Mô phỏng thiết bị tách khí

Phần mol bay hơi của nguyên liệu trong điều kiện của bình tách?. Thành phần của lỏng và hơi ra khỏi thiết bị tách2. Năng suất nhiệt của thiết bị tách?... SIMULATION SCIENCES INC.?. Từ kế

Trang 1

8.2 Bài toán 2: Mô phỏng thiết bị tách khí - lỏng

8.2.1 Bài toán

Cho vào thiết bị tách khí lỏng một dòng nguyên liệu với các dữ liệu sau:

• Lưu lượng : 100 kmol/h

• t = 300C

• P = 10 bar

• Thành phần hóa học: Méthane : 13 kmol/h

Ethane : 22 kmol/h Propane : 38 kmol/h Butane : 22 kmol/h Pentane : 5 kmol/h Điều kiện làm việc của thiết bị tách: 300C và 7 bar

Hãy xác định:

1 Phần mol bay hơi của nguyên liệu trong điều kiện của bình tách?

2 Thành phần của lỏng và hơi ra khỏi thiết bị tách?

3 Năng suất nhiệt của thiết bị tách?

Trang 2

8.2.2 Kết quả:

$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 7.0>

$ Generated on: Sun Jul 24 18:48:32 2005

TITLE

DIMENSION METRIC, PRES=BAR, STDTEMP=0, STDPRES=1.01325

SEQUENCE SIMSCI

CALCULATION RVPBASIS=APIN, TVP=37.778

COMPONENT DATA

LIBID 1,METHANE/2,ETHANE/3,PROPANE/4,BUTANE/5,PENTANE, &

BANK=PROCESS,SIMSCI

THERMODYNAMIC DATA

METHOD SYSTEM=SRK, ENTHALPY(L)=LK, SET=SRK01, DEFAULT

STREAM DATA

PROPERTY STREAM=S1, TEMPERATURE=30, PRESSURE=10, PHASE=M, &

RATE(M)=100, COMPOSITION(M)=1,13/2,22/3,38/4,22/5,5

UNIT OPERATIONS

FLASH UID=F1

FEED S1

PRODUCT V=S2, W=S3

ISO TEMPERATURE=30, PRESSURE=7

END

Trang 3

SIMULATION SCIENCES INC R PAGE H-1

PROJECT PRO/II VERSION 7.0 ELEC V6.6

PROBLEM CALCULATION

HISTORY 07/24/05

==============================================================================

*** PROBLEM SOLUTION BEGINS

FEED FLASH COMPLETE

UNIT 1 SOLVED - 'F1 '

