Thiết kế hệ thống tháp chưng cất bằng Pro/II

Thiết kế hệ thống tháp chưng cất mâm chóp để chưng cất hỗn hợp Benzene – Toluen có năng suất nhập liệu 0,5 m3/h; Nồng độ nhập liệu 40% mol bezene; Nồng độ sản phẩm đỉnh: 90% mol bezene; Nồng độ sản phẩm đáy: 10% mol bezene. I/ Xác định số đĩa lý thuyết
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế hệ thống tháp chưng cất bằng Pro/II Thiết kế hệ thống tháp chưng cất bằng Pro/II Thiết kế hệ thống tháp chưng cất mâm chóp để chưng cất hỗn hợp Benzene – Toluen có năng suất nhập liệu 0,5 m3/h; Nồng độ nhập liệu 40% mol bezene; Nồng độ sản phẩm đỉnh: 90% mol bezene; Nồng độ sản phẩm đáy: 10% mol bezene. I/ Xác định số đĩa lý thuyết Bước 1: Nhập thông tin mô tả vấn đề Thông tin ở phần này thì mỗi người tự ghi, làm sao cho dễ nhớ và mô tả được vấn đề đang làm. Bước 2: Nhập các cấu tử trong hệ Trong bài là: bezene và toluen. Bước 3: Nhập mô hình nhiệt động Tùy thuộc vào từng bài toán cụ thể mà ta sẽ chọn mô hình nhiệt động thích hợp. Ở đây chọn mô hình NRTL để làm ví dụ. Bước 4: Vẽ lưu đồ quá trình Ta sẽ tiến hành vẽ thiết bị shortcut (để phục vụ cho việc tính tóan số đĩa lý thuyết) và bổ sung các dòng (stream) vào lưu đồ như hình vẽ. Bước 5: Nhập thông số cho dòng nhập liệu (tính chất của dòng nhập liệu) Tuần tự nhập các thông số cần thiết cho dòng nhập liệu như sau: Nhập các thông số nhiệt độ và áp suất Nhập nồng độ và lưu lượng dòng nhập liệu Bước 6: Nhập các thông số cho thiết bị shortcut Bước 7: Chạy phân tích kết quả Sau khi đã nhập đầy đủ các dữ kiện cần thiết, ta nhấn vào nút run (mũi tên tam giác) để chương trình phân tích các dữ kiện vừa đưa vào. Nếu bài tóan hội tụ thì lưu đồ sẽ tòan màu xanh dương như hình sau: Tương tự như vậy, ta thay đổi dữ kiện bài tóan để có được bảng sau: Vẽ đồ thị liên hệ giữa N(R+1) và R. Từ đó ta chọn ra tỷ số hồi lưu thích hợp ứng với N(R+1) –> min. Theo đồ thị, ta chọn R/Rmin = 2. Và số đĩa lý thuyết tương ứng là 8 đĩa, vị trí mâm nhập liệu là mâm số 4. II/ Tính tóan sơ bộ tháp chưng cất Thay thế shortcut bằng thiết bị chưng cất như hình vẽ với số đĩa lý thuyết là 8 đĩa và vị trí mâm nhập liệu là 4. Nhập ví trí đĩa nhập liệu vào và lượng sản phẩm đỉnh đi ra (dự đóan để làm giá trị khởi tạo ban đầu cho pro/ii tính tóan mà thôi) Nhập các specification tương tự như trong thiết bị shortcut Nhập đầy đủ các thông số còn thiếu của thiết bị chưng cất vào và bắt đầu chạy chương trình. Ta được các kết quả như sau: Trích dẫn ———- NET FLOW RATES ———– HEATER TRAY TEMP PRESSURE LIQUID VAPOR FEED PRODUCT DUTIES DEG C KG/CM2 KG-MOL/HR M*WATT —— ——- ——– ——– ——– ——— ——— ———— 1C 81.2 1.00 5.5 1.9L -0.0645 2 84.0 1.00 5.4 7.4 3 87.7 1.00 5.3 7.3 4 91.8 1.00 5.2 7.2 5 95.1 1.00 11.7 7.1 5.1L 6 98.5 1.00 11.6 8.5 7 102.0 1.00 11.6 8.4 8R 105.1 1.00 8.4 3.2L 0.0784 TRAY SIZING RESULTS DESIGN NUMBER —– DOWNCOMER WIDTHS ——- SECTION TRAY DIAMETER NP OF VALVES SIDE CENTER OFF- CENTER NUMBER MM OR CAPS MM MM MM ——- —— ——– – ——— —— —— - ———- 1 4 610. 1 13 69.693 N/A N/A 2 5 762. 1 22 133.212 N/A N/A TRAY SELECTION FOR TRAY RATING BUBBLE CAP DIAMETER 101.6 MM BUBBLE CAP SPACING 25.4 MM TRAY RATING AT SELECTED DESIGN TRAYS PRES WEIR DOWNCOMER TRAY VAPOR LIQUID VLOAD DIAM FF NP DROP RATE BACKUP, PCT M3/S M3/S M3/S MM KG/CM2 CM3/S/MM TRAY SPACING —- —– ——- —– —- —- – —— ——– ———— 2 0.062 0.00015 0.004 610. 17.7 1 0.002 0.387 34.09 3 0.062 0.00015 0.004 610. 17.8 1 0.002 0.391 34.13 4 0.062 0.00015 0.004 610. 17.9 1 0.002 0.397 34.18 5 0.074 0.00035 0.004 762. 16.2 1 0.002 0.609 34.05 6 0.074 0.00036 0.004 762. 16.4 1 0.002 0.619 34.13 7 0.075 0.00036 0.004 762. 16.6 1 0.002 0.630 34.23 Như vậy là ta đã tính tóan lựa chọn đường kính tháp đoạn chưng và đoạn cất, số chóp trên một mâm, khỏang cách mâm, và nhiều thông số khác mà pro/ii tính tóan ra. Tuy nhiên, để xác định vị trí đĩa nhập liệu tối ưu, ta đưa thêm công cụ optimizer vào mô hình để thực hiện việc tính tóan vị trí đĩa nhập liệu thích hợp sao cho nhiệt cung cấp cho nồi đun là thấp nhất. Hình vẽ các thông số cần nhập vào cho optimizer Từ đó, chạy lại optimizer một lần nữa, ta sẽ có được vị trí đĩa nhập liệu tối ưu là: 5 Trích dẫn Optimizer ‘OP1′ ** BEST OBJECTIVE FUNCTION = 7.84142E-02 AT CYCLE NUMBER 4 VARY ——— VARIABLE ———- INDEX INITIAL VALUE OPTIMUM VALUE —– ————- ————- 1 4.00000E+00 4.98625E+00 III/ Bổ sung thiết bị hồi nhiệt và thiết bị gia nhiệt vào hệ thống Trong phần trước, ta đã xác định được vị trí mâm nhập liệu là mâm thứ 5 (từ trên đếm xuống). Vì vậy, trong lưu đồ ta thay đổi lại vị trí mâm nhập liệu. Dựa vào phân bố nhiệt độ trên mâm, ta có được nhiệt độ ...