Vì vậy tuỳ theo trường hợp mà sẽ tối ưu hàm mục tiêu đến giá trị cực đại hoặc cực tiểu • Biến sẽ thay đổi giá trị trong một khoảng nào đó giữa Minimum Value và Maximum Value để hàm mụ
Trang 18.5 Bài toán 5: Xác định đĩa nạp liệu tối ưu cho tháp tách
propane bằng công cụ Optimiser
8.5.1 Bài toán
Tính cho tháp Depropanizer với các dữ liệu ban đầu như sau :
• Nguyên liệu :
- năng suất : 400 tấn/ngày
- P = 18 bar
- có thành phần 40% hơi gồm : 26% khối lượng propane và 74 % khối lượng
butane
Trang 2- áp suất bình tách : 16,2 bar
• Chỉ tiêu chất lượng sau :
- sản phẩm đỉnh : có 0,5% khối lượng C4
- sản phẩm đáy : có 0,5% khối lượng C3
⇒ Hãy xác định đĩa nạp liệu tối ưu để năng suất của thiết bị đun sôi lại là bé nhất
8.5.2 Sử dụng công cụ Optimiser
• Optimiser là một công cụ rất tiện ích của PRO/II nhằm cực đại hoặc cực tiểu hóa
một hàm mục tiêu nào đó bằng cách thay đổi giá trị của một biến nào đó trong số
các tiêu chuẩn đưa ra
• Hàm mục tiêu có thể là năng suất, công suất hoặc hàm kinh tế như hàm giá cả hoặc
hàm chi phí Vì vậy tuỳ theo trường hợp mà sẽ tối ưu hàm mục tiêu đến giá trị cực
đại hoặc cực tiểu
• Biến sẽ thay đổi giá trị trong một khoảng nào đó (giữa Minimum Value và
Maximum Value) để hàm mục tiêu đạt đến giá trị cực đại hoặc cực tiểu
Trang 38.5.3 Giải quyết bài toán
• Chúng ta sẽ tiến hành mô phỏng bài toán như bài toán trước, sau đó sẽ cài đặt thêm
thiết bị Optimiser OP1 cho tháp ⇒ OP1 được viền đỏ
• Double-click vào OP1 ⇒ hiển thị cửa sổ PRO/II - Optimiser
• Ở mục Description nhập tên OPTIMISER
• Gọi công cụ Optimiser với:
o Hàm mục tiêu: Năng suất của thiết bị đun sôi lại
o Loại bài toán: Cực tiểu (minimize)
o Biến: Vị trí đĩa nạp liệu, biến thiên từ đĩa thứ 2 đến đĩa thứ 21
• Ở mục Objective ⇒ Chọn Minimize
• Ở mục Objective Function ⇒ Nhắp chọn Parameter ⇒ hiển thị cửa sổ
Parameter ⇒ Ở mục Stream/Units ⇒ Chọn Column ⇒ Nhắp chọn Parameter
⇒ hiển thị cửa sổ Parameter Selection ⇒ Ở mục Parameter chọn Heat Duty ⇒
Ở mục Heater chọn Reboiler ⇒ OK : trở về cửa sổ Parameter ⇒ OK : trở về
cửa sổ PRO/II - Optimiser
• Ở mục Variables ⇒ Nhắp chọn Parameter ⇒ hiển thị cửa sổ Parameter ⇒ Ở
mục Stream/Units ⇒ Chọn Column ⇒ Nhắp chọn Parameter ⇒ hiển thị cửa sổ
Parameter Selection ⇒ Ở mục Parameter chọn Tray Location ⇒ Ở mục Tray
Location chọn Feed ⇒ Ở mục Feed Stream chọn S1 ⇒ OK : trở về cửa sổ
Parameter ⇒ OK : trở về cửa sổ PRO/II - Optimiser
• Tiếp tục ở mục Variables ⇒ nhập giá trị 2 cho mục Minimum Value và giá trị 22
cho mục Maximum Value ⇒ nhắp OK : hoàn thành việc nhập dữ liệu cho OP1
Trang 48.5.4 Tiến hành mô phỏng và xem kết quả
8.6 Bài toán 6: Xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu và chỉ số
hồi lưu tối thiểu cho tháp tách propane bằng phương
pháp shortcut
8.6.1 Bài toán
Tính cho tháp Depropanizer với các dữ liệu ban đầu như sau :
• Nguyên liệu :
- năng suất : 400 tấn/ngày
- P = 18 bar
- có thành phần 40% hơi gồm : 26% khối lượng propane và 74 % khối lượng
butane
• Tháp :
- áp suất đỉnh : 16,5 bar
- trở lực : 10 mbar/đĩa lý thuyết
Trang 5- thiết bị ngưng tụ hoàn toàn
- áp suất bình tách : 16,2 bar
• Chỉ tiêu chất lượng sau :
- sản phẩm đỉnh : có 0,5% khối lượng C4
- sản phẩm đáy : có 0,5% khối lượng C3
⇒ Hãy xác định :
- Số đĩa lý thuyết tối thiểu?
