Hysys trong mô phỏng Công nghệ hóa học

- Hysys trong mô phỏng Công nghệ hóa học LỜI GIỚI THIỆU Hiện nay trong lĩnh vực công nghệ hoá học có rất nhiều phần mềm mô phỏng của các công ty phần mềm đã được phát triển và sử dụng rộng rãi trong tính toán công nghệ, như: PRO/II, Dynsim (Simsci).
- Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hoá học trong thế kỷ 21, đòi hỏi mỗi kỹ sư công nghệ cần phải hiểu và sử dụng thành thạo ít nhất một trong số các phần mềm mô phỏng phổ biến trên.
- HYSYS là công cụ mô phỏng công nghệ rất mạnh phục vụ cho nghiên cứu tính toán thiết kế công nghệ của các kỹ sư trên cơ sở hiểu biết về các quá trình công nghệ hoá học.
- HYSYS rất mạnh trong mô phỏng tĩnh.
- Ở mức độ cơ bản, việc hiểu biết và lựa chọn đúng các công cụ mô phỏng và các cấu tử cần thiết, cho phép mô hình hoá và mô phỏng các quá trình công nghệ một cách phù hợp và tin cậy.
- Điều quan trọng nhất là phải hiểu biết sâu sắc quá trình công nghệ trước khi bắt đầu thực hiện mô phỏng, bởi vì HYSYS chỉ là công cụ phục vụ cho mô phỏng tính toán công nghệ, nó không thể suy nghĩ thay cho các kỹ sư.
- HYSYS được chú trọng thiết kế đặc biệt cho một số điểm trọng yếu nhằm hỗ trợ các kỹ sư thực hiện mô phỏng hiệu quả.
- HYSYS là chương trình mô phỏng công nghệ hóa học đang được sử dụng rộng rãi trong các trường đại học công nghệ.
- HYSYS là chương trình mô phỏng rất phức tạp và vì thế trong một cuốn sách không thể đề cập đến tất cả các vấn đề.
- Quyển sách này đặt trọng tâm vào phần cơ bản của HYSYS, nhằm giúp cho những sinh viên lần đầu tiên làm quen với mô phỏng có thể nắm bắt được và dần dần sử dụng thành thạo trong tính toán thiết kế công nghệ.
- 3 Chƣơng 1 GIỚI THIỆU VỀ MÔ PHỎNG.
- Mục đích của mô phỏng.
- Quản lý cơ sở mô phỏng.
- Bắt đầu mô phỏng.
- Vào môi trường mô phỏng.
- Thực hiện mô phỏng.
- Tiến hành mô phỏng bơm.
- Tiến hành mô phỏng máy nén.
- Tiến hành mô phỏng tuốcbin giãn nở.
- Tiến hành mô phỏng quá trình trao đổi nhiệt.
- Thực hiện mô phỏng quá trình tách pha.
- Thực hiện mô phỏng quá trình phản ứng chuyển hoá.
- Thực hiện mô phỏng quá trình phản ứng cân bằng.
- Thực hiện mô phỏng thiết bị phản ứng khuấy liên tục.
- Thực hiện mô phỏng quá trình hấp thụ.
- Thực hiện mô phỏng quá trình.
- 133 GIẢI NGHĨA MỘT SỐ CỤM TỪ TIẾNG ANH TRONG MÔ PHỎNG.
- 136 8 Chƣơng 1 GIỚI THIỆU VỀ MÔ PHỎNG 1.1.
- Để mô phỏng một quá trình trong thực tế đòi hỏi trước hết phải thiết lập mô hình nguyên lý c ủa quá trình và mối liên hệ giữa các thông số liên quan.
- Mô phỏng tính toán điều khiển quá trình, khởi động, dừng nhà máy, xử lý các sự cố và các tính huống xảy ra trong quá trình vận hành nhà máy.
