Computer-Aided Chemical Engineering - Chương 8a: Thí dụ 1: Phân xưởng tách khí mê tan (Phần 1: Thiết bị phân tách pha)

Nội dung text: Computer-Aided Chemical Engineering - Chương 8a: Thí dụ 1: Phân xưởng tách khí mê tan (Phần 1: Thiết bị phân tách pha)

1. Computer-Aided Chemical Engineering An Introduction to Process Simulation - Phần mềm Pro/II® - C8a. Thí dụ 1, Phân xưởng tách khí mê tan (Phần 1: Thiết bị phân tách pha)
2. Mô tả bài toán Tháp phân tách khử khí mê tan được sử dụng để tách khí mê tan trong dòng khí sản phẩm trong một phân xưởng khử mê tan. Sự thay đổi trong các thiết bị quá trình ở đầu nguồn gây ra sự dao động lên xuống đối với thành phần dòng khí đầu vào của phân xưởng khử mê tan. Vấn đề: * Đảm bảo rằng thông số kỹ thuật về độ tinh khiết của sản phẩm dạng lỏng được duy trì. * Sự thay đổi thành phần nhập liệu này sẽ ảnh hưởng ra sao đối với các yếu tố sau: - Nhiệt tải nồi đun của tháp phân tách khử khí mê tan. - Sự khôi phục áp suất trên dòng mê tan sản phẩm. 3
3. Thông tin về dòng nhập liệu A. 5
4. Bước 1: Tạo dựng bản sơ đồ quá trình Mở một bản sơ đồ quá trình mới : File menu / New option. Bảng công cụ (palette) di động PFD : cho phép thêm các Dòng và các Thiết bị. Tạo dựng bản sơ đồ quá trình: lần lượt bố trí, sắp đặt từng Thiết bị và Dòng lên Sơ đồ PFD. Thiết bị Đặt từng Thiết bị lên Sơ đồ PFD bằng cách click chuột vào biểu tượng tương ứng trên Bảng công cụ di động PFD và sau đó click chuột lần nữa vào vị trí trên Sơ đồ PFD nơi muốn đặt Thiết bị. Dòng Click chuột vào nút bấm Streams trên Bảng công cụ. Bây giờ ta có thể thêm các Dòng vào sơ đồ quá trình của mình (chú ý rằng con trỏ có hình dạng khác là một mũi tên kèm ký tự S). Thêm Dòng bằng cách click chuột lần nữa tại điểm khởi đầu của Dòng (đó là một cổng ra của thiết bị, hoặc là, đối với dòng nhập liệu từ bên ngoài, phần còn trống trên Sơ đồ PFD), sau đó click chuột lần nữa tại điểm 7kết thúc của Dòng. Tiếp tục cho đến khi mọi Dòng được đưa vào Sơ đồ PFD.
5. Sơ đồ PFD: Các Thiết bị a 9
6. Bước 2: Xác định danh mục các cấu tử Dòng nhập liệu bao gồm các paraffins từ methane đến heptane, và ni tơ. Tất cả các cấu tử này đều có trong ngân hàng dữ liệu của PRO/II. 1a. Click chuột vào biểu tượng phân tử benzene trong ô màu đỏ trên thanh công cụ để chọn các cấu tử, hay 1b. Click chuột vào chữ Input trên đỉnh màn hình. Chọn cửa sổ nhập dữ liệu Component Selection bằng cách click chuột vào Component Selection option (H. 1). 2. Nhập các cấu tử trong quá trình vào cửa sổ Component Selection xuất hiện trên màn hình. Bắt đầu từ việc nhập cấu tử thứ nhất, ni tơ, bằng cách đánh vào tên cấu tử NITROGEN (H. 2). 3. Click chuột vào nút bấm Add -> để di chuyển cấu tử này vào danh mục các cấu tử đã chọn (H. 3) 4. Lặp lại hai bước trên đây đối với các cấu tử khác đã xác định. Sau khi cấu tử cuối cùng đã được thêm vào, ta có: (H. 4). 5. Vì không có vùng (field) bị viền đỏ, biểu thị các mục cần bổ sung, click chuột vào nút bấm OK để thoát khỏi cửa sổ này. 11
