C6a hysys gas processing steady state vn 61

Mở danh mục rơi của các thứ nguyên hiện có trong thanh Edit Bar bằng cách... Để khởi đầu một trường hợp mô phỏng mới, hãy thực hiện một trong các mục sau: a Chọn New Case từ File menu b

Mục lục

1 Thí dụ Xử lý khí: các bước cơ bản

2 Tạo lập một tập thứ nguyên mới

3 Khởi đầu Mô phỏng

4 Tạo lập một Gói môi chất

5 Chọn lựa các cấu tử

6 Hiển thị tính chất của cấu tử

7 Môi trường mô phỏng & PFD

8 Lưu trữ trường hợp mô phỏng

9 Mô tả quá trình

10 Sử dụng sổ Workbook và PFD

11 Cài đặt các dòng nhập liệu: Nhiệt độ, áp suất, lưu lượng của dòng;

12 Nhập dữ liệu về thành phần

13 Tạo một dòng mới với tên mặc định

14 Xác định dòng nhập liệu thứ hai

15 Hiển thị giản đồ pha

16 Cài đặt các thiết bị: thiết bị trộn dòng; thiết bị phân tách đầu vào; thiết

bị trao đổi nhiệt

17 Các tính năng của sổ Workbook

18 Thêm thẻ tab vào sổ Workbook

Thí dụ Xử lý khí

Một dòng khí thiên nhiên gồm N2, CO2 và C1 đến nC4 được xử lý trong một hệ thống lạnh để loại bỏ các hydrocarbon nặng hơn Khí khô (nghèo hydrocarbon nặng có thể hoá lỏng) sản xuất

ra phải đáp ứng thông số điểm sương của hydrocarbon trong đường ống Phần lỏng loại ra từ khí giàu hydrocarbon nặng được xử lý trong tháp khử propan (depropanizer column), cho

ra một sản phẩm lỏng với hàm lượng propan đã qui định.

Mô phỏng sẽ được xây dựng với các bước cơ bản sau:

1 Tạo lập một tập thứ nguyên;

2 Chọn một gói tính chất;

3 Chọn các cấu tử;

4 Tạo dựng và thiết lập các dòng nhập liệu;

5 Cài đặt và xác định các thiết bị phía trước tháp;

6 Cài đặt và xác định tháp.

a

Xây dựng một trường hợp mô phỏng

Tại thời điểm này, cửa sổ Session Preferences phải được mởû Nếu chưa, hãy chọn Preferences từ Tools menu Sau đó di chuyển đến thẻ tab Variables bằng cách click vào thẻ này Chọn trang Units trong thẻ tab Variable

File Preference (ưu tiên) được đặt tên mặc định là

HYSYS.prf Khi ta chỉnh sửa bất kỳ mục nào của preferences, ta có thể lưu trữ sự thay đổi vào một file preference mới bằng cách nhấn nút Save Preference Set HYSYS sẽ nhắc chúng ta cung cấp tên cho file preference mới, mà sau này ta có thể gọi file này ra cho bất kỳ trường hợp mô phỏng nào bằng cách nhấn nút Load Preference Set

Tạo lập một tập thứ nguyên mới

HYSYS không cho phép chúng ta thay đổi bất kỳ điều gì trong ba tập thứ nguyên mặc định liệt kê trên màn hình Tuy nhiên, ta có thể tạo một tập thứ nguyên mới bằng cách nhân bản (cloning) một tập hiện hữu Trong thí dụ này, một tập thứ nguyên mới sẽ được tạo dựng dựa trên tập Field của HYSYS, sau đó chỉnh sửa tùy ý tập mới này:

1 Click vào Field trong

danh mục Available Unit

Set để chắc chắn rằng

đó là tập hoạt động Lưu

ý rằng thứ nguyên mặc

định đối với dòng chảy

Flow theo mol là

lbmole/hr Một thứ

nguyên thích hợp hơn đối

với thí dụ này là

MMSCFD.

2 Nhấn nút Clone Một

tập thứ nguyên mới tên

là New User sẽ xuất hiện

và được tự động đánh

dấu sáng, và trở thành

tập Available Unit Set.

