s3-3-unit-operation-1

Pumpsthuộc vào tham số được khai báo ban đầu sẽ tính toán nhiệt độ, áp suất chưa biết, hoặc công suất của bơm Thiết lập được bơm trong Hysys để mô phỏng các quá trình bơm Kết nối các dòn

Session 3.3

Aspen Hysys

RXN,

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

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

Phương pháp Thực hiện

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

Cách đưa các thiết bị vào

trong PFD

Cách 2 UnitOps (F12)

Cách 1 Object Palette (F4)

Cách đưa các thiết bị vào

trong PFD

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

3.3.1 Pumps

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

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

Pumps - Nguyên lý tính toán

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

Power ideal  ( out  in ) 

Re

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

hiệu suất bơm:

%

100 Re

quired Power

Efficiency

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

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

Pumps – Example

Dòng Feed:

Pumps – Example

Thiết lập pump với các thông số sau:

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.

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

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

Compressor/Expander – Nguyên lý

Hiệu suất

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:

Biết Flow rate và efficiency

HYSYS nội suy từ biểu đồ xác lập:

operating speed head

 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:

 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

Compressor/Expander – Design

 Dòng nguyên liệu

Compressor/Expander – Example

 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

 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

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.

Biểu tượng Cooler Biểu tượng Heater

Heater and Cooler – Nguyên lý

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

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

Heater and Cooler – Example

Worksheet [Conditions]

Worksheet [Composition]

Heater and Cooler – Example

 Kết quả

3.3.4 Shortcut distillation

Mục đích: xác định nhanh số đĩa lý thuyết tối ưu ứng với tỷ số hồi

lưu của tháp

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

Tên dòng (Name)

Feed

Temperature

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

Dòng nguyên liệu được thêm vào với số liệu sau

Shortcut distillation

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

Shortcut distillation

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

Shortcut distillation

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

Shortcut distillation

Số liệu khảo sát thể hiện dưới dạng bảng:

Shortcut distillation

Số liệu khảo sát thể hiện dưới dạng đồ thị:

Shortcut distillation

Đồ thị thu được khi xử lý số liệu thu được từ Hysys

là 28 đĩa + Đĩa nạp liệu tối ưu: đĩa

số 4

Others Modules

Mixers/Tees Recycle operations Splitters

Learning outcome in Session 3.3

 Thành thạo các thao tác với Hysys

 Cách thêm một số các Unit để phục vụ cho các bài toán (đưa các thông số, kết nối với dòng, )

 Hiểu được mục đích, cách thức hoạt động của một số các thiết bị Ôn lại kiến thức của môn thiết bị phản ứng và môn Thiết bị trong công nghệ Lọc dầu