*** PROBLEM SOLUTION REACHED

*** THIS RUN USED 3.12 PRO/II SIMULATION UNITS

*** RUN STATISTICS

STARTED 18:48:16 07/24/05 NO ERRORS

FINISHED 18:48:16 07/24/05 NO WARNINGS

RUN TIMES NO MESSAGES

INTERACTIVE 0 MIN, 0.00 SEC

CALCULATIONS 0 MIN, 0.19 SEC

TOTAL 0 MIN, 0.19 SEC

Trang 4

SIMULATION SCIENCES INC R PAGE I-1

PROBLEM OUTPUT

INDEX 07/24/05

==============================================================================

PAGE CONTENTS

- -

1 COMPONENT DATA

2 CALCULATION SEQUENCE AND RECYCLES

3 FLASH DRUM SUMMARY

4 STREAM MOLAR COMPONENT RATES

5 STREAM SUMMARY

Trang 5

SIMULATION SCIENCES INC R PAGE P-1

PROBLEM OUTPUT

COMPONENT DATA 07/24/05

==============================================================================

COMPONENT COMP TYPE PHASE MOL WEIGHT DENSITY, KG/M3

- - - - -

1 METHANE LIBRARY VAP/LIQ 16.043 299.704

2 ETHANE LIBRARY VAP/LIQ 30.070 356.049

3 PROPANE LIBRARY VAP/LIQ 44.097 507.199

4 BUTANE LIBRARY VAP/LIQ 58.124 583.824

5 PENTANE LIBRARY VAP/LIQ 72.151 630.378

COMPONENT NBP CRIT TEMP CRIT PRES CRIT VOLM

C C BAR M3/KG-MOL

- - - - -

1 METHANE -161.490 -82.600 46.001 0.0990

2 ETHANE -88.630 32.300 48.839 0.1480

3 PROPANE -42.070 96.670 42.496 0.2030

4 BUTANE -0.500 152.000 37.997 0.2550

5 PENTANE 36.074 196.500 33.691 0.3040

COMPONENT ACEN FACT HEAT FORM G FORM

KCAL/KG-MOL KCAL/KG-MOL

- - - -

1 METHANE 0.01040 -17814.56 -12070.08

2 ETHANE 0.09860 -20066.78 -7672.47

3 PROPANE 0.15290 -24805.58 -5633.13

4 BUTANE 0.20130 -30040.13 -3982.90

5 PENTANE 0.25060 -34982.56 -2040.48

Trang 6

PROBLEM OUTPUT

FLASH DRUM SUMMARY 07/24/05

==============================================================================

FLASH ID F1

NAME

FEEDS S1

PRODUCTS VAPOR S2

LIQUID S3

TEMPERATURE, C 30.000

PRESSURE, BAR 7.000

PRESSURE DROP, BAR 3.000

MOLE FRAC VAPOR 0.94580

MOLE FRAC LIQUID 0.05420

DUTY, M*KCAL/HR 0.09956

FLASH TYPE ISOTHERMAL

Trang 7

PROBLEM OUTPUT

STREAM MOLAR COMPONENT RATES 07/24/05

==============================================================================

STREAM ID S1 S2 S3

NAME

PHASE MIXED VAPOR LIQUID

FLUID RATES, KG-MOL/HR

1 METHANE 13.0000 12.9676 0.0324

2 ETHANE 22.0000 21.7330 0.2670

3 PROPANE 38.0000 36.5869 1.4131

4 BUTANE 22.0000 19.5760 2.4240

5 PENTANE 5.0000 3.7169 1.2831

TOTAL RATE, KG-MOL/HR 100.0000 94.5803 5.4197

TEMPERATURE, C 30.0000 30.0000 30.0000

PRESSURE, BAR 10.0000 7.0000 7.0000

ENTHALPY, M*KCAL/HR 0.2869 0.3813 5.1601E-03

MOLECULAR WEIGHT 41.8527 41.0332 56.1538

MOLE FRAC VAPOR 0.7211 1.0000 0.0000

MOLE FRAC LIQUID 0.2789 0.0000 1.0000

Trang 8

PROBLEM OUTPUT

STREAM SUMMARY 07/24/05

==============================================================================