Nếu muốn, ta có thể nhập tên mới vào ô Unit Set Name Bây giờ ta có thể thay đổi thứ nguyên đối với bất kỳ biến số nào có trong tập mới này

.

Tạo lập một tập thứ

nguyên mới

3 Di chuyển đến ô Flow bằng

cách click vào lbmole/hr

4 Mở danh mục rơi của các

thứ nguyên hiện có trong

thanh Edit Bar bằng cách

Khởi đầu Mô phỏng

6 Để khởi đầu một trường hợp mô phỏng mới, hãy thực hiện một trong

các mục sau:

(a) Chọn New Case từ File menu

(b) Nhấn nút New Case

Cửa sổ Simulation Basis Manager sẽ xuất hiện (H 5)

Lưu ý rằng HYSYS hiển thị Environment và

Mode hiện hành ở góc phía trên bên phải của màn hình

Cửa sổ Simulation Basis Manager cho phép chúng ta tạo dựng, sửa đổi, và nếu không thì xử lý Fluid Packages trong trường hợp mô phỏng đang xét

Tạo lập một Gói môi chất

7 Nhấn nút Add, và cửa sổ property đối với gói Fluid Package mới sẽ xuất hiện (H 6)

HYSYS đã tạo một gói Fluid Package với tên mặc định Basis-1 Ta có thể thay đổi tên của gói fluid package này bằng cách nhập tên mới vào ô Name ở phía dưới của cửa sổ

Đối với thí dụ này, chỉ hai thẻ tab đầu tiên,

Prop Pkg và

Components sẽ được sử dụng

Tạo lập một Gói môi chất

8 Việc chọn lựa Gói Property Package được thực hiện trong thẻ tab Prop Pkg Lưu ý vị trí của đoạn đánh dấu sáng trong khu vực Base Property Package Selection (hiện thời ở vị trí <none>) Hãy chọn gói property package cơ sở cần thiết, trong trường hợp này là Peng Robinson bằng cách sử dụng thanh cuốn đứng để di chuyển danh mục xuống phía dưới cho đến khi xuất hiện Peng Robinson, rồi clicking vào mục này (H 7)

Lưu ý rằng bây giờ chỉ báo Prop Pkg tại phần dưới của cửa sổ hiển thị Peng Robinson là gói property package hiện hành đối với gói Fluid Package này

Peng Robinson từ danh mục đã được lọc này (H 8).

Bình thường, ta nên giữ Component Selection Control ở cách thiết lập mặc định, Only Property Package Compatible Components Như vậy, HYSYS sẽ lọc các thành phần trong thư viện để chỉ bao gồm các thành phần phù hợp đối với gói Property Package đã chọn

Chọn lựa các cấu tử

9 Di chuyển đến thẻ tab Components trong cửa sổ property của gói Fluid package bằng cách click vào thẻ này, hay bằng cách ấn Ctrl_Shift_N (Fig

9)

Có một số cách để

chọn các cấu tử đối

với mô phỏng đang

xét Một phương pháp

là chọn tính năng so

khớp (matching) Lưu

ý rằng mỗi cấu tử

được liệt kê theo ba

cách:

SimName: Tên xuất hiện trong mô phỏng

FullName/Synonym: Tên theo IUPAC (hay tương tự), và các đồng nghĩa synonyms đối với nhiều cấu tử

Formula: Công thức hóa học của cấu tử; Sẽ thuận tiện khi ta không biết rõ tên cấu tử trong thư viện nhưng biết công thức hóa học của cấu tử đó

Chọn lựa các cấu tử

Tại đỉnh của mỗi cột trong ba cột này có một nút radio tương ứng Dựa trên nút radio đã chọn, HYSYS sẽ xác định vị trí (các) cấu tử mà chúng so khớp tốt nhất với dữ liệu chúng ta nhập vào ô Match

Trong thí dụ này, N2, CO2, C1, C2, C3, iC4 và nC4 sẽ là các cấu tử Để thêm nitrogen bằng cách sử dụng tính năng so khớp :

