Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
THÁP CHƯNG LUYỆN Tháp chưng hỗn hợp C1-C9
Nội dung
Xây dựng tháp chưng
Sử dụng Shortcut Column
Xác định kích thước cơ bản của tháp chưng
Thay đổi các thiết bị trao đổi nhiệt
Kết nối dòng giữa Main & Subflowsheet
2
Mô phỏng các loại tháp
Có 4 loại tháp chính:
Tháp có hồi lưu đỉnh tháp
Tháp hấp thụ đơn giản
Tháp có thiết bị gia nhiệt đáy tháp
Phương pháp thay đổi một tháp đã có trước
3
Tháp có hồi lưu đỉnh và gia nhiệt đáy tháp
Xác định kích thước tháp chưng
Các bước tiến hành:
1. Ước đoán các tham số của tháp chưng bằng
công cụ Shortcut Distillation
2. Xây dựng tháp chưng
3. Xác định kích thước đĩa, vách ngăn…
4. Chuyển từ tháp đĩa sang tháp đệm
4
Ước đoán kích thước tháp
Sử dụng Shortcut Distillation:
Công cụ mô phỏng cho phép ước đoán một số thông số của tháp dựa
1. Chỉ tiêu phần nhẹ: là phần vật chất dễ bay hơi nhất có trong sản phẩm ở
trên 5 thông số chính:
đáy tháp
2. Chỉ tiêu phần nặng: là phần vật chất khó bay hơi nhất có trong sản
3. Áp suất của Reboiler: có một quan hệ tuyến tính với nhiệt độ và Hysys
phẩm ở đỉnh tháp
có thể ước đoán được
4. Áp suất của thiết bị ngưng tụ
tính ra Chỉ số hồi lưu tối thiểu
5
5. Chỉ số hồi lưu: sau khi 4 thông số trên đã được nhập vào thì Hysys sẽ
Bắt đầu mô phỏng
Tạo lập cơ sở mô phỏng:
Khởi tạo New Case
Chọn PR EOS
Thành phần hỗn hợp các cấu tử: C1 n-C9
Enter Simulation Environment
6
Nhập các thông số
Enter… In this cell…
Feed
Name Temperature oC 10
Pressure kPa 500
Molar Flow, kgmole/hr 28200
Component Mole Frac. Component Mole Frac.
C1 0.32 n-C5 0.05
C2 0.16 C6 0.03
C3 0.11 C7 0.03
i-C4 0.11 C8 0.02
n-C4 0.11 C9 0.01
7
i-C5 0.05
Shortcut Distillation
In this cell…
Enter…
Feed
Feed
Top Product Phase
Vapour
Overhead Vapour
OVHD Product
Condenser Duty
Condenser Q
Bottoms
Bttm Product
Reboiler Duty
Reboiler Q
8
Shortcut Distillation
9
Shortcut Distillation
Design tab → Parameters page
In this cell…
Enter…
Light Key in Bottoms
Propane 0.03
Heavy Key in Distillate
i-Butane 0.001
Condenser Pressure, kPa
300
Reboiler Pressure, kPa
320
External Reflux Ratio
2
10
Shortcut Distillation
11
Shortcut Distillation
12
Shortcut Distillation Kết quả tính toán trong Performance table
Minimum Number of Trays
6.845
Actual Number of Trays
9.140
Optimal Feed Stage
7.238
Condenser Temperature
-53.66
Reboiler Temperature
42.28
Rectify Vapour Flow
48894.591
Rectify Liquid Flow
32596.394
13
Column
Thiết lập liên kết giữa các dòng với Column Hoàn thành trang đầu tiên của Input Expert như sau:
14
Column
Điền các dữ liệu sau vào trang tiếp theo của Input Expert
In this cell…
Enter…
Condenser Pressure, kPa
300
Condenser Pressure Drop, kPa
0
Reboiler Pressure, kPa
320
15
Column
Hoàn thành trang tiếp theo của Input Expert như sau:
16
Column
Nhập nhiệt độ Shortcut Distillation đã tính toán:
Condenser Temperature: -53.66oC