STREAM ID S1 S2 S3

NAME

- TOTAL STREAM -

RATE, KG-MOL/HR 100.000 94.580 5.420

K*KG/HR 4.185 3.881 0.304

STD LIQ RATE, M3/HR 8.620 8.085 0.535

TEMPERATURE, C 30.000 30.000 30.000

PRESSURE, BAR 10.000 7.000 7.000

ENTHALPY, M*KCAL/HR 0.287 0.381 5.160E-03

KCAL/KG 68.540 98.238 16.955

MOLE FRACTION LIQUID 0.2789 0.0000 1.0000

REDUCED TEMP (KAYS RULE) 0.8673 0.8766 0.7323

PRES (KAYS RULE) 0.2330 0.1622 0.1807

ACENTRIC FACTOR 0.1380 0.1347 0.1942

WATSON K (UOPK) 15.179 15.289 13.771

STD LIQ DENSITY, KG/M3 485.517 480.022 568.495

SPECIFIC GRAVITY 0.4860 0.4805 0.5691

API GRAVITY 159.655 162.987 117.157

- VAPOR -

RATE, KG-MOL/HR 72.108 94.580 N/A

K*KG/HR 2.730 3.881 N/A

K*M3/HR 0.160 0.308 N/A

NORM VAP RATE(1), K*M3/HR 1.616 2.120 N/A

SPECIFIC GRAVITY (AIR=1.0) 1.307 1.417 N/A

MOLECULAR WEIGHT 37.861 41.033 N/A

ENTHALPY, KCAL/KG 95.813 98.238 N/A

CP, KCAL/KG-C 0.459 0.444 N/A

DENSITY, KG/K*M3 17009.778 12581.288 N/A

Z (FROM DENSITY) 0.8831 0.9058 N/A

- LIQUID -

RATE, KG-MOL/HR 27.892 N/A 5.420

K*KG/HR 1.455 N/A 0.304

M3/HR 2.749 N/A 0.552

GAL/MIN 12.105 N/A 2.432

STD LIQ RATE, M3/HR 2.657 N/A 0.535

SPECIFIC GRAVITY (H2O=1.0) 0.5483 N/A 0.5691

MOLECULAR WEIGHT 52.172 N/A 56.154

ENTHALPY, KCAL/KG 17.373 N/A 16.955

CP, KCAL/KG-C 0.611 N/A 0.600

DENSITY, KG/M3 529.312 N/A 550.967

Z (FROM DENSITY) 0.0391 N/A 0.0283

(1) NORMAL VAPOR VOLUME IS 22.414 M3/KG-MOLE (0 C AND 1 ATM)

Trang 9

Từ kết quả của Programme file, ta xác định được:

1 Phần mol bay hơi của nguyên liệu trong điều kiện của bình tách

Theo kết quả ở P-3:

MOLE FRAC VAPOR 0.94580

Vậy: Phần mol bay hơi của nguyên liệu trong điều kiện của bình tách là 0,9458 hay

94,58%

2 Thành phần của lỏng và hơi ra khỏi thiết bị tách:

- Trên Flowsheet, Right-click vào dòng S2 và S3 ⇒ hiển thị cửa sổ lựa chọn

- Chọn Display ⇒ xuất hiện cửa sổ Stream Style

- Chọn Properties từ drop-down list box ở mục Stream Label Type

- Mặc định ở mục Property List là Materiel Balance List ⇒ sẽ hiển thị tên,

trạng thái dòng, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và thành phần của dòng ⇒ OK

Trang 10

3 Năng suất nhiệt của thiết bị tách:

Theo kết quả ở P-3:

DUTY, M*KCAL/HR 0.09956

Vậy: Năng suất nhiệt của thiết bị tách là 99560 kCal/h

8.3 Bài toán 3: Tính nhiệt độ sôi của một hỗn hợp hai pha

ở một áp suất nhất định

8.3.1 Bài toán

Nguyên liệu có thành phần, áp suất và nhiệt độ như bài toán 2, lưu lượng = 5500 kg/h

Hãy xác định:

1 Nhiệt độ sôi của hỗn hợp nguyên liệu này ở áp suất 7 bar?

2 Hằng số cân bằng pha của các cấu tử ?

3 Thành phần hỗn hợp hơi cân bằng với lỏng?

4 Năng suất nhiệt của thiết bị tách?

8.3.2 Giải quyết bài toán

Để giải quyết bài toán trên, ta tiến hành các bước:

• Giả thiết cho hỗn hợp nguyên liệu này đi vào một bình tách làm việc ở áp suất là 7

bar

• Tiến hành mô phỏng như bài toán 2

• Vì muốn xác định nhiệt độ sôi của hỗn hợp ⇒ ở cửa sổ Flash Drum, ở mục

Second Specification ⇒ Chọn Bubble point ở mục Unit Specification

• Do phải xác định hằng số cân bằng pha của các cấu tử ⇒ ở cửa sổ Flash Drum, ở

mục Print Option ⇒ Chọn Include Component K - values

8.3.3 Sơ đồ bài toán

Trang 11

8.3.4 Kết quả:

$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 7.0>

$ Generated on: Sun Jul 24 20:11:07 2005

TITLE

PRINT INPUT=REFP, ION=NONE

DIMENSION METRIC, PRES=BAR, STDTEMP=0, STDPRES=1.01325

SEQUENCE SIMSCI

CALCULATION RVPBASIS=APIN, TVP=37.778

COMPONENT DATA

LIBID 1,METHANE/2,ETHANE/3,PROPANE/4,BUTANE/5,PENTANE, &

BANK=PROCESS,SIMSCI

THERMODYNAMIC DATA

METHOD SYSTEM=SRK, ENTHALPY(L)=LK, SET=SRK01, DEFAULT

STREAM DATA

PROPERTY STREAM=S1, TEMPERATURE=30, PRESSURE=10, PHASE=M, &

RATE(WT)=5500.01, COMPOSITION(M)=1,13/2,22/3,38/4,22/5,5

UNIT OPERATIONS

FLASH UID=F1, KPRINT

FEED S1

PRODUCT W=S3, V=S2

BUBBLE PRESSURE=7

END

Trang 12

SIMULATION SCIENCES INC R PAGE H-1

PROBLEM CALCULATION

HISTORY 07/24/05

==============================================================================

*** PROBLEM SOLUTION BEGINS

FEED FLASH COMPLETE

UNIT 1 SOLVED - 'F1 '

*** PROBLEM SOLUTION REACHED

*** THIS RUN USED 3.12 PRO/II SIMULATION UNITS

*** RUN STATISTICS

STARTED 20:10:52 07/24/05 NO ERRORS

FINISHED 20:10:52 07/24/05 NO WARNINGS

RUN TIMES NO MESSAGES

INTERACTIVE 0 MIN, 0.00 SEC

CALCULATIONS 0 MIN, 0.11 SEC

TOTAL 0 MIN, 0.11 SEC

Trang 13

SIMULATION SCIENCES INC R PAGE I-1

PROBLEM OUTPUT

INDEX 07/24/05

==============================================================================

PAGE CONTENTS

- -

1 FLASH DRUM SUMMARY

2 STREAM MOLAR COMPONENT RATES

3 STREAM SUMMARY

Trang 14

PROBLEM OUTPUT

FLASH DRUM SUMMARY 07/24/05

==============================================================================

FLASH ID F1

NAME

FEEDS S1

PRODUCTS VAPOR S2

LIQUID S3

TEMPERATURE, C -78.756

PRESSURE, BAR 7.000

PRESSURE DROP, BAR 3.000

MOLE FRAC VAPOR 0.00000

MOLE FRAC LIQUID 1.00000

DUTY, M*KCAL/HR -0.62892

FLASH TYPE BUBBLE-P

VAPOR-LIQUID COMPOSITIONS AND K-VALUES FOR UNIT 1, 'F1'