10 Chắc chắn rằng nút FullName/Synonym đã được chọn, và hộp chọn

Show Synonyms đã được chọn mở

11 Di chuyển đến ô Match bằng cách click vào ô này, hay nhấn Alt_M

12 Nhập n2 vào HYSYS sẽ lọc theo dữ liệu nhập, và chỉ hiển thị các cấu tử khớp với dữ liệu nhập (H 10)

13 Bây giờ thì Nitrogen được đánh

dấu sáng, hãy thêm nó vào Current

Composition List bằng cách thực

hiện một trong các mục sau :

(a) Nhấn phím <Enter>

(b) Nhấn nút Add Pure

(c) Click đôi chuột vào Nitrogen (lưu

ýù rằng Nitrogen cần được đánh

dấu sáng đối với trường hợp này)

Chọn lựa các cấu tử

Ngoài việc dùng nút radio của tiêu chí Match, ta có thể sử dụng Family Filter

để hiển thị chỉ những cấu tử thuộc về một họ nhất định Để thêm CO2 vào danh mục cấu tử:

14 Chắc chắn rằng ô Match là trống bằng cách nhấn Alt_M rồi nhấn phím

Delete

15 Click vào hộp chọn User Filter, sau đó ấn nút Family Filter, và cửa sổ

Families sẽ xuất hiện

16 CO2 không phù hợp

với bất kỳ họ tiêu chuẩn

nào, Do đó hãy click vào

hộp chọn Miscellaneous

17 Cuốn danh mục đã

được lọc xuống phía dưới

cho đến khi CO2 xuất hiện

18 Thêm CO2 vào danh

mục cấu tử bằng cách

click đôi chuột vào nó

Chú ý rằng tính năng

Match vẫn còn họat động

khi ta sử dụng bộ lọc theo

họ, vậy ta có thể nhập

CO2 vào ô Match cell và

sau đó thêm nó vào danh mục cấu tử

Chọn lựa các cấu tử

Để thêm các cấu tử còn lại C1 đến nC4, hãy xóa hộp chọn Miscellaneous Và đánh dấu chọn hộp Hydrocarbons Một cách nhanh chóng để thêm các cấu tử xuất hiện liên tiếp trong danh mục thư viện là:

19 Click vào cấu tử đầu tiên (trong trường hợp này là C1).

20 Thực hiện một trong các mục sau:

(a) Aán và giữ phím Shift và click vào cấu tử cuối cùng, trong trường hợp này là nC4 Mọi cấu tử từ C1 đến nC4 sẽ được đánh dấu sáng Nhả phím Shift.

(b) Click và giữ vào C1, kéo xuống đến nC4, và nhả nút chuột chính C1 đến nC4

sẽ được đánh dấu sáng.

(c) Aán nút Add Pure Các cấu tử được đánh dấu sáng

sẽ được chuyển đến Current Component List.

Fig 12: Danh mục cấu tử hoàn chỉnh

Lưu ý:

Để đánh dấu sáng các cấu tử liên tiếp, sử dụng phím Shift

Để đánh dấu sáng các cấu tử không liên tiếp, sử dụng

phím Ctrl.

Một cấu tử có thể lấy ra khỏi Current Component List

bằng cách chọn cấu tử đó, và ấn nút Remove Comps

hay phím Delete

Hiển thị tính chất của cấu tử

Đánh dấu sáng (các) cấu tử và ấn nút View

Comp => HYSYS sẽ mở (các) cửa sổ property

đối với (các) cấu tử ta đã chọn

Thí dụ: (H 13)

21 Click vào CO2 trong Current Component List

22 Nhấn và giữ phím Ctrl

23 Click vào n-Butane Bây giờ hai cấu tử này

sẽ được đánh dấu sáng

24 Nhả phím Ctrl

25 Nhấn nút View Comp Các cửa sổ property

đối với hai cấu tử này sẽ xuất hiện

Lưu ý: Cửa sổ property Component cho ta truy cập đến

thông tin của cấu tử tinh khiết chỉ để hiển thị mà thôi Ta không thể chỉnh sửa bất kỳ thông số nào đối với một cấu tử trong thư viện; tuy nhiên, HYSYS có một tùy chọn cho phép nhân bản (cloning) một cấu tử trong thư viện thành một cấu tử giả định, mà sau đó ta có thể chỉnh sửa tùy ý