- Chỉ số hồi lưu tối thiểu?
Trang 68.6.2 Tiến hành mô phỏng và xem kết quả
$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 7.0>
$ Generated on: Mon Aug 15 18:33:48 2005
TITLE
DIMENSION METRIC, PRES=BAR, TIME=DAY, STDTEMP=0, STDPRES=1.01325
SEQUENCE SIMSCI
CALCULATION RVPBASIS=APIN, TVP=37.778
COMPONENT DATA
LIBID 1,PROPANE/2,BUTANE, BANK=PROCESS,SIMSCI
THERMODYNAMIC DATA
METHOD SYSTEM=GS, SET=GS01, DEFAULT
STREAM DATA
PROPERTY STREAM=S1, PRESSURE=18, PHASE=M, LFRACTION(WT)=0.6, &
RATE(WT)=400000, COMPOSITION(M)=1,26/2,74
UNIT OPERATIONS
SHORTCUT UID=SCD1
FEED S1
PRODUCT STREAM=S2, RATE(WT)=1E5, PHASE=L, PRESSURE=16.2
PRODUCT STREAM=S3, PHASE=L, DP=0
CONDENSER TYPE=BUBB
EVALUATE MODEL=CONV, TRIAL=50, KEYLIGHT=1, KEYHEAVY=2, RRMIN=2
FINDEX 2
SPEC STREAM=S2,PCT(WT), COMP=2,WET, VALUE=0.5
SPEC STREAM=S3,PCT(WT), COMP=1,WET, VALUE=0.5
END
Trang 7SIMULATION SCIENCES INC R PAGE H-1
PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6
PROBLEM CALCULATION
HISTORY 08/15/05
==============================================================================
*** PROBLEM SOLUTION BEGINS
FEED FLASH COMPLETE
UNIT 1 SOLVED - 'SCD1 '
*** PROBLEM SOLUTION REACHED
*** THIS RUN USED 20.71 PRO/II SIMULATION UNITS
*** RUN STATISTICS
STARTED 18:33:32 08/15/05 NO ERRORS
FINISHED 18:33:33 08/15/05 NO WARNINGS
RUN TIMES NO MESSAGES
INTERACTIVE 0 MIN, 0.00 SEC
CALCULATIONS 0 MIN, 0.12 SEC
TOTAL 0 MIN, 0.12 SEC
Trang 8SIMULATION SCIENCES INC R PAGE I-1
PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6
PROBLEM OUTPUT
INDEX 08/15/05
==============================================================================
PAGE CONTENTS
- -
1 COMPONENT DATA
2 CALCULATION SEQUENCE AND RECYCLES
SHORTCUT COLUMN SUMMARY
3 UNIT 1, 'SCD1'
4 STREAM MOLAR COMPONENT RATES
5 STREAM SUMMARY
Trang 9SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-1
PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6
PROBLEM OUTPUT
COMPONENT DATA 08/15/05
==============================================================================
COMPONENT COMP TYPE PHASE MOL WEIGHT DENSITY
KG/M3
- - - - -
1 PROPANE LIBRARY VAP/LIQ 44.097 507.199
2 BUTANE LIBRARY VAP/LIQ 58.124 583.824
COMPONENT NBP CRIT TEMP CRIT PRES CRIT VOLM
C C BAR M3/KG-MOL
- - - - -
1 PROPANE -42.070 96.670 42.496 0.2030
2 BUTANE -0.500 152.000 37.997 0.2550
COMPONENT ACEN FACT HEAT FORM G FORM
KCAL/KG-MOL KCAL/KG-MOL
- - - -
1 PROPANE 0.15290 -24805.58 -5633.13
2 BUTANE 0.20130 -30040.13 -3982.90
Trang 10SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-2
PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6
PROBLEM OUTPUT
CALCULATION SEQUENCE AND RECYCLES 08/15/05
==============================================================================
CALCULATION SEQUENCE
SEQ UNIT ID UNIT TYPE
- - -
1 SCD1 SHORTCUT
Trang 11SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-3
PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6
PROBLEM OUTPUT
SHORTCUT COLUMN SUMMARY 08/15/05
==============================================================================
UNIT 1, 'SCD1'
FEEDS
STREAM PHASE
- -
S1 MIXED
PRODUCTS
- TOTAL STREAM RATES -
MOLES WEIGHT LIQUID VOL NORM VAPOR(1) NUM
STREAM + PHASE KG-MOL/DAY KG/DAY M3/DAY M3/DAY SECTION TRAYS
- - - - - - - - -
