Quá trình mô phỏng được chia làm 5 cụm thiết bị: Make-up Gas, Feed Driers, Thiết bị phản ứng, Stabilizer, Net Gas Scrubber, Tháp Deisohexanizer.
3.2.2.2.1 Cụm Feed Driers (DR-2303/2304)
Ta tiến hành nhập các thông số cho dòng nguyên liệu Naphtha (201) và dòng hồi lưu 549 từ tháp DIH về cụm Feed Driers.
Hình 3.7: Nhập các thông số cho dòng Feed Naphtha (201)
Cả hai dòng này được hợp lại với nhau tại thiết bị MIX-1 thành dòng 304 đi đến thiết bị hấp phụ bằng rây phân tử DR-2303/2304.
Phần mềm Aspen Hysys không cho phép mô phỏng thiết bị hấp phụ rây phân tử này nên để ta mô phỏng thay thế bằng thiết bị Component Splitter. Sản phẩm ra gồm có dòng nguyên liêu đã tách triệt để nước và nước bị hấp phụ.
Hình 3.9: Biểu diển thiết bị hấp phụ DR-2303
Mô phỏng thiết bị giải hấp DR-2304 với tác nhân giải hấp là sản phẩm đỉnh của tháp DIH:
Dòng 309 đi ra từ DR-2303 được tách triệt để hơi tại D-2301, sau đó được bơm P-2301A/B nâng áp lên 36.8 kg/cm2g.
Hình 3.11: Thiết bị tách D-2301
Dòng đi ra từ P-2301 A/B sẽ đến thiết bị MIX-2 để kết hợp với dòng 115 đến từ cụm Make-up gas.
3.2.2.2.2. Cụm Make-up Gas
Nhập các thông số cho dòng Make-up Gas 113 đi vào thiết bị hấp phụ DR-2301/2302:
Hình 3.13: Nhập thông số cho dòng Make-up Gas(113)
Thiết bị hấp phụ DR-2301/2302 cũng được mô phỏng tương tự thiết bị hấp phụ DR-2303/2304 :
Hình 3.15: Mô phỏng thiết bị DR-2302
Sau đó dòng 115 này sẽ được trộn với dòng ra khỏi bơm P-2301A/B nhờ thiết bị MIX 2.
Dòng 327 đi ra từ MIX-2 lần lượt qua 2 thiết bị trao đổi nhiệt E-2306, E-2307 để tận dụng nhiệt của dòng sản phẩm đi ra từ hai thiết bị phản ứng: R-2302 và R- 2303.
Hình 3.17: Mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt E-2306
Hình 3.19: Mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt E-2307
Dòng 329 đi ra từ E-2307 sẽ kết hợp với dòng C2Cl4, sau đó qua thiết bị gia nhiệt E-2308 để nâng nhiệt độ lên 1330C trước khi vào thiết bị phản ứng R-2302.
Hình 3.21: Mô phỏng thiết bị MIX-3
Hình 3.23: Thông số của thiết bị trao đổi nhiệt E-2308
3.2.2.2.3. Cụm thiết bị phản ứng
•Khai báo phản ứng:
Phản ứng isome hóa là phản ứng cân bằng. Do đó ta chọn thiết bị phản ứng dạng cân bằng:
Khai báo các phản ứng chính trong thiết bị phản ứng :
Hình 3.25: Khai báo phản ứng nC5 chuyển hóa thành iC5
Hình 3.27: Khai báo phản ứng nC6 chuyển hóa thành 3-MP
Hình 3.29: Khai báo phản ứng chuyển hóa thành 2,2-DMB
Khai báo các phản ứng phụ:
Hình 3.31: Khai báo phản ứng chuyển hóa BZ thành CH
Hình 3.33: Khai báo phản ứng chuyển hóa CP thành nC5
Tạo set và add mô hình nhiệt động cho thiết bị phản ứng :
Sau khi khai báo phản ứng, tiến hành mô phỏng cho thiết bị phản ứng R-2302 :
Hình 3.35: Biểu diễn cách mô phỏng đối với thiết bị phản ứng R-2302
Hình 3.37: Biểu diễn cách đặt hệ phản ứng vào thiết bị R-2302
Sản phẩm của R-2302 được tách thành 2 dòng 335 và 375. Dòng 335 qua thiết bị trao đổi nhiệt E-2307 để gia nhiệt cho dòng nguyên liệu, dòng 375 đi qua valve giảm áp. Sau đó 2 dòng này được trộn lại với nhau và tiếp tục đi vào thiết bị phản ứng R-2303.
3.2.2.2.4. Tháp Stabilizer:
Số đĩa thực tế của tháp: 30 đĩa. Số đĩa lý thuyết được tính bằng tích của hiệu suất sử dụng đĩa và số đĩa thực tế.