Reboiler Temperature: 42.28oC
Nhiệt độ giữa tháp ước tính -40oC
Chỉ số hồi lưu 2.0
Bấm Done → trở về giao diện chính Column
Property View
17
Column Hoàn thành trang tiếp theo của Input Expert như sau:
18
Column Hoàn thành trang tiếp theo của Input Expert như sau:
19
Column
20
Column
Nhập các thông số phần nhẹ như trong Shortcut Distillation:
Giao diện Column Property View → Design Tab → Specs → Add chọn Column Component Fraction từ danh sách xuất hiện → Add Specs
Nhập vào các thông tin OVHD Product vào cửa sổ xuất
hiện, Target Type được chọn là Stream
Trở về màn hình chính và active 2 Specs: Reflux Ratio và
Component Fraction (phần nặng không cần nhập)
21
Column
Add Specs OVHD Product
22
Column
23
Kết quả tính
24
Xác định kích thước tháp
Công cụ xác định kích thước tháp (Trays Sizing) rất đơn giản
cho việc thiết kế tháp chưng cất
Có thể xác định kích thước toàn bộ tháp hay một phần bằng các thông tin chính xác về đĩa, cấu tạo tháp, đĩa chảy tràn và các vách ngăn
Công cụ xác định kích thước tháp có thể xây dựng dựa trên
những tham số nhập vào
25
Xác định kích thước tháp
Các bước tiến hành:
Nhập Mol Flow 300 kgmole/hr (660 lbmole/hr) còn các thông số khác, chỉ số hồi lưu không ảnh hưởng tới tháp.
Chọn Tools/Utilities từ MainMenu, (Ctrl_U)
Chọn Tray Sizing từ danh sách và bấm Add Utility
Bấm vào Select TS...,và chọn T-101 và Main TS
Chọn Add Section. Chấp nhận các giá trị mặc định
Hysys sẽ tính toán kích thước của tháp dựa trên các tham số
đã có về cấu tạo tháp và các số liệu đã nhập vào
26
Xác định kích thước tháp
Results Page hiển thị tóm tắt kết quả:
Số lượng đường dẫn: số lần chất lỏng chảy qua đĩa, kể cả
đĩa đơn
Khả năng lớn nhất của đĩa chảy truyền: lượng chất lỏng
lớn nhất trên đĩa có thể trước khi đầy tràn
Khả năng lớn nhất của vách ngăn: lượng chất lỏng chảy
qua vách ngăn
Độ giảm áp: độ giảm áp trên từng bộ phận và trên cả đĩa Xem hình dạng của đĩa: Results page → Trayed Section
Results → Geometry
27
Thay đổi thiết bị trao đổi nhiệt
Thay đổi thiết bị gia nhiệt: cho phép người dùng cung cấp
các dòng (ví dụ dòng năng lượng) và thay đổi kích thước hay tỷ lệ, bộ phận trao đổi nhiệt
Bấm phím “Run” để tính toán lại tháp đã sửa đổi
Trong môi trường cơ sở (Basis Environment) thêm Water
vào danh sách các cấu tử
Trở về môi trường mô phỏng (Simulation Environment) và xóa thiết bị gia nhiệt đã có và dòng năng lượng đã có trong PFD
28
SubFlowsheet SubFlowsheet
29
Kết nối dòng giữa Main & Subflowsheet
Mở Main PFD (dòng hơi vào và dòng hơi ra không xác định - đó là do chúng được tạo ở trong Column Subflowsheet, không thể kết nối được trong Main Flowsheet)
Dòng được kết nối giữa Main và Subflowsheet trên
Connection Page:
Có 2 loại dòng: dòng bên trong và dòng bên ngoài
Dòng bên trong được kết nối tới Main Flowsheet bằng cách
đánh tên vào cột dòng bên ngoài
30
Dòng hơi vào và ra đều là dòng bên trong
