵn từ trước. Khi tạo New Fluid Package cần cung cấp thông tin về hệ nhiệt động dùng để tính toán trong tab Prog Pkg và thành phần các cấu tử có mặt trong toàn bộ quá trình mô phỏng trong tab Components. Việc xác định hệ nhiệt động có ý nghĩa quan trọng vì điều này sẽ quyết định đến phương pháp tính toán và kết quả của quá trình. Ta lựa chọn hệ phương trình nhiệt động Peng - Robinson.
Hình 3.2 Chọn hệ phương trình nhiệt động
Ngoài việc lựa chọn thành phần các cấu tử có sẵn, Hysys còn cho phép người sử dụng lựa chọn các hệ giả định, đây là những hệ không bao gồm từng cấu tử riêng lẻ mà được xác định thông qua các thông tin về tính chất hoá lý như đường cong ASTM, TBP...
Hình 3.3 Lựa chọn cấu tử
- Bước 4: Nhấn phím Enter Simulation Environment để vào môi trường mô phỏng, ở đây ta có thể thiết lập các dòng và thiết bị cần thiết cho quy trình công
nghệ. Trong môi trường mô phỏng, ta nhấn F4 sẽ xuất hiện Case (Main) gồm tất cả các thiết bị có thể có trong phân xưởng như: Tháp chưng cất, thiết bị phản ứng, bình tách, thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị gia nhiệt,thiết bị làm nguội bằng không khí, bơm, van, và một số thiết bị điều khiển… Ta tiến hành lựa chọn thiết bị và nhập các thông số cần thiết cho thiết bị đó, sau đó là lắp ghép chúng lại với nhau theo đúng sơ đồ quy trình công nghệ của phân xưởng.
Hình 3.4 Môi trường mô phỏng trong Hysys
- Bước 5: Xuất kết quả của quá trình mô phỏng dưới dạng dữ liệu thông qua Report (chọn Tool/Reports) hoặc bằng đồ thị (Graph) hoặc dưới dạng bảng (Table).
- Bước 6: Trong trường hợp muốn chuyển sang trạng thái động của quá trình (Dynamic Mode) thì cần thực hiện các bước sau:
Thiết lập các thông số động của quá trình qua trang Dyn Property
Model.
Xác định kích thước của các thiết bị cùng với các thông số cần thiết như số vòng quay của bơm, quạt, máy nén...
3.2.2. Ứng dụng Hysys để mô phỏng công nghệ PENEX/DIH của phân xưởngĐồng phân hóaĐồng phân hóaĐồng phân hóa Đồng phân hóa
Như đã được giới thiệu ở phần trên, nguyên liệu vào nhà máy là hệ gồm hỗn hợp các cấu tử hydrocacbon nhẹ, nên hệ phương trình nhiệt động ta dùng trong mô phỏng ở đây là hệ Peng-Robinson.