Đóng các cửa sổ của từng cấu tử để quay về gói Fluid Package Đóng gói

Fluid Package để quay về Simulation Basic Manager (H 14)

Hiển thị tính chất của cấu tử

Nếu không thấy Simulation

Basis Manager, hãy chọn

nút Basis Manager trong

thanh button bar

Lưu ý rằng danh mục

Current Fluid Packages

sẽ hiển thị gói Fluid

Package mới, Basis-1,

cho biết số các cấu tử (NC) và gói property (PP) Gói Fluid Package mới được gán mặc định tới flowsheet chính, như trình bày trong nhóm

Flowsheet-Fluid Pkg Associations

Lưu ý rằng khi Basis đã xác lập, ta có thể cài đặt các dòng và thiết bị trong môi trường Main Simulation Environment

Môi trường mô phỏng

26 Để vào môi trường Simulation Environment và rời khỏi môi trường Basis Environment, hãy thực hiện một trong các mục sau:

(a) Nhấn nút Enter Simulation Environment trong cửa sổ Simulation Basis Manager

(b) Nhấn nút Simulation Environment trong thanh button bar

Khi ta vào môi trường Simulation Environment, cửa sổ ban đầu xuất hiện thì phụ thuộc vào cách cài đặt preference hiện hành đối với Initial Build Home View

Có ba cửa sổ ban đầu, là PFD, Workbook and Summary Bất kỳ từng cửa sổ hoặc tất cả các cửa sổ này có thể được hiển thị tại một thời điểm bất

kỳ; tuy nhiên, khi ta vào môi trường Simulation Environment lần đầu tiên,

chỉ một cửa sổ sẽ được hiển thị

Đối với thí dụ này, cửa sổ chủ ban đầu initial Home View là PFD (cài đặt mặc định của HYSYS)

a

Môi trường mô phỏng & PFD

Ta sẽ lưu ý một số điều về môi trường Main Simulation Environment

Ở góc phía trên bên phải, Environment đã thay đổi từ Basis sang Case

(Main) Bây giờ, một số các mục mới xuất hiện trên Menu và thanh Button Bar, và PFD và Object Palette nằm trên Desktop

PFD là biểu diễn đồ họa cho hình dáng (topology) của flowsheet đối với một trường hợp mô phỏng Cửa sổ PFD trình bày các thiết bị và các dòng và các kết nối giữa các đối tượng này Ta cũng có tùy chọn để gắn kết các bảng thông tin hay ghi chú vào PFD Theo mặc định, cửa sổ này chỉ có một thẻ tab duy nhất Nếu ta muốn, ta có thể thêm các trang PFD bổ sung vào cửa sổ này để tập trung vào các khu vực quan tâm khác nhau

Bảng đối tượng - Object Palette: Là một bảng nút di động (floating palette

of buttons), có thể được sử dụng để thêm các dòng và các thiết bị

Ta có thể chuyển đổi bảng này giữa hai trạng thái mở hay đóng bằng cách ấn phím

<F4>, hay bằng cách chọn Open/Close Object Palette trong Flowsheet menu

Lưu trữ trường hợp mô phỏng

27 Để lưu trữ trường hợp mô phỏng này, hãy thực hiện một trong các mục sau:

(a) Nhấn nút Save trên thanh button bar

(b) Chọn Save trên File menu

Để mở một trường hợp mô phỏng

đã có, hãy thực hiện một trong

các mục sau:

(a) Aán nút Open Case

(b) Chọn Open Case

trên File menu

Một cửa sổ tương tự với cửa sổ

trên H 16 sẽ xuất hiện

Mô tả quá trình (H 1)

Dòng nhập liệu hỗn hợp đi vào thiết bị phân tách đầu vào (inlet separator), để loại bỏ các chất lỏng tự do

Dòng khí ra khỏi đỉnh của SEPARATOR được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng khí/khí, ở đây nó được làm nguội sơ bộ bằng khí đã làm lạnh Tiếp theo, khí đã làm nguội được cấp vào thiết bị làm mát chiller, ở đây quá trình làm nguội tiếp theo được hoàn tất thông qua việc trao đổi với propane bay hơi (biểu thị bởi dòng C3Duty)