COMPONENT VAPOR LIQUID K-VALUE

- - - -

1 METHANE 0.93087 0.13000 7.1605E+00

2 ETHANE 0.05887 0.22000 2.6761E-01

3 PROPANE 0.00969 0.38000 2.5507E-02

4 BUTANE 5.4730E-04 0.22000 2.4877E-03

5 PENTANE 1.8438E-05 0.05000 3.6877E-04

Trang 15

PROBLEM OUTPUT

STREAM MOLAR COMPONENT RATES 07/24/05

==============================================================================

STREAM ID S1 S2 S3

NAME

FLUID RATES, KG-MOL/HR

1 METHANE 17.0838 0.9309 17.0838

2 ETHANE 28.9110 0.0589 28.9110

3 PROPANE 49.9371 9.6926E-03 49.9371

4 BUTANE 28.9110 5.4730E-04 28.9110

5 PENTANE 6.5707 1.8438E-05 6.5707

TOTAL RATE, KG-MOL/HR 131.4135 0.0000 131.4135

TEMPERATURE, C 30.0000 -78.7564 -78.7564

PRESSURE, BAR 10.0000 7.0000 7.0000

ENTHALPY, M*KCAL/HR 0.3770 0.0000 -0.2519

MOLE FRAC VAPOR 0.7211 1.0000 0.0000

MOLE FRAC LIQUID 0.2789 0.0000 1.0000

(1) EQUILIBRIUM VAPOR FROM BUBBLE FLASH - STREAM RATE IS ZERO

Trang 16

PROBLEM OUTPUT

STREAM SUMMARY 07/24/05

==============================================================================

STREAM ID S1 S2 S3

NAME

- TOTAL STREAM -

RATE, KG-MOL/HR 131.414 0.000 131.414

K*KG/HR 5.500 0.000 5.500

STD LIQ RATE, M3/HR 11.328 0.000 11.328

TEMPERATURE, C 30.000 -78.756 -78.756

PRESSURE, BAR 10.000 7.000 7.000

ENTHALPY, M*KCAL/HR 0.377 0.000 -0.252

KCAL/KG 68.540 0.000 -45.809

MOLE FRACTION LIQUID 0.2789 0.0000 1.0000

REDUCED TEMP (KAYS RULE) 0.8673 0.9759 0.5562

PRES (KAYS RULE) 0.2330 0.1517 0.1631

ACENTRIC FACTOR 0.1380 0.0171 0.1380

WATSON K (UOPK) 15.179 19.384 15.179

STD LIQ DENSITY, KG/M3 485.517 308.164 485.517

SPECIFIC GRAVITY 0.4860 0.3085 0.4860

API GRAVITY 159.655 327.219 159.655

- VAPOR -

RATE, KG-MOL/HR 94.759 0.000 N/A

K*KG/HR 3.588 0.000 N/A

K*M3/HR 0.211 0.000 N/A

NORM VAP RATE(2), K*M3/HR 2.124 0.000 N/A

SPECIFIC GRAVITY (AIR=1.0) 1.307 0.593 N/A

MOLECULAR WEIGHT 37.861 17.165 N/A

ENTHALPY, KCAL/KG 95.813 10.123 N/A

CP, KCAL/KG-C 0.459 0.504 N/A

DENSITY, KG/K*M3 17009.778 7894.784 N/A

Z (FROM DENSITY) 0.8831 0.9416 N/A

- LIQUID -

RATE, KG-MOL/HR 36.654 N/A 131.414

K*KG/HR 1.912 N/A 5.500

M3/HR 3.613 N/A 8.792

GAL/MIN 15.907 N/A 38.711

STD LIQ RATE, M3/HR 3.491 N/A 11.328

SPECIFIC GRAVITY (H2O=1.0) 0.5483 N/A 0.4860

MOLECULAR WEIGHT 52.172 N/A 41.853

ENTHALPY, KCAL/KG 17.373 N/A -45.809

CP, KCAL/KG-C 0.611 N/A 0.534

DENSITY, KG/M3 529.312 N/A 625.550

Z (FROM DENSITY) 0.0391 N/A 0.0290

(1) EQUILIBRIUM VAPOR FROM BUBBLE FLASH - STREAM RATE IS ZERO

(2) NORMAL VAPOR VOLUME IS 22.414 M3/KG-MOLE (0 C AND 1 ATM)

Tiêu đề	Mô phỏng thiết bị tách khí
Tác giả	ThS. Lê Thị Như Ý
Trường học	Đại Học Bách Khoa
Chuyên ngành	Chemical Engineering
Thể loại	Thiết kế mô phỏng
Năm xuất bản	2005

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	237,09 KB