Microsoft powerpoint 3 unit operation compatibility mode

Object Palette F4 Cách đưa các thiết bị vào trong PFD “We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear; Kết nối dòng với các thiết bị

Session 3.3 Aspen Hysys -Unit Operation

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Revise

 Cách thiết lập một quá trình mô phỏng?

Thu thập dữ liệu -> Lựa chọn sơ đồ công nghệ -> Chọn phần mềm mô phỏng -> Tiến hành mô phỏng -> Phân tích kết quả ->

Kết luận

 Tiến hành mô phỏng trên Aspen Hysys

• Basis Manager: component, FP, hypothetical, RXN,

+ Thêm dòng vật chất (tính toán flash, sử dụng utilities, in báo cáo stream và workbook)

“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”

Unit operation

Physical Reactors (General, CSTR, PFR)

Movers (Pump, Compressor, Expander, Valve)

Mixer Splitter (Tee)

Exchangers (Air Cooler, Heater/Cooler, Heat

Exchanger, S&T LNG) Flash Drums (2-phase (VL), 3-phase (VLL)) Separators (Component Splitter, Distiller, Absorber, CycloneCyclone, Gas filterfilter, Extractor) Pipe segment

Tank FurnaceF Air Cooler

Logical Set

Adjust Recycle Balance Spreadsheet

PID Controller

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Sử dụng thanh menu

Từ mục Flowsheet trên thanh menu, lựa chọn “Add Operation”

Hoặc ấn F12.

Cửa sổ “UnitOps” sẽ xuất hiện.

Sử dụng Workbook Mở Workbook và chuyển đến mục “UnitOps”, sau đó

kích vào nút “Add UnitOp”.

Cửa sổ “UnitOps” sẽ xuất hiện.

Sử dụng bảng nổi Từ mục FlowSheet trên thanh menu, lựa chọn “Open

Object Palette”, hoặc ấn F4 Kích đúp vào biểu tượng

của thiết bị mà chúng ta muốn nhập.

Sử dụng bảng nổi kết hợp với sơ đồ

trên màn hình

Sử dụng chuột phải, kéo và thả biểu tượng từ bảng nổi

vào sơ đồ trên màn hình.

Cách đưa các thiết bị vào trong PFD

“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”

Cách 3 UnitOps (F12)

Cách 1 Object Palette (F4)

Cách đưa các thiết bị vào trong PFD

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Kết nối dòng với các thiết bị

 Open unit operation window

 Choose stream to connect from Inlet and Outlet drop down menus

 Some unit operations require energy streams as well

 If the name of a stream that does not exist is entered manually, HYSYS will create that stream

“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”

3.3.1 Pumps

 Mục đích: để tăng áp suất của dòng lỏng vào Tùy

thuộc vào tham số được khai báo ban đầu sẽ tính toán nhiệt độ, áp suất chưa biết, hoặc công suất của bơm

 Mục tiêu:

Thiết lập được bơm trong Hysys để mô phỏng các quá trình bơm

Kết nối các dòng với thiết bị Xác định công suất của bơm và nhiệt độ dòng ra

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Pumps - Nguyên lý tính toán

 Các tính toán được dựa trên phương trình chuẩn cho công suất, sử dụng độ tăng áp, tốc độ và cường độ dòng chảy:

Trong đó: P out = áp suất dòng ra

P in = áp suất dòng vào bơm

Density Liquid

Rate Flow P

P quired

Re

Công suất cần thiết thực tế của máy bơm được xác định theo hiệu suất bơm:

% 100 Re

Re

actual

ideal quired Power

quired Power

Efficiency

Khi hiệu suất nhỏ hơn 100%, năng lượng dư sẽ được dùng để tăng nhiệt độ của dòng ra.

“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”

Pumps - Nguyên lý tính toán

Kết hợp những phương trình trên, sẽ được công suất cần thiết thực tế của máy bơm:

(%)

% 100 )

( Re

Efficiency Density

Liquid

Rate Flow P

P quired

×

×

×

−

=

Nếu như dòng nguyên liệu đã được xác định đầy đủ, chỉ cần cung cấp

hai trong những biến sau để Pump có thể tính toán tất cả các biến chưa

biết:

Áp suất dòng ra hoặc sự giảm áp suất Hiệu suất

Năng lượng bơm

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Pumps - Design

Pumps can be specified in two ways:

◦ If inlet and outlet streams connected to a pump are fully specified, then nothing needs

to be specified in the pump unit operation

◦ If outlet pressure is not specified, then a pressure differential across the pump, or a duty must be specified

“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”

Pumps – Example

Dòng Feed:

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Pumps – Example

Thiết lập pump với các thông số sau:

“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”

Pumps – Example

Kết quả

Chú ý rằng nếu như bạn không

chọn ô On Pump Switch, trạng thái của dòng Feed sẽ được chuyển thẳng sang Outlet.

