Tài liệu Sơ đồ nnt sử dụng turbo exphander

BÀI TẬP LỚN Đề 5: Sơ đồ NNT sử dụng Turbo Exphander Sinh viên: 1.1 Trình tự các bước tiến hành mô phỏng Bước 1: Khai báo các cấu tử. Mở hysys Nhấn File →New Case, cửa sổ Simulation Basis Manager xuất hiện (hình 1.1) Hình 1.1 Trên tab Components nhấn Add cửa sổ Component List View xuất hiện (hình 1.2): 1 Hình 1.2 Nhập các cấu tử như trên. Vì trong danh sách Hysys không có cấu tử giả C7 + nên ta phải thiết lập cấu tử giả. Bấm vào Hypothetical→Quick Create a Hypo Component ta được giao diện như hình 1.3: Hình 1.3 Hình 1.4 2 Bấm vào tab ID để thay đổi tên cấu tử là C7+, khi không biết cấu trúc của cấu tử giả sẽ không sử dụng Structure Builder, ở tab Critical trong ô Normal Boiling Pt nhập 110oC (hình 1.4), sau đó bấm Estimate Unknown Props để ước tính tất cả giá trị còn lại của cấu tử giả. Sau khi xác định cấu tử giả ta nhập hệ nhiệt động, bấm tab Fluid Pkgs, nhấn Add và chọn chọn hệ Peng-Robinson. Bước 2: tiến hành mô phỏng. Sau khi nhập xong các thông số, ta đi vào môi trường mô phỏng (hình 1.5): Hình 1.5 1. Tạo dòng Feed Nhấn phím F11 hoặc biểu tượng trên Object Palette. Khởi tạo dòng vật liệu với thông tin trong bảng sau: Conditions Stream Name Natural Gas Temperature 35oC Pressure 5200kPa Molar Flow 100 kgmole/h 3 Composition Mole Fractions C1 0.75 C2 0.11 C3 0.06 i-C4 0.04 n-C4 0.02 i-C5 0.005 n-C5 0.005 C6 0.005 C7+ 0.005 2. Khởi tạo tháp tách pha Trên Object Palette chọn biểu tượng hoặc nhấn phím F12 chọn Separator, nhập thông tin như hình 1.6: Hình 1.6 Phần khí (Vap 1) sau khi tách ở đỉnh tháp sẽ đi qua Expander. 3. Khởi tạo Expander 4 Trên Object Palette chọn biểu tượng hoặc nhấn F12 chọn Expander, nhập các thông số như hình 1.7 Hình 1.7 Ở dòng Exp nhập áp suất 600kPa. Sau khi qua expander dòng khí tiếp tục qua tháp tách thứ 2. 4. Khởi tạo Separator Trên Object Palette chọn biểu tượng hoặc nhấn phím F12 chọn Separator, nhập thông tin như hình 1.8: Hình 1.8 5. Khởi tạo tháp chưng cất 5 Phần lỏng thu được của hai tháp tách pha được đưa vào đĩa 7 và 15 của tháp chưng cất có 20 đĩa nhằm tách triệt để C1,C2. Sản phẩm đáy của tháp chưng thu được là C3+. Tháp tách C1 C2 là tháp đề De-Ethanizer. Trên Object Palette chọn biểu tượng (Distilation Column). Tháp có 20 đĩa, Pđỉnh=320kPa, Pđáy=380kPa. Dòng Liq 1 nhập liệu ở đĩa thứ 15, dòng Liq 2 nhập liệu ở đĩa thứ 7. Nhập các thông số như trong hình 1.9: Hình 1.9 6 Nhấn Next chọn Once-through và Regular Hysys reboiler (hình 1.10) Hình 1.10 Nhấn Next, điền các thông số như trong hình 1.11: 7 Hình 1.11 Nhấn Next, ta không điền nhiệt độ, máy sẽ tự tính, nhấn Next tiếp và điền các thông số như trong hình 1.12: Hình 1.12 Sau đó nhấn Done cửa sổ xuất hiện như hình 1.13: 8 Hình 1.13 Sau đó nhấn run để tháp hội tụ. Vì tháp chạy ra sản phẩm nhưng để đạt được theo yêu cầu (lượng Propane trong khí khô không quá 5%) nên trong tab Design chọn Specs xuất hiện giao diện như hình 1.14: Hình 1.14 Bấm Add, chọn Column Component Fraction, vì yêu cầu propan trong dòng khí khô không quá 5% nên ta điền giá trị là 4%, nhập thông tin như hình 1.15: Hình 1.15 9 Trong tab Design cho Monitor bỏ kích hoạt Vent Rate và kích hoạt Comp Fraction (chú ý số bậc tự do phải bằng không), thay đổi chỉ số hồi lưu (Reflux Ratio) là 2.5 sau đó nhấn Run ta được kết quả như hình 1.16: Hình 1.16 Bấm tab Worksheet ta được trạng thái và thành phần các dòng như hình 1.17 và 1.18 Hình 1.17 10 Hình 1.18 Dòng khí đi từ đỉnh tháp chưng sẽ được trộn với dòng khí từ tháp tách pha thứ 2. 6. Khởi tạo Mixer Trên Object Palette chọn biểu tượng nhập thông tin như hình 1.19: Hình 1.19 Dòng khí sau khi được trộn sẽ qua máy nén của cụm turbo-expander. 11 7. Khởi tạo máy nén Trên Object Palette chọn biểu tượng , năng lượng sau khi giãn nở khí sẽ được cung cấp cho máy nén khí. Nhập thông tin như hình 1.20: Hình 1.20 Sơ đồ quy trình NNT sử dụng turbo-expander như hình 1.21: Hình 1.21 12 Câu 1: Sử dụng chu trình propan để làm lạnh sâu cho dòng đỉnh tháp chưng Bước 1: Thiết lập chu trình propan. Mở Hysys, ở tab Components ở Simulation Basis Manager bấm Add và thêm cấu tử C3, sau đó chuyển sang tab Fluid Pkgs bấm Add chọn hệ nhiệt động Peng-Robinson và vào môi trường mô phỏng. Nhấn phím F11 hoặc chọn biểu tượng trên Object Palette. Khởi tạo dòng vật liệu theo bảng sau: Stream Name Vapour/Phase Fraction Temperature Composition 1 0 50oC 100% C3 Tương tự tạo dòng thứ hai với thông tin theo bảng sau: Stream Name Vapour/Phase Fraction Temperature 3 1 -20oC Chu trình propane gồm bốn thiết bị:     Van J-T. Chiller. Máy nén. Thiết bị ngưng tụ. 1. Tạo van J-T Chọn biểu tượng trên Object Palette, điền thông tin như hình 1.22: 13 Hình 1.22 2. Tạo Chiller Thiết bị Chiller trong vòng làm lạnh propane mô phỏng trong Hysys sử dụng thiết bị gia nhiệt, dòng ra khỏi Chiller ở nhiệt độ điểm sương. Chọn biểu tượng Palette, điền thông tin như hình 1.23: Hình 1.23 14 trên Object Chuyển sang Parameters, nhập delta P là 7kPa và duty là 1e+6 kJ/h như hình 1.24: Hình 1.24 3. Tạo máy nén Chọn biểu tượng trên Object Palette, nhập các thông tin như hình 1.25: Hình 1.25 15 Sang Parameters điền hiệu suất máy nén là 75% (hình 1.26). Hình 1.26 4. Tạo thiết bị ngưng tụ Chọn biểu tượng trên Object Palette, nhập các thông tin như hình 1.27: Hình 1.27 16 Sang Parameters điền delta P là 35kPa (hình 1.28). Hình 1.28 Ta được chu trình làm lạnh propane như sau (hình 1.29): 17 Hình 1.29 Bước 2: Tạo template Vòng làm lạnh propane. Xóa công suất của Chiller (duty), trên thanh công cụ bấm Simulation chọn Main Properties, bấm Convert to template, chương trình sẽ hỏi có lưu template không, bấm “Yes” và sau đó hỏi có lưu case không, bấm “No”. sau đó lưu template với tên “Vong lam lanh Propane”. Để làm lạnh cho dòng đỉnh tháp chưng ta tạo thêm một thiết bị làm lạnh (Cooler). Tiến hành tạo Cooler như trên, điền thông tin theo hình 1.30: Hình 1.30 Sang Parameters điền delta P là 0 kPa (hình 1.31). 18 Hình 1.31 Trên Object Palette chọn biểu tượng , chọn read an Existing Template (hình 1.32), sau đó chọn “Vong lam lanh Propane”. Xuất hiện cửa sổ như hình 1.33 Hình 1.32 Hình 1.33 Ở Inlet Connections to Sub-Flowsheet – External Stream, dòng Q Chiller chọn Q Cool (hình 1.34). 19 Hình 1.34 Tại dòng Cool Vap ta muốn làm lạnh sâu đến -20oC, điền nhiệt độ dòng Cool Vap là -20oC. Vào template ta thấy để làm lạnh sâu đến -20 oC ta cần lưu lượng propane là 2925 kg/h. 20