7. Hình 2: Cửa sổ Component Selection a 13
8. Hình 4: Cửa sổ Component Selection a 15
9. Hình 5: Xác định Phương pháp nhiệt động a 17
10. Hình 7: Cửa sổ nhập dữ liệu nhiệt động đã hoàn tất a 19
11. Thiết lập dữ liệu đối với Dòng Chọn thể tích hơi (Vap. Vol.) trong vùng nhập dữ liệu Basis. Sau đó chọn M3 từ danh mục thứ hai, và SEC từ danh mục thứ ba. Click chuột vào Change Units để quay lại cửa sổ Stream Data-Flowrate and Composition. Thiết lập thành phần của Dòng bằng cách sử dụng các giá trị phần trăm mol cho trong slide số 5 (H. 11). Khi đã nhập xong dữ liệu về thành phần, click chuột vào nút bấm OK để quay lại cửa sổ chính Stream Data. b. Để thiết lập nhiệt độ và áp suất của Dòng: Click chuột vào mũi tên hướng xuống trong vùng dữ liệu First Specification và chọn Temperature option (H. 12). Nhập giá trị nhiệt độ là -84. Tiếp theo, chọn Pressure option từ hộp danh mục rơi (drop-down) Second Specification, và nhập giá trị 587,7 (H. 13). Click chuột vào nút bấm OK để tiếp tục. 21
12. Hình 9: Cửa sổ nhập dữ liệu đối với Dòng – lưu lượng và thành phần a 23
13. Hình 11: Cửa sổ nhập dữ liệu đối với Dòng – lưu lượng và thành phần a 25
14. Hình 13: Cửa sổ nhập dữ liệu đối với Dòng a 27
15. Hình 14: Cửa sổ nhập dữ liệu đối với bồn phân tách cân bằng pha (flash) a 29
16. Hình 16: Cửa sổ chính của Phần mềm PRO/II với giao diện PROVISION a 31
17. Hình 17: Cửa sổ nhập dữ liệu đối với van a 33
18. Hình 19: Màn hình PRO/II sau khi nhập mọi dữ liệu cần thiết a 35
19. Rà sóat kết quả mô phỏng Khi phần mềm PRO/II thực hiện việc tính toán đối với sơ đồ quá trình, màu của các biểu tượng trên sơ đồ sẽ chuyển từ màu xanh lá sang xanh da trời. - Click chuột vào nút bấm Messages trên Bảng công cụ di động Run để hiện ra cửa sổ Messages: Cửa sổ này sẽ chứa trình tự các bước tính toán đã hoàn tất dưới dạng cuộn. Click chuột vào nút bấm Messages lần nữa để đóng cửa sổ Messages. Để hiển thị báo cáo kết quả: - Click chuột vào nút bấm trên thanh công cụ để hiện ra cửa sổ Generate Report for Session 1. Một khi phần mềm PRO/II hoàn tất việc tạo ra báo cáo, kết quả của các Dòng và Thiết bị quá trình sẽ tự động hiện ra trong cửa sổ Programmer’s File Editor (H. 20) - Chọn Print option từ File menu để in kết quả, nếu muốn. - Chọn Exit option từ File menu để đóng báo cáo kết quả. 37
20. Sử dụng công cụ phím nóng Flash Hot-key (optional) Đây là cách dễ dàng, nhanh chóng để xác định hàm lượng pha lỏng và pha hơi và thành phần của một Dòng bất kỳ. Sử dụng công cụ này để xác định lượng pha lỏng và pha hơi trong dòng S1 (dòng nhập liệu tới thiết bị phân tách pha F1). - Chọn dòng S1 bằng cách click chuột vào Dòng đó. - Click chuột vào nút bấm Flash Hot-key trên thanh công cụ. Một cửa sổ sẽ xuất hiện, hiển thị điều kiện của Dòng bao gồm: phần mol của pha hơi và pha lỏng, entanpy, và thành phần trong mỗi pha (H. 21). Thông tin này được lưu trữ trong file S1.001. 39