“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear; 70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others” MỤC
Trang 1BÀI GIẢNG TIN
ỨNG DỤNG
KS Đoàn Văn Huấn – BM Lọc Hóa dầu
Số trình: 05
Trang 2Kiến thức chuyên ngành
Tiếng Anh
Tin học chuyên ngành
Kỹ năng mềm
Choose a suitable job
Thiết kế (Designer) Vận hành (Operator)
Tư vấn (Consultant)
Trang 3“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
MỤC ĐÍCH MÔN HỌC
§ Hiểu được vai trò của mô phỏng, một số phần mềm
mô phỏng điển hình trong công nghệ Lọc Hóa dầu
§ Cách xây dựng một bài toán mô phỏng
§ Nắm rõ được các bước, các tiện ích trong phần mềm Hysys để thực hiện một số bài toán chuyên ngành cụ thể
§ Củng cố lại kiến thức chuyên ngành
§ Giúp sinh viên có kĩ năng làm việc độc lập cũng như theo nhóm
Trang 4TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ
- Dự lớp đầy đủ theo quy định (nghỉ không quá
1/5 số giờ lên lớp)
- Thực hiện các Task trong mỗi session
- Bài tập thực hành
Trang 5“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
TÀI LIỆU THAM KHẢO
ü Bài giảng môn Tin ứng dụng (2010) – Đoàn Văn Huấn
ü Advanced Process Modeling using HYSYS (2008) –
Aspentech Training Manual Workbook
ü Process Modeling using HYSYS with Refinery Focus
(2004) – Aspentech
ü Process Modeling using HYSYS (2004) – Aspentech
ü Simulation Basis - Aspentech
ü Dynamic Modeling - AspenTech
Trang 6NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1: Giới thiệu về mô phỏng Chương 2: Các phần mềm mô phỏng phổ biến Chương 3: Aspen Hysys
3.1 Bắt đầu quá trình mô phỏng với Hysys 3.2 Sử dụng các tiện ích trong Hysys
3.3 Nhập các thiết bị 3.4 Mô phỏng động trong Hysys 3.5 In và báo cáo kết quả
Chương 4: Hướng dẫn thực hành
Chu trình làm lạnh bằng Propan Phân xưởng làm lạnh khí
Sự đặc trưng dầu mỏ
Trang 7“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Yêu cầu và ý nghĩa của môn học
Nhập các thiết bị trong Hysys
Học xong môn thiết bị phản ứng, Thiết bị trong công nghệ lọc dầu
Tính toán các tính chất của dòng, trợ giúp cho môn học Hóa
Lý keo, công nghệ chế biến khí
Sử dụng các tiện ích trong Hysys
Học xong môn Hóa Lý
Thiết kế, tối ưu, kiểm tra được quá trình công nghệ cần nghiên cứu
- Cách thiết lập một quá trình mô phỏng (thu thập tài liệu, lựa chọn công nghệ, )
Học xong Công nghệ lọc dầu, hóa dầu, chế biến khí
Ý nghĩa môn học Nội dung môn học
Yêu cầu
Trang 8Quá trình công nghệ bao gồm các yếu tố gì?
Trang 9“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Giới thiệu về mô phỏng
Có hai loại mô phỏng:
l Mô phỏng tĩnh (Steady Mode):
l Thiết kế (Designing) một quá trình công nghệ mới.
l Thử lại, kiểm tra lại (Retrofitting) các quá trình đang tồn tại.
l Hiệu chỉnh (Troubleshooting) các quá trình đang vận hành.
l Tối ưu hóa (Optimizing) các quá trình đang vận hành.
l Mô phỏng động (Dynamic Mode): mô phỏng thiết bị hoặc quy trình đang hoạt động
l Khảo sát sự đáp ứng khi thay đổi các thông số công nghệ
l Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống theo thời gian
l Phương pháp xử lí tình huống giả lập trong quá trình thiết kế và vận hành quá trình một cách hiệu quả và an toàn nhất.