Trong thiết bị làm mát chiller, mà thiết bị này sẽ được mô phỏng đơn giản là một thiết bị làm nguội COOLER, một số lượng các hydrocarbons nặng hơn sẽ ngưng tụ vừa đủ sao cho khí thành phẩm (sales gas) sau cùng đáp ứng thông số điểm sương trong đường ống Tiếp theo, dòng lạnh được phân tách trong thiết bị phân tách nhiệt độ thấp low-temperature separator (LTS) Dòng khí lạnh, khô được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng khí/khí và sau đó trở thành khí thành phẩm, trong khi các chất lỏng ngưng tụ được trộn với các chất lỏng tự do từ thiết bị phân tách đầu vào Các chất lỏng này được xử lý trong tháp khử propan (depropanizer column) để sản xuất

ra sản phẩm đáy có hàm lượng propan thấp

Mô tả quá trình

Trong thí dụ này, ba thiết bị logic sẽ được cài đặt để thực hiện một số chức năng mà các thiết bị vật lý tiêu chuẩn không xử lý được:

BALANCE: Sao chép thành phần của dòng thành phẩm SalesGas, để tính toán nhiệt độ đọng sương tại áp suất của đường ống

ADJUST: Để xác định nhiệt độ cần thiết đối với LTS mà nó cho ra một điểm đọng sương đã thiết lập (specified) đối với dòng thành phẩm SalesGas

HYSYS SPREADSHEET: Để tính toán giá trị nhiệt dung thực (net heating value) của dòng thành phẩm SalesGas

Thiết bị BALANCE sẽ được cài đặt trong thí dụ chính

Trong phần nghiên cứu, các thiết bị ADJUST và SPREADSHEET sẽ được cài đặt để khảo sát hiệu ứng về nhiệt độ của LTS vào giá trị nhiệt dung khí thành phẩm

Sử dụng sổ Workbook và PFD

Hai công cụ xây dựng cơ bản, sổ Workbook và sơ đồ PFD, sẽ được sử dụng để cài đặt các dòng và thiết bị và khảo sát kết quả trong quá trình tiến hành mô phỏng

- Sổ Workbook sẽ được sử dụng để xây dựng phần đầu của flowsheet, bắt đầu từ các dòng nhập liệu, cho đến và kể cả thiết bị trao đổi nhiệt dạng khí/khí

- Sơ đồ PFD sẽ được sử dụng để cài đặt phần thiết bị còn lại, bắt đầu từ thiết bị làm mát chiller, cho đến tháp

Lưu ý:

Sổ Workbook hiển thị thông tin về các dòng và thiết bị dưới dạng bảng

Sơ đồ PFD là một biểu diễn đồ họa của flowsheet

Sử dụng sổ Workbook: Nhấn nút Workbook trên thanh button bar để chắc chắn rằng sổ Workbook đã được chọn

Cài đặt các dòng nhập liệu

Nói chung, bước đầu tiên khi ta vào môi trường Simulation là cài đặt một hay nhiều dòng nhập liệu Để tạo một dòng mới:

30 Nhập tên dòng mới Feed 1 vào ô có nhãn **New** trong thẻ tab

Material Streams của sổ Workbook

31 Nhấn Enter Sổ Workbook sẽ xuất hiện như H 17

Bước tiếp theo là xác định

các điều kiện nhập liệu,

trong trường hợp này là 60oF

và 600 psia

Để ý rằng khi ta ấnEnter sau

khi nhập tên dòng, HYSYS

tự động chuyển ô hoạt động

xuống dưới một ô, tức là ô

Vapour Fraction

Nhiệt độ của dòng

32 Di chuyển đến ô Temperature đối với Feed 1 bắng cách click vào ô này (H 18)

33 Nhập 60 vào ô Temperature, và lưu ý rằng dữ liệu nhập này được lặp lại ở thanh Edit Bar trên đỉnh của cửa sổ

Trong hộp thứ nguyên, HYSYS hiển thị thứ nguyên mặc định đối với nhiệt độ, trong trường hợp này là độ F