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

3.3.2 Compressor/Expander

 Mục đích:

• Máy nén (Compressor) là thiết bị dùng để tăng áp suất dòng khí

vào Phụ thuộc các thông tin được cho trước, máy nén sẽ tính toán các tính chất khác của dòng (như áp suất hay nhiệt độ) hoặc hiệu suất nén.

• Tuốc bin giãn nở khí (Expander) là thiết bị được sử dụng để làm

giảm áp của dòng khí vào có áp suất cao để tạo ra dòng ra với

áp suất thấp và vận tốc nhanh Quá trình giãn nở bao gồm quá trình chuyển nội năng của khí sang động năng và cuối cùng là sang công có ích.

 Mục tiêu: Sau khi học xong người sử dụng có thể:

• Thao tác với Compressor/Expander trong Hysys để mô phỏng quá trình chế biến khí

• Xác định công suất của Compressor/Expander và nhiệt độ đầu

ra của dòng

“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”

Compressor/Expander

– Nguyên lý

Đối với máy nén, hiệu suất đẳng entropy được tính bằng tỷ số của năng lượng đẳng entropy yêu cầu cho quá trình nén với năng lượng yêu cầu thực tế

Đối với thiết bị Expander, hiệu suất được cho là tỷ số của năng lượng thực tế được tạo ra trong quá trình giãn với năng lượng tạo ra trong một quá trình giãn đẳng entropy

Power Required actual = Heat Flow outlet – Heat Flow inlet

Power Produced actual = Heat Flow outlet – Heat Flow inlet

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Compressor/Expander –

Nguyên lý

Hiệu suất

“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”

Compressor/Expander – Các hướng giải quyết

Không dùng đồ thị Dùng đồ thị

Biết Flow rate và Inlet Pressure Khai báo Outlet Pressure Khai báo Adiabatic or Polytropic efficiency

(Hiệu suất của chế độ Đoạn nhiệt hoặc Đa biến)

 HYSYS sẽ tính toán được:

Required Energy Outlet temperature Other efficiency

Biết Flow rate và Inlet pressure Khai báo Operating speed

HYSYS sử dụng biểu đồ

Xác lập Efficiency Xác lập Head

 HYSYS tính toán:

outlet pressure, outlet temperature, applied duty

Biết Flow rate và Inlet Pressure Khai báo Efficiency and Duty

(Hiệu suất và Năng suất)

 HYSYS sẽ tính toán:

Outlet pressure Outlet temperature Other efficiency

Biết Flow rate và efficiency

HYSYS nội suy từ biểu đồ xác lập:

operating speed head

HYSYS tính toán:

outlet pressure outlet temperature applied duty

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

 Mục Connection tương tự như với máy pump

 Parameters Page

Compressor/Expander –

Design

Nếu không sử dụng các đồ thị, cung cấp bốn trong số các biến số sau,

và giá trị thứ 5 sẽ được tính toán, theo công suất:

•Nhiệt độ dòng vào

•Áp suất dòng vào

•Nhiệt độ dòng ra

•Áp suất dòng ra

•Hiệu suất

“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”

 Tab Rating

Tab Rating bao gồm 4 trang: Đồ thị (Curves), Giới hạn dòng (Flow Limits), Nozzles, và Inertia.

Curves Page

1. Chọn hộp Enable Curves.

2. Lựa chọn hiệu suất đoạn nhiệt hay đa biến, sử dụng phím tương ứng Đây là cơ sở xác định giá trị hiệu suất dòng vào.

3. Bấm vào phím Add Curve để vào giao diện Curve.

4. Trên giao diện hiển thị Curve, bạn có thể nhập các điểm dữ kiện Flow, Head và %Efficiency, cũng như giá trị Speed cho một đồ thị đơn.

5. Với mỗi đồ thị thêm vào, thao tác lại bước 3 và 4.

Loại hiệu suất phải thống nhất với tất cả đồ thị đưa vào.

Compressor/Expander –

Design

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

 Dòng nguyên liệu

Compressor/Expander –

Example

“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”

 Thiết lập Máy nén

Compressor/Expander –

Example

1 Trên trang Parameter, xóa giá trị Adiabatic Efficiency mặc định Cả hiệu suất đoạn nhiệt và đa biến nên để trống để tránh lỗi không đồng nhất hoặc cung cấp thừa đặc tính cho máy nén.

2 Vào tab Rating, và mở trang Curves.

3 Chắc chắn rằng phím đoạn nhiệt

(Adiabatic) trong nhóm Efficiency đã

được chọn.