Trang 10Mục đích của mô phỏng
l Để mô hình hóa, dự đoán sự thực hiện của quá trình:
l Chia nhỏ quá trình để nghiên cứu riêng lẻ
l Đặc tính của quá trình (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, thành phần, kích thước thiết bị,… ) được dự đoán sử dụng công nghệ phân tích:
Trang 11“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Các bước thiết lập quá trình mô phỏng
Module?
PFD? (khác so với BFD như thế nào?)
Thành phần Nhiệt độ
Áp suất Lưu lượng
……
Thành phần Nhiệt độ
Áp suất Lưu lượng
……
Trang 12PFD for Cyclohexane
Trang 13“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
BFD for Cyclohexane
Trang 14Các bước thiết lập mô phỏng
Thu thập số liệu Lập mô hình đầy đủ (PFD/BFD) Rút gọn mô hình
Thiết lập mô hình trên phần mềm
mô phỏng với các
số liệu dự kiến
Chạy chương trình mô phỏng Đánh giá số liệu
OK
Trang 15“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Mối liên hệ giữa phần tính toán đầu vào và yêu cầu trong mô phỏng
Trang 16Ưu điểm của mô phỏng
Trang 17“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Learning outcome in Session 1
công nghệ như thế nào?
Trang 18Giới thiệu về các
phần mềm mô phỏng phổ biến
Trang 19Các phần mềm mô phỏng phổ biến
- Simulation Sciences SIMSCI (California): PRO//II, DYNSIM
- Hyprotech ( Calgary, Canada): HYSIM, HYSYS, HTFS,
STX/ACX, BDK
- Aspen Technology (Cambridge, USA): Aspen-Plus (Most widely
used and versatile in range and application)
- Bryan research & engineering: PROSIM, TSWEET
- Prosim (Labege, France): Prosim Plus
- Chemstation (Houston): CHEMCAD
- PSE Ltd (London): gPROMS
- Winsim (DESIGN II for Windows).
- IDEAS Simulation.
- Simulator 42.
- RSI (France): RSI
Trang 22Pro/II có duy nhất một trạng thái mô phỏng:
Tuy nhiên, bên cạnh Pro/II còn có phần mềm DYNSIM (cũng của hãng Simsci), đây là phần mềm rất mạnh để
mô phỏng động
Trang 23Ứng dụng của Pro/II
l Mô phỏng quá trình công nghệ
l Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng:
l Thay đổi nguồn nguyên liệu,
l Điều kiện vận hành
l Tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm…
l Mô phỏng thiết kế thiết bị
l Cơ sở dữ liệu phong phú
l Kiểm tra, tối ưu hoá, cải tiến công nghệ, nâng cao lợi nhuận của nhà máy
Trang 24l Hyprotech Hysys (3.2) Aspen Hysys (2006)
Trang 25ASPEN HYSYS
Ưu điểm của phần mềm Hysys:
l Có khả năng tính toán đa dạng
l Cho kết quả có độ chính xác cao, cung cấp nhiều thuật toán sử
dụng, trợ giúp trong quá trình tính toán công nghệ, khảo sát các thông
số trong quá trình thiết kế nhà máy chế biến khí
l Ngoài thư viện có sẵn, Hysys cho phép người sử dụng tạo các thư
viện riêng rất thuận tiện cho việc sử dụng
l Có khả năng tự động tính toán các thông số còn lại nếu thiết lập đủ
thông tin -> điểm mạnh
l So với Pro/II, điểm nổi bật của HYSYS là giao diện thân thiện hơn, tương thích với nhiều hệ điều hành và cách truy xuất kết quả tốt
hơn, giúp cho người dùng dễ đọc và dễ phân tích hơn so với Pro/II
Mặc khác nhờ ra đời sau nên HYSYS đã kịp hiệu chỉnh các thiếu sót
của Pro/II, HYSYS có nhiều mô hình thiết bị hơn, khả năng tính
toán thiết kế cao hơn, kèm theo đó là các mô hình thiết bị điều khiển như LIC…
Trang 27ASPEN HYSYS
Hysys bao gồm các ứng dụng sau:
l Hysys.Concept: Thiết kế và bảo vệ hệ thống phân tách một cách hiệu quả
nhất.
l 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.
l 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.
l 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.
l 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.
l 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.