34 Bởi vì đây là thứ nguyên phù hợp, ấn phím Enter hay nút Accept

Aùp suất của dòng

Bây giờ vị trí hoạt động sẽ phải là ô Pressure đối với Feed 1 Giả thiết rằng

ta biết áp suất của dòng ở một thứ nguyên khác với thứ nguyên mặc định

psia, và ta không thể truy cập nhanh hệ số chuyển đổi HYSYS sẽ chấp nhận dữ liệu nhập ở một thứ nguyên bất kỳ khác, và tự động chuyển đổi sang thứ nguyên mặc định Thí dụ, áp suất của Feed 1 là 41.37 bar và để nhập áp suất này:

35 Nhập 41.37

36 Nhấn <Space> (H 19)

37 Hộp thứ nguyên sẽ

chuyển sang trạng thái hoạt

động

Bây giờ HYSYS sẽ làm phù

hợp dữ liệu nhập để xác định thứ nguyên theo sự lựa chọn của chúng ta

38 Bắt đầu bằng cách nhập bar Danh mục rơi của thứ nguyên sẽ mở và cuốn đến (các) thứ nguyên phù hợp tốt nhất với dữ liệu nhập

39 Một khi bar đã được đánh dấu sáng, nhấn phím Enter hay nút Accept Để ý rằng việc chuyển đổi đến thứ nguyên mặc định, psia sẽ tự động diễn ra

Lưu lượng của dòng; Nhập dữ liệu về thành phần

Bây giờ, ô Molar Flow đối với Feed 1 phải là vị trí hoạt động trong sổ

Workbook Bước kế tiếp là nhập lưu lượng của dòng, 6 MMSDFD Vì thứ nguyên mặc định của Molar Flow đối với tập thứ nguyên là MMSCFD, nên đơn giản chỉ cần nhập 6 kèm theo là <Enter>

Bây giờ các điều kiện của dòng đã

được xác lập, bước kế tiếp là nhập

thành phần :

40 Di chuyển đến thẻ tab

Compositions trong sổ Workbook bằng

cách click vào thẻ này

Các cấu tử được liệt kê theo Mole

Fraction một cách mặc định (H 20)

41 Di chuyển đến ô nhập dữ liệu đối

với cấu tử thứ nhất, Nitrogen

42 Nhập .01 đối với phần mol

của Nitrogen, và ấn <Enter> HYSYS

sẽ hiển thị cửa sổ Input Composition for Stream, cho phép ta hoàn tất việc nhập dữ liệu về thành phần

Nhập dữ liệu về thành phần

Cửa sổ Input Composition for Stream là cửa sổ dạng modal, được thể hiện với đường biên dày và không có các nút Minimize/Maximize ở góc phía trên bên phải Khi cửa sổ dạng modal xuất hiện, ta không thể di chuyển ra bên ngoài cửa sổ này cho đến khi ta kết thúc nó, bằng cách nhấn nút Cancel, OK hay Close

43 Di chuyển đến ô nhập dữ liệu đối với CO2, nhập .01 và nhấn Enter

44 Tiếp tục nhập các số liệu về phần

như H 21 Khi ta đã nhập các

số liệu về phần mol của mỗi cấu

tử, giá trị tổng nằm ở phần dưới của cửa

sổ sẽ bằng 1.00000

45 Nhấn nút OK, và HYSYS sẽ chấp

nhận thành phần này Bây giờ, dòng đã

hoàn toàn xác định, do đó HYSYS sẽ

tính toán cân bằng (flash) dòng theo

điều kiện đã cho để xác định các tính

chất còn lại của dòng

Nhập dữ liệu về thành phần

Trở về thẻ tab Material Streams trong sổ Workbook bằng cách click vào thẻ này, hay bằng cách nhấn Ctrl_Shift_P Tính chất của dòng Feed 1 được trình bày dưới đây (H 22) Lưu ý rằng các giá trị do chúng ta thiết lập thì có màu khác (màu xanh) so với các giá trị tính toán (đen)

Nếu ta muốn xóa một dòng, hãy di chuyển đến ô Name đối với dòng đó, rồi nhấn

Delete HYSYS sẽ yêu cầu xác nhận hành động này