4 Chọn hộp Enable Curves, và bấm vào phím Add Curve.

5 Hoàn thành thiết lập đồ thị như trong giao diện sau.

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

 Các điều kiện của dòng ra có thể được xem ở tab Performance

của bảng hiển thị tính chất Compressor và được biểu diễn như ở

bảng dưới đây:

Compressor/Expander –

Example

“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”

3.3.3 Heater and Cooler

 Là thiết bị trao đổi nhiệt một chiều Dòng vào được làm lạnh hoặc gia nhiệt để đạt được điều kiện yêu cầu dòng ra Dòng năng lượng hấp thụ (hoặc cung cấp) do chênh lệch Enthalpy giữa hai dòng Công cụ mô phỏng này hữu ích khi chỉ quan tâm tới dòng năng lượng yêu cầu bao nhiêu để làm lạnh hoặc gia nhiệt dòng quá trình, mà không quan tâm đến điều kiện khác.

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Heater and Cooler –

Nguyên lý

 Cooler và Heater sử dụng cùng một phương trình cơ sở Sự khác nhau theo quy ước về dấu Xác định rõ dòng năng lượng tuyệt đối của các dòng và Hysys sẽ thêm các giá trị sau:

- Với Cooler, Enthalpy và dòng nhiệt năng bị trừ từ dòng vào:

Heat Flow inlet - Duty cooler = Heat Flow outlet

- Với Heater, dòng nhiệt năng được cộng vào:

Heat Flow inlet + Duty cooler = Heat Flow outlet

“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”

Heater and Cooler –

Design

Like pumps, heaters and coolers can be specified in two ways

◦ If both the inlet and outlet streams are fully specified, then nothing needs to be specified in the pump unit operation

◦ If the outlet stream is underspecified, then the heater or cooler can be solved by specifying the pressure differential and/or the duty

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Heater and Cooler –

Example

Một dòng khí cần làm lạnh từ nhiệt độ 60ºF tới –105ºF với

độ giảm áp suất 15 psi.

Property Package

Components

Peng Robinson Nitrogen, Carbon Dioxide,

C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, n-C6, n-C7, n-C8

Worksheet [Conditions]

Temperature 60.0000 F Pressure 600.0000 psi Molar Flow 100.0000 lbmole/hr

Worksheet [Composition]

Nitrogen 0.0149 CO2 0.0020 Methane 0.9122 Ethane 0.0496 Propane 0.0148 i-Butane 0.0026 n-Butane 0.0020 i-Pentane 0.0010 n-Pentane 0.0006 n-Hexane 0.0001 n-Heptane 0.0001 n-Octane 0.0001

“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”

Heater and Cooler –

Example

 Kết quả

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

3.3.4 Shortcut distillation Mục đích: xác định nhanh số đĩa lý thuyết tối ưu ứng với tỷ số hồi lưu của

tháp

“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”

Cấu tử (Component) Mole Fraction Ethylene 0.0002 Ethane 0.0002 Propene 0.5734 Propane 0.0246 i-Butane 0.0051 i-Butene 0.0489 1-Butene 0.0235 13-Butadiene 0.1295 n-Butane 0.0032 cis2-Butene 0.0061 tr2-Butene 0.0072 n-Pentane 0.031 n-Hexane 0.028 n-Octane 0.0255 Toluene 0.0936

Tên dòng (Name)

Feed

Temperature ( o C)

83.3 Pressure (bar) 24 Flowrate (kg/h) 24000

Dòng nguyên liệu được thêm vào với số liệu sau

Shortcut distillation

Fluid Package: Peng Robinson

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Trên Connections page của design tab nhập đầy đủ các thông tin cho dòng được kết nối với thiết bị:

Shortcut distillation

“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”

Trên Parameters page của design tab nhập đầy đủ các thông số hoạt động của tháp:

Shortcut distillation

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Sau khi nhập đầy đủ số liệu, Hysys sẽ tính toán, kết quả tính toán được hiện thị trên Performance tab.

Shortcut distillation

“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”

Sử dụng Databook (Ctrl+D) để khảo sát số liệu

1 Thêm các variable: ở đây cần khảo sát tỉ số hồi lưu ngoài (external reflux) và số đĩa thực tế (actual trays)

Khảo sát số liệu

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

1 Chuyển sang thẻ Case Studies>Add

• Chọn External Reflux là Ind (Independent Variable)

• Actual Trays là Dep (Dependent Variable)

2 View>Independent Variable Setup

• Low Bound: 1.1

• High Bound: 2.6

• Step Size: 0.05

3 Start

Khảo sát số liệu

“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”

Số liệu khảo sát thể hiện dưới dạng bảng:

Khảo sát số liệu

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;

Số liệu khảo sát thể hiện dưới dạng đồ thị:

Shortcut distillation