Ở đây ta chỉ sử dụng Hysys.Plant
Trang 29Ưu điểm của DYNSIM
l Dynsim có một cơ sở dữ liệu rất lớn:
l Các cấu tử
l Các mô hình nhiệt động học
l Các thiết bị
l Cho phép thực hiện nhiều ứng dụng:
l Nghiên cứu thiết kế quá trình
l Khảo sát quá trình điều khiển
l Huấn luyện vận hành
l Phân tích hệ thống
l Tối ưu hóa thời gian thực
l Tính năng vượt trội trong việc mô phỏng động
l Tính toán rất nhanh và chính xác trong mô phỏng động
l Các thiết bị chính trong sơ đồ công nghệ, thiết bị điều khiển, vận hành và khả năng đáp ứng của chúng rất gần với thực tế.
l Có thể lấy kết quả thiết kế ở trạng thái ổn định trực tiếp từ Pro II của một quá trình có sẵn
l Có thể kết nối dữ liệu với các phần mềm khác như Excel, Hysys,
l Khả năng kết nối dữ liệu thiết kế với Pro II, Hysys, mô phỏng hiệu quả và chính xác
l Giá thành phần mềm so với giá của một pilot.
Trang 30Kế hoạch học Hysys
3.1 Thiết lập một quá trình mô phỏng với Hysys
3.1.1 Quá trình mô phỏng tĩnh trong Hysys 3.1.2 Quá trình mô phỏng động trong Hysys 3.1.3 Báo cáo trong Hysys
3.2 Sử dụng các tiện ích trong Hysys
3.2.1 Tính toán Flash 3.2.2 Envelope
3.2.3 Property Table 3.3 Hướng dẫn thực hành
Làm ngọt khí chua bằng DEA Chưng cất dầu thô
Xử lí nước chua Tách Propylene/Propane Sản xuất Ethanol
G: Gas Processing R: Refining
P: Petrochemical
Trang 31“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Các kết quả đạt được thường phụ thuộc vào các yêu cầu đặt ra
Như vậy, trước khi mô phỏng nên đặt ra các câu hỏi sau:
l Mục đích sử dụng công cụ mô phỏng trong trường hợp này để làm gì?
l Quá trình mô phỏng sẽ thực hiện những việc gì?
l Sự phức tạp có cần thiết không?
l Cần thiết phải tìm ra các kết quả nào từ quá trình mô phỏng?
Trang 32Session 3.1.
Bắt đầu với Aspen Hysys
Trang 33“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Bắt đầu với Hysys
Trang 34Simulation Basis Manager
Trang 35“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Lựa chọn cấu tử
Cho phép chúng ta xuất danh sách hợp phần được lựa chọn ra một đĩa Các danh sách hợp phần có thể được lấy lại vào các mô phỏng khác bằng việc sử dụng chức năng Import.
Export
Cho phép chúng ta nhập một một danh sách hợp phần đã được định nghĩa trước đó từ đĩa Các các danh sách hợp phần là các file có phần mở rộng là “.cml”.
Cho phép chúng ta tạo một danh sách hợp phần.
Chú ý: Các danh sách hợp phần có thể được tao thêm thông qua cửa sổ hiện thị tính chất của gói chất lưu
Add
Cho phép chúng ta xem hoặc sửa đổi thông tin trong cửa
sổ hiển thị tính chất của danh sách hợp phần được lựa chọn.