Sử dụng giản đồ Q2-IFP để tra hiệu suất sử dụng đĩa
Hình 3.40: Giản đồ tra hiệu suất sử dụng đĩa
Mô phỏng một tháp 30 đĩa. Ta sẽ khảo sát các thông số tại đĩa nạp liệu, đĩa số 1 và đĩa số 30 (như thành phần lỏng, hơi; độ nhớt…)
Áp dụng công thức sau : CV CV CV x y K = CL CL CL x y K = µ CL CV K K A =
Từ hệ số A, dựa vào giản đồ Q2 ta sẽ tra được hiệu suất sử dụng đĩa
Bảng 3.1: Kết quả tính số đĩa lý thuyết
Đĩa yCV yCL xCV xCL KCV KCL µ A
1 0.204 0.025 0.296 0.066 0.691 0.375 0.101 0.162
16 0.035 0.262 0.021 0.243 1.701 1.076 0.098 0.155
30 0.009 0.311 0.004 0.228 1.992 1.361 0.084 0.147
Tra giản đồ ta có hiệu suất sử dụng đĩa : H = 78% Số đĩa lý thuyết : Nlt = Ntt . H = 30 x 78% = 23.4 Vậy số đĩa lý thuyết của tháp là 24 đĩa
Khai báo các thông số thiết kế cho tháp Stabilizer như sau: - Số đĩa lý thuyết của tháp: 24 đĩa.
- Nạp liệu ở đĩa 13
- Áp suất đỉnh 14.10 kg/cm2g và áp suất đáy 15.4 kg/cm2g và tổn thấp áp suất trong Reboiler là 0.2 kg/cm2
Hình 3.41: Mô phỏng tháp T-2301
Ràng buộc đối với tháp Stabilizer:
Hình 3.42: Ràng buộc cho tháp T-2301
Dòng sản phẩm đỉnh đi ra từ Stabilizer sẽ được xử lý khí axit tại thiết bị T- 2302, sản phảm thu được là fuel gas. Dòng sản phẩm đáy từ T-2301 qua thiết bị trao đổi nhiệt E-2312 sau đó vào tháp DIH (T-2303)
Hình 3.43: Mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt E-2312
3.2.2.2.5. Cụm Net Gas Scrubber
Mục đích của thiết bị này là tách loại HCl ra khỏi thành phần dòng khí bằng nước và dòng NaOH 14%wt. Tại thiết bị này xảy ra phản ứng trung hòa giữa NaOH và HCl. Sau đó khí được thu hồi trên đỉnh, phần lỏng là nước rửa thu hồi ở đáy tháp.
Phần mềm Aspen Hysys không hỗ trợ mô phỏng tháp vừa xảy ra phản ứng vừa phân tách sản phẩm nên ta mô phỏng cụm này bằng 1 thiết bị phản ứng và 1 thiết bị
Component Splitter.
*Mô phỏng thiết bị phản ứng:
Vì dữ liệu của Aspen Hysys chưa có cấu tử NaCl nên ta phải khai báo cấu tử giả:
Hình 3.46: Khai báo tính chất cấu tử giả NaCl
Thiết lập phản ứng trung hòa:
Mô phỏng thiết bị phản ứng :
Hình 3.48: Mô phỏng thiết bị phản ứng
Mô phỏng thiết bị Component Splitter :
3.2.2.2.6. Thiết kế tháp DIH:
Số đĩa thực tế của tháp: 80 đĩa.
Tính toán số đĩa lý thuyết tương tự như tháp T-2301. => Số đĩa lý thuyết: 55
Khai báo các thông số thiết kế cho tháp DIH như sau: - Số đĩa lý thuyết của tháp: 55 đĩa.
- Áp suất đỉnh 0.7 kg/cm2g và áp suất đáy 2.4 kg/cm2g - Tổn thấp áp suất trong Reboiler là 0.5 kg/cm2.
- Nạp liệu tại đĩa 18
- Trích dòng từ thân tháp tại đĩa 55
Ràng buộc đối với tháp DIH :
Hình 3.51: Thiết lập ràng buộc tháp T-2303
*Điều chỉnh Approach của các phản ứng:
Phản ứng isomer hóa xảy ra dưới tác dụng của xúc tác Pt/Al2O3 hoạt hóa bằng HCl. Phần mềm Aspen Hysys mặc định các phản ứng cân bằng xảy ra là như nhau. Do đó ta sẽ thay đổi hệ số Approach của các phản ứng phụ để quá trình gần đúng với thực tế, đảm bảo thành phần và nhiệt độ của sản phẩm sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng.
Tại thiết bị phản ứng isomer hóa, các phản ứng chuyển hóa Naphthene thành paraffin xảy ra từ 20-40%. Ta sẽ hiệu chỉnh aproach của các phản ứng chuyển hóa từ CycloPentan thành n-Pentan và phản ứng chuyển hóa Cyclohexan thành n-Hexan lần lượt là 40 và 30.
Hình 3.52: Hiệu chỉnh Approach của phản ứng chuyển hóa CP