S2 L 1880.26 83014.05 163.56 42144.15 1 13.60
S3 L 5462.28 316985.62 543.36 122431.59
TOTALS 7342.54 399999.66 706.92 164575.74 13.60
SPECIFICATIONS
PARAMETER COMP SPECIFICATION SPECIFIED CALCULATED
TYPE NUM TYPE VALUE VALUE
- - - - -
STRM S2 2 WT PERCENT 5.000E-01 5.001E-01
STRM S3 1 WT PERCENT 5.000E-01 5.000E-01
SUMMARY OF UNDERWOOD CALCULATIONS
MINIMUM REFLUX RATIO 3.95841
FEED CONDITION Q 0.59108
FENSKE MINIMUM TRAYS 13.60067
OPERATING REFLUX RATIO 2.00 * R-MINIMUM
TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M*KCAL/DAY
TRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER
- - - - - -
23 15 1.500 1.657 5.938 -3.924E+01 2.891E+01
21 14 1.750 1.526 6.927 -4.484E+01 3.450E+01
20 13 2.000 1.437 7.917 -5.044E+01 4.010E+01
19 12 2.250 1.372 8.906 -5.604E+01 4.570E+01
Trang 12SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-4
PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6
PROBLEM OUTPUT
STREAM MOLAR COMPONENT RATES 08/15/05
==============================================================================
STREAM ID S1 S2 S3
NAME
PHASE MIXED LIQUID LIQUID
FLUID RATES, KG-MOL/DAY
1 PROPANE 1909.0616 1873.1184 35.9433
2 BUTANE 5433.4831 7.1424 5426.3407
TOTAL RATE, KG-MOL/DAY 7342.5447 1880.2608 5462.2839
TEMPERATURE, C 92.8478 47.4612 101.2441
PRESSURE, BAR 18.0000 16.2000 16.2000
ENTHALPY, M*KCAL/DAY 33.5076 2.6303 20.5389
MOLECULAR WEIGHT 54.4770 44.1503 58.0317
MOLE FRAC VAPOR 0.4089 0.0000 0.0000
MOLE FRAC LIQUID 0.5911 1.0000 1.0000
Trang 13SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-5
PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6
PROBLEM OUTPUT
STREAM SUMMARY 08/15/05
==============================================================================
STREAM ID S1 S2 S3
NAME
PHASE MIXED LIQUID LIQUID
- TOTAL STREAM -
RATE, KG-MOL/DAY 7342.545 1880.261 5462.284
K*KG/DAY 400.000 83.014 316.986
STD LIQ RATE, M3/DAY 706.922 163.564 543.358
TEMPERATURE, C 92.848 47.461 101.244
PRESSURE, BAR 18.000 16.200 16.200
MOLECULAR WEIGHT 54.477 44.150 58.032
ENTHALPY, M*KCAL/DAY 33.508 2.630 20.539
KCAL/KG 83.768 31.685 64.794
MOLE FRACTION LIQUID 0.5911 1.0000 1.0000
REDUCED TEMP (KAYS RULE) 0.8910 0.8664 0.8814
PRES (KAYS RULE) 0.4596 0.3814 0.4260
ACENTRIC FACTOR 0.1887 0.1531 0.2010
WATSON K (UOPK) 13.751 14.697 13.503
STD LIQ DENSITY, KG/M3 565.833 507.533 583.383
SPECIFIC GRAVITY 0.5664 0.5080 0.5840
API GRAVITY 118.327 147.025 110.812
- VAPOR -
RATE, KG-MOL/DAY 3002.440 N/A N/A
K*KG/DAY 160.000 N/A N/A
K*M3/DAY 3.682 N/A N/A
NORM VAP RATE(1), K*M3/DAY 67.297 N/A N/A
SPECIFIC GRAVITY (AIR=1.0) 1.840 N/A N/A
MOLECULAR WEIGHT 53.290 N/A N/A
ENTHALPY, KCAL/KG 119.965 N/A N/A
CP, KCAL/KG-C 0.605 N/A N/A
DENSITY, KG/K*M3 43449.017 N/A N/A
Z (FROM DENSITY) 0.7255 N/A N/A
- LIQUID -
RATE, KG-MOL/DAY 4340.105 1880.261 5462.284
K*KG/DAY 240.000 83.014 316.986
M3/DAY 525.734 182.536 687.057
GAL/MIN 96.447 33.487 126.042
STD LIQ RATE, M3/DAY 421.060 163.564 543.358
SPECIFIC GRAVITY (H2O=1.0) 0.5706 0.5080 0.5840
MOLECULAR WEIGHT 55.298 44.150 58.032
ENTHALPY, KCAL/KG 59.637 31.685 64.794
CP, KCAL/KG-C 0.712 0.715 0.715
DENSITY, KG/M3 456.504 454.782 461.367
Z (FROM DENSITY) 0.0717 0.0590 0.0655
(1) NORMAL VAPOR VOLUME IS 22.414 M3/KG-MOLE (0 C AND 1 ATM)