View
Miêu tả Nút
Trang 36Thiết lập hệ nhiệt động
Xuất nhập file lưu
hệ nhiệt động
HỆ NHIỆT ĐỘNG
Trang 37“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
v Enthanpie của pha lỏng và pha hơi
v Entropy của pha lỏng và pha hơi
v Tỷ trọng của pha lỏng và pha hơi
Trang 38• Dạng theo hoạt độ (Liquid Activity Methods): NRTL, UNIQUAC,…
• Dạng đặc biệt (Special Packages): AMINE, ALCOHOL, SOUR,…
q Cơ sở lựa chọn hệ nhiệt động:
• Đặc trưng nhiệt động của hệ (hệ số K)
• Thành phần hỗn hợp
• Phạm vi nhiệt độ áp suất
nhiệt động học
Trang 39“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Quá trình chế biến khí
SRKM, PRM, SRKS, SRKKD (EOS SRK được biến đổi bởi Kabadi-Danner)
Xử lý khí tự nhiên có lẫn nước làm việc ở áp suất cao (độ hòa tan của hydrocacbon trong nước sẽ tăng lên)
PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK, SRPOLAR
Quá trình Claus
ELECNRTL Hấp thụ khí axit bằng amin (AMISOL) kiềm xoda
nóng
PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK ,SR-POLAR, PHSCT, SAFT
Hấp thụ khí axit bằng metanol (RECTISOL) NMP (PURISOL)
PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK, SR-POLAR, SAFT
Tách nước bằng Glycol
PR-BM, RKS-BM, PR, SRK Tách khí từ không khí bằng làm lạnh sâu
PR-BM, RKS-BM, PR, SRK.
Tách các hydrocacbon nhẹ
SRK, PR, (người sử dụng nên đưa vào các thông
số tương tác để thu được kết quả chính xác hơn)
Với khí chứa ≥5% N2, CO2và H2S và không có phân
tử phân cực nào khác
SRK, PR hoặc BWRS Với khí chứa ≤5% N2, CO2và H2S và không có phân
tử phân cực nào khác
Trang 40Quá trình chế biến dầu
GS, SRK, PR
Hệ thống áp suất cao (tháp chưng cất phân đoạn sản phẩm của phân xưởng cracking, cốc hóa,…) hàm lượng phần nhẹ nói chung lớn
SRK,PR.
Khi hàm lượng phần nhẹ lớn (nhất là thành phần C1)
BK10 hoặc GS và các dạng biến đổi của nó
Trong nguyên liệu của các
hệ thống này có khoảng trên 3% thể tích phần nhẹ
Hệ thống áp suất thấp (tháp chưng cất áp suất khí quyển và chân không)
Trang 41“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Quá trình hóa dầu
PR-BM, RKS-BM Sản xuất khí tổng hợp
PR, SRK Sản xuất amonia
WILSON, NRTL, UNIQUAC Sản xuất phenol
WILS-HOC, UNIQ-HOC Axit Cacboxylic
WILSON, NRTL, UNIQUAC Chưng tách rượu đẳng phí
WILSON, NRTL, UNIQUAC Axit Terephthalic
PR, SRK, WILSON, NRTL Tách ethylbenzen,styren
WILSON, NRTL, UNIQUAC Các sản phẩm khác MTBE, ETBE, TAME
GS,SRK,PK P>2 bars
IDEAL P<2 bars
hydrocacbon nhẹ
Trang 42Một hợp phần giả định
có thể được sử dụng
để tạo mô hình các cấu tử không có trong thư viện, các hỗn hợp xác định, các hỗn hợp không xác định, hay các chất rắn.
Cấu tử giả (Hypothetical)
Trang 43“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Structure Builder: Xây dụng cấu trúc
•Critical: Nhập thông tin tối thiểu
•“Estimate Unknown Props”: Hysys sẽ tự động tính toán tất cả các tính chất khác cũng như định nghĩa đầy
đủ hợp phần giả định.
•“Add Hypo”: Nhập hợp phần giả định vào danh sách các hợp phần được lựa chọn (Có thể sử dụng nút “Sort list” để gọi danh sách các hợp phần”
Cấu tử giả (Hypothetical)
(Thông tin tối thiểu phải biết để định nghĩa một hợp phần giả định là nhiệt độ sôi ở điều kiện chuẩn Pt hay là tỷ trọng của chất lưu lý tưởng (chất lưu có dòng chảy lý tưởng) và khối lượng phân tử.
VD: nhiệt độ sôi của C7+
= 110 0 C
Trang 44Thiết lập phản ứng
Trang 45“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Trang 47“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Độ chuyển hóa
Độ chuyển hóa
Trang 48Thiết lập đơn vị tính
Tools/Preferences/Variable tab
Trang 49“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Toolbar
