TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC *** BÀI THI KẾT THÚC MÔN HỌC: MÔ PHỎNG CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Người thực hiện: Học viên Lê Kiều Hưng Lớp: Cao học Kỹ thuật hóa học 2009 Người hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Thị Minh Hiền HÀ NỘI – 1/2010 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 1 ĐĨA GHI FILE BÀI THI KẾT THÚC MÔN HỌC MÔ PHỎNG CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 1 Bài 1: Quá trình chiết Lỏng – Lỏng (Liquid - Liquid Extraction in HYSYS) Dòng lỏng chứa 60% mol H 2 O và 40% mol aceton đi vào tháp chiết ở nhiệt độ 25 o C và áp suất 1 atm, lưu lượng dòng 1 kgmol/sec, được chiết bằng dung môi MIBK tinh khiết trong cùng điều kiện như dòng nguyên liệu. (Sử dụng NRTL Fluid Package) 1. Xác định lưu lượng các dòng sản phẩm sau tháp chiết. 2. Xác định thành phần các dòng sản phẩm sau tháp chiết. Các bước thực hiện: Bước 1: Thiết lập các thông số cho Case: - Chọn các cấu tử: Acetone, H 2 O và MIBK. Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 2 - Chọn Fluid Package : NRTL Fluid package. Đối với bài toán chiết lỏng - lỏng, cần chọn hệ số “Binary Coeffs” cho các cấu tử. Nếu một số hệ số không được thiết lập sẽ gây ra lỗi và quá trình sẽ không mô phỏng được. Để thiết lập Binary Coefficients, chúng ta chọn tab “Binary Coeffs”. HYSYS tính toán ước lượng các hệ số này bằng cách dựa vào các quan hệ cân bằng. Đối với quá trình chiết lỏng – lỏng, ước lượng UNIFAC LLE là ước lượng thích hợp để sử dụng. Để thiết lập, chúng ta chọn UNIFAC LLE, sau đó bấm “Unknowns Only”. Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 3 Bước 2: Bước vào môi trường mô phỏng Do đây là bài toán chiết lỏng - lỏng, nên cần thiết lập 4 dòng: Feed, Solvent, Extracted products, và Bottom products. Bước 3: Chọn và thiết lập connections và các thông số khác cho tháp chiết (Liquid- Liquid Extraction column) Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 4 Thiết lập Connections: Áp suất làm việc của tháp (101.3 kPa). Cuối cùng, phần ước lượng về nhiệt độ của sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy sẽ được HYSYS tính toàn khi hoàn thành mô phỏng nên chúng ta không cần nhập các giá trị này. Bấm Done để trở lại trang thiết lập tháp chiết. Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 5 Với bản chất của bài toán, không cần thiết đến 10 đĩa để tách acetone, chỉ cần khoảng 