- 9 Ngày nay với sự phát triển của công nghệ phần mềm tin học, sự ra đời của các phần mềm mô phỏng, việc nghiên cứu tính toán thiết kế công nghệ bằng phương pháp mô phỏng đang ngày càng phát triển, đã trở nên phổ biến và chiếm ưu thế.
- Mô phỏng công nghệ bằng các phần mềm mô phỏng với sự trợ giúp của máy vi tính là giải pháp hiệu quả, toàn diện và cho kết quả tin cậy.
- Chương trình mô phỏng nói chung bao g m các thành phần sau.
- Các công cụ mô phỏng cho các thiết bị có thể có trong hệ thống công nghệ hoá học như: bơm, máy nén, tuốcbin giãn nở khí, thiết bị trao đổi nhiệt, tháp tách hai pha và ba pha, chưng cất, hấp thụ, trộn dòng và chia dòng…Phần này có chứa các mô hình toán và thuật toán phục vụ cho quá trình tính toán các thông số của thiết bị và các thông số công nghệ của quá trình công nghệ được mô phỏng.
- Các công cụ mô phỏng các quá trình điều khiển (điều khiển nhiệt độ, điều khiển áp suất, điều khiển lưu lượng dòng, điều khiển mức chất lỏng.
- Chương trình điều hành chung toàn bộ hoạt động của các công cụ mô phỏng và ngân hàng dữ liệu.
- Chương trình xử lý thông tin: lưu trữ, xuất, nhập, in… dữ liệu và kết quả tính toán được từ quá trình mô phỏng.
- Hỗ trợ việc kết nối giữa các chương trình mô phỏng khác nhau, kết nối với các module xây dựng các thiết bị đặc biệt do người sử dụng tạo ra bằng các ngôn ngữ lập trình như Visual Basic, Visual C.
- HYSYS là phần mềm chuyên dụng để tính toán mô phỏng công nghệ chế biến dầu khí và công nghệ h oá học.
- HYSYS được thiết kế sử dụng cho hai trạng thái mô phỏng là mô phỏng động và mô phỏng tĩnh.
- Mô phỏng tĩnh (Steady Mode) được sử dụng để nghiên cứu thiết kế công nghệ cho một quá trình, tối ưu hoá các điều kiện công nghệ.
- Mô phỏng tĩnh được sử dụng để nghiên cứu thiết kế một quá trình công nghệ mới hoặc tính toán cải tiến, phát triển mở rộng quy mô một quá trình công nghệ sẵn có, đưa ra các phương án khác nhau để so sánh đánh giá nhằm tìm ra giải pháp tối ưu.
- Mô phỏng động (Dynamic Mode) dùng để mô phỏng thiết bị hay quá trình ở trạng thái đang vận hành liên tục có các thông số thay đổi theo thời gian, khảo sát sự thay đổi các đáp ứng của hệ thống theo sự thay đổi của một vài thông số công nghệ.
- HYSYS có một số lượng lớn các công cụ mô phỏng, hỗ trợ hiệu quả trong nghiên cứu mô phỏng, với giao diện thân thiện và dễ sử dụng, đặc biệt với những người bắt đầu làm quen với chương trình mô phỏng.
- Trình tự thực hiện mô phỏng theo các bước sau đây: 1.
- Xây dựng cơ sở mô phỏng.
- Chạy chương trình mô phỏng  Đọc kết quả  Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ.
- Trong phạm vi quyển sách này sẽ nghiên cứu tìm hiểu các thiết bị mô phỏng trong HYSYS, sử dụng các công cụ của HYSYS để mô phỏng một số quá trình công nghệ hoá học đơn giản, nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng sản phẩm.
- Chương cuối cùng sẽ đưa ra các bài tập vận dụng các kiến thức đã được cung cấp trong 12 chương trước đó để mô phỏng một số quá trình công nghệ hoá học từ đơn giản đến phức tạp.
- 12 Chƣơng 2 BẮT ĐẦU VỚI HYSYS Nội dung  Bắt đầu làm việc với HYSYS, cách lựa chọn các cấu tử trong hỗn hợp nguyên liệu, và phương pháp lựa chọn hệ nhiệt động phù hợp cho mục đích mô phỏng.
- Cách vào và quay trở lại môi trường mô phỏng, làm quen với sơ đ mô phỏng.
- Cách nhập dòng vật chất cho mô phỏng.
- Khởi động HYSYS  Lựa chọn các cấu tử trong thành phần hỗn hợp  Xác định và lựa chọn hệ nhiệt động phù hợp  Vào và quay trở lại môi trường mô phỏng  Nhập và khai báo các tham số cho các dòng vật chất 13 2.1.
- Tại giao diện ban đầu này sẽ thực hiện lựa chọn các cấu tử cần thiết và hệ nhiệt động phù hợp cho mô phỏng.
- Quản lý cơ sở mô phỏng Aspen HYSYS sử dụng khái niệm hệ nhiệt động (Fluid Package) bao g m tất cả các thông tin cần thiết để tính toán các tính chất vật lý và cân bằng pha của hỗn hợp nhiều cấu tử.
- Hệ nhiệt động có thể được lưu lại sau khi xác định và có thể sử dụng cho các mô phỏng khác khi cần đến.
- Danh sách các cấu tử trong hỗn hợp được lưu trữ riêng bên ngoài hệ nhiệt động nên có thể sử dụng được cho các bài toán mô phỏng khác khi cần đến.
- 14  Có thể sử dụng nhiều hệ nhiệt động trong cùng một chương trình mô phỏng.
- Simulation Basic Manager là giao diện thuộc tính cho phép thiết lập và điều khiển nhiều hệ nhiệt động hoặc danh sách các cấu tử trong hỗn hợp sử dụng trong mô phỏng.
- Nhập các cấu tử Bước đầu tiên khởi tạo cơ sở mô phỏng là nhập các cấu tử (đơn chất và hợp chất) sẽ có mặt trong chương trình mô phỏng.
- Để nhập các cấu tử cho mô phỏng bấm vào phím Add trong giao diện Simulation Basic Manager .
- Chọn các cấu tử cần thiết cho chương trình mô phỏng từ danh sách.
- 16 Sau khi đã nhập các cấu tử cần thiết vào danh sách, lưu vào một thư mục xác định trước khi tiếp tục quá trình mô phỏng.
- Lựa chọn Hệ nhiệt động (Fluids Package) Sau khi nhập các cấu tử cho mô phỏng, tiếp theo là lựa chọn Hệ Nhiệt động (Fluid Package) cho mô phỏng.
- Fluid Package được sử dụng để tính toán dòng và các tính chất nhiệt động của các cấu tử và hỗn hợp trong quá trình mô phỏng (ví dụ như enthalpy, entropy, tỷ trọng, cân bằng lỏng - hơi.
- Vì thế việc lựa chọn hệ nhiệt động phù hợp có ý nghĩa rất quan trọng, là cơ sở để tính toán mô phỏng cho kết quả đúng.
- Đây là một thủ tục đầu tiên để bắt đầu mô phỏng.
- Nhắp đúp vào Absorber để mở giao diện thuộc tính của tháp, bấm vào phím Run để chạy chương trình mô phỏng tính toán lại với tháp đệm.
- Lưu vào thư mục xác định  Vào File  Chọn Save as  Đặt tên file là Absorber, sau đó bấm phím OK Hoàn thành mô phỏng nhận được lưu trình PFD như trong hình 12.11.
- Tóm tắt và ôn tập chƣơng 12 Trong phần đầu chương này đã bắt đầu mô phỏng quá trình hấp thụ CO 2 bằng propylene carbonate trong tháp hấp thụ loại tháp đệm, sử dụng công cụ Absorber trong HYSYS để mô phỏng quá trình hấp thụ.
- Trong chương này sẽ sử dụng ba tháp để mô phỏng nhà máy NGL.
- Sơ đồ mô phỏng công nghệ NGL trong HYSYS Tháp tách metan DC1 Hình 13.2.Tháp tách metan DC1 113 Tháp tách etan DC2 Hình 13.3.
- Thực hiện mô phỏng  Mở new case.
- Thiết lập tháp tách metan Tháp tách metan được mô phỏng bằng thiết bị Reboiler Absorber, với hai dòng nguyên liệu, một dòng năng lượng vào để gia nhiệt đáy tháp.
- Thiết lập tháp chưng luyện tách propan Tháp chưng luyện tách propan được mô phỏng trong HYSYS bằng tháp chưng luyện có 25 đĩa, trong đó tháp có 24 đĩa và Reboiler.
- Tóm tắt và ôn tập chƣơng 13 Trong phần chương này đã thực hiện mô phỏng quá trình chưng luyện để tăng thu h i sản phẩm lỏng từ khí tự nhiên (NGL).
- Đã sử dụng Absorber trong HYSYS, loại tháp chưng tách chỉ có Column và Reboiler để mô phỏng tháp tách metan.
- Tháp chưng luyện tách etan được mô phỏng bằng Distillation Column, với Condenser ngưng tụ một phần và Reboiler.
- Tháp chưng luyện tách propan được mô phỏng bằng Distillation Column, với Condenser ngưng tụ hoàn toàn và Reboiler.
- 126 Chƣơng 14 CÁC BÀI TẬP Nội dung Trong chương này sẽ kiểm tra sự hiểu biết và khả năng sử dụng HYSYS để mô phỏng các quá trình công nghệ.
- HYSYS là một chương trình mô phỏng có quan hệ chặt chẽ với các quá trình công nghệ.
- Tuy nhiên, khi cung cấp các điều kiện khác nhau và các lựa chọn để giải quyết vấn đề, nếu không hiểu biết về quá trình và các trình tự tiến hành mô phỏng sẽ không thể sử dụng HYSYS một cách có hiệu quả trong tính toán quá trình công nghệ.
- Nghiên cứu lựa chọn các phương án công nghệ trong quá trình mô phỏng.
- Đánh giá tác động của các hệ nhiệt động đã chọn đến kết quả mô phỏng.
- Trình tự mô phỏng 1.
- Trình tự mô phỏng Đây là hướng d n ngắn.
- Trong HYSYS yêu cầu sử dụng công cụ Recycle để mô phỏng quá trình có tuần hoàn hỗn hợp khí chưa phản ứng.
- Thực hiện mô phỏng Sử dụng HYSYS tạo flowsheet để mô phỏng quá trình.
- Sử dụng Conversion Reactor trong HYSYS để mô phỏng 3.
- Thực hiện mô phỏng 1.
- 135 GIẢI NGHĨA MỘT SỐ CỤM TỪ TIẾNG ANH TRONG MÔ PHỎNG Binary Interaction Parameters (BIP.
- Hệ số tương tác bậc hai Case  tên gọi chung một bài mô phỏng.
- Dynamic Modelling  mô phỏng động, mô phỏng thiết bị hoặc công nghệ đang trong quá trình vận hành liên tục có sự thay đổi của các thông số công nghệ theo thời gian.
- Flowsheet  lưu trình, biểu diễn sơ đ công nghệ được mô phỏng trong PFD.
- Mô hình thiết kế mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt tuyến tính, U = const, C p = const.
- Mô hình thiết kế mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt phi tuyến, ngược chiều.
- Object Palette  bảng có biểu tượng các công cụ mô phỏng.
- sơ đ công nghệ được mô phỏng trong môi trường mô phỏng.
- 136 Simulation Enviroment  môi trường thực hiện mô phỏng PFD.
- Steady State Modelling  mô phỏng tĩnh, nghiên cứu mô phỏng quá trình công nghệ