Sử dụng pro II để thiết kế tháp chưng cất

Sử dụng pro II để thiết kế tháp chưng cất Sử dụng pro II để thiết kế tháp chưng cất Sử dụng pro II để thiết kế tháp chưng cất Sử dụng pro II để thiết kế tháp chưng cất Sử dụng pro II để thiết kế tháp chưng cất Sử dụng pro II để thiết kế tháp chưng cất

Mô ph ng ch ng c t h n h p benzene, toluene, ethylbenzene và ỏng chưng cất hỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ưng cất hỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ất hỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ợp benzene, toluene, ethylbenzene và o–xylene

I/ Bài toán

Chưng cất hỗn hợp gồm 30% mol benzene, 25% mol toluene, 40% mol ethylbenzene và 5%

o-xylene,dòng nhập liệu FEED có suất lượng mole 100 kmol/h, nhiệt độ 300K với áp suất

b) (Shortcut - Distillation – Side column) Dòng đi khỏi mixer đi lần lượt vào các tháp

chưng cất Người ta tận dụng tháp chưng cất T1 (50 mâm) có gắn 1 tháp phụ (strippercolumn- 10 mâm)

Tháp T1: Mong muốn tách 99% benzene ở SP đỉnh và 1% benzene ở đáy, R/ Rmin =1,5.Nhập liệu được khảo sát ở vị trí mâm 44, chưng ở áp suất dư 200 kPa Side-column ở áp suấtchân không 40 kPa

Dòng sản phẩm đáy tháp T1 đi vào tháp 2 nhằm mong muốn thu hồi 99% mol toluene ởđỉnh, 1% mol toluene cùng hỗn hợp Ethylbenzene- o-Xylene, R/Rmin = 2

Dòng sản phẩm đáy của tháp 2 tiếp tục đi vào tháp chưng cất 3 mong muốn tách thành hỗnhợp có 99% mol Ethylbenzene ở đỉnh; đáy chứa 99% mol o-xylene, R/Rmin = 2.5

Dòng sản phẩm đỉnh của tháp 1, 2 và dòng sản phẩm đáy của tháp phụ được trộn lại và đi vàotháp thứ 4 để thu hồi benzene và toluene với nồng độ cao hơn, R/ Rmin = 3,5, nồng độbenzene ở dòng SP đỉnh và đáy lần lượt mong muốn là 99% va 1%

Dòng nước từ condenser có suất lượng 4 kmol/h cho cả 4 tháp

Xác định:

c) (Case study) Vẽ đồ thị biễu diễn nồng độ toluene của dòng sản phầm đáy ra khỏi tháp 2

theo số mâm nhập liệu (Feed tray) của tháp distillation 2

d) (Optimizer) Tối thiểu chi phí nồi đun (Heat Duty) cho tháp tách ethylbenzene và

o-xylene (tháp 3)

II/ Quy trình mô phỏng bài toán:

B ưng cất hỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ớc 1: c 1: Chọn hệ đơn vị đo

Bước 2: Nhập các cấu tử trong hệ

Trong bài là: bezene, toluene, ethylbanzene, o-xylene và nước.

Bước 3: Nhập mô hình nhiệt động

Tùy thuộc vào từng bài toán cụ thể mà ta sẽ chọn mô hình nhiệt động thích hợp Ở đây chọn

 Thông s dòng nh p li u FEED:ố dòng nhập liệu FEED: ập liệu FEED: ệu FEED:

 Thông số của flash

1.2 Thi t b Simple HX và Mixer: ết lập mô hình mô phỏng: ị phân tách lỏng hơi Flash:

 Simple HX:

Ch n dòng l nhọn dòng lạnh ạnh

Thông s :ố dòng nhập liệu FEED:

 Mixer:

2 Shortcut - Distillation – Side column:

2.1 Thi t b shortcut: ết lập mô hình mô phỏng: ị phân tách lỏng hơi Flash:

Nh p các thôngập liệu FEED:

s cho thi t bố dòng nhập liệu FEED: ết bị ịshortcut:

Chạy phân tích kết quả

Sau khi đã nhập đầy đủ các dữ kiện cần thiết, ta nhấn vào nút run (mũi tên tam giác)

để chương trình phân tích các dữ kiện vừa đưa vào Ta sẽ biết được suất lượng 2 dòng

ra và số mâm tối thiểu của tháp chưng cất Ở đây ta do ta tận dụng tháp chưng cất

T1 (50 mâm) có gắn 1 tháp phụ (stripper column- 10 mâm) nên sử dụng số mâm tối

thiểu cho tháp distillation

2.2 Tháp Distillation:

Ta thay shortcut b ng distillation và thêm 1 dòng nằng distillation và thêm 1 dòng nước ra ở đỉnh ước ra ở đỉnh.c ra đ nh.ở đỉnh ỉnh

Nh p các thông s :ập liệu FEED: ố dòng nhập liệu FEED:

2.3 Side Column

Vào tháp distillation T1 thêm d li u cho side side column:ữ liệu cho side side column: ệu FEED:

Nh p d li u cho side column:ập liệu FEED: ữ liệu cho side side column: ệu FEED:

Mô hình trên là mô hình sau cùng khi thêm các tháp T2, T3 và T4 Các tháp này

đư c thi t l p tết bị ập liệu FEED: ương tự tháp T1 bằng cách sử dụng shortcut và sử dụng kết quảng t tháp T1 b ng cách s d ng shortcut và s d ng k t quự tháp T1 bằng cách sử dụng shortcut và sử dụng kết quả ằng distillation và thêm 1 dòng nước ra ở đỉnh ử dụng shortcut và sử dụng kết quả ụng shortcut và sử dụng kết quả ử dụng shortcut và sử dụng kết quả ụng shortcut và sử dụng kết quả ết bị ả

s mâm xu t ra t shortcut làm s mâm th c.ố dòng nhập liệu FEED: ất ra từ shortcut làm số mâm thực ừ shortcut làm số mâm thực ố dòng nhập liệu FEED: ự tháp T1 bằng cách sử dụng shortcut và sử dụng kết quả

a) Thành ph n l ng h i c a t ng dòng vapor, liquid sau thi t b Flash ần lỏng hơi của từng dòng vapor, liquid sau thiết bị Flash ỏng chưng cất hỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ơi Flash: ủa từng dòng vapor, liquid sau thiết bị Flash ừng dòng vapor, liquid sau thiết bị Flash ết lập mô hình mô phỏng: ị phân tách lỏng hơi Flash:

Năng su t nhi t c a thi t b tách Flash: ất hỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ệt của thiết bị tách Flash: ủa từng dòng vapor, liquid sau thiết bị Flash ết lập mô hình mô phỏng: ị phân tách lỏng hơi Flash:

b)

S đĩa lý thuy t t i thi u c a t ng tháp b ng ph ết lập mô hình mô phỏng: ểu của từng tháp bằng phương pháp Shortcut: ủa từng dòng vapor, liquid sau thiết bị Flash ừng dòng vapor, liquid sau thiết bị Flash ằng Pro/II SIMSCI ưng cất hỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ơi Flash: ng pháp Shortcut:Cái này ai ch y mà còn gi l i k t qu ạy mà còn giữ lại kết quả ữ lại kết quả ạy mà còn giữ lại kết quả ết lập mô hình mô phỏng: ả: shortcut g i t đi ch có n ửi t đi chứ có nước làm lại mới ứ có nước làm lại mới ưng cất hỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ớc 1: c làm l i m i ạy mà còn giữ lại kết quả ớc 1:

c) (Case study) Đ th bi u di n n ng đ toluene c a dòng s n ph m đáy ồ thị biễu diễn nồng độ toluene của dòng sản phầm đáy ị ễu diễn nồng độ toluene của dòng sản phầm đáy ễu diễn nồng độ toluene của dòng sản phầm đáy ồ thị biễu diễn nồng độ toluene của dòng sản phầm đáy ộ toluene của dòng sản phầm đáy ủa dòng sản phầm đáy ả ầm đáy

ra kh i tháp T2 theo s mâm nh p li u (Feed tray) c a tháp T2 ỏi tháp T2 theo số mâm nhập liệu (Feed tray) của tháp T2 ố dòng nhập liệu FEED: ập liệu FEED: ệu FEED: ủa dòng sản phầm đáy

d) (OPTIMIZER) T i thi u chi phí n i đun (Heat Duty) cho tháp tách ố dòng nhập liệu FEED: ểu chi phí nồi đun (Heat Duty) cho tháp tách ồ thị biễu diễn nồng độ toluene của dòng sản phầm đáy ethylbenzene và o-xylene (tháp T3)?? Làm l i tháp khác đi S n! ạnh ơng tự tháp T1 bằng cách sử dụng shortcut và sử dụng kết quả

B ưng cất hỗn hợp benzene, toluene, ethylbenzene và ớc 1: c 6: K t qu sau khi tách h n h p: ết bị ả ỗn hợp:

K t qu dòng benzene ết quả dòng benzene ả dòng benzene

K t qu dòng toluene ết quả dòng benzene ả dòng benzene

K t qu dòng ethylbenzene: ết quả dòng benzene ả dòng benzene

K t qu dòng o-xylene: ết quả dòng benzene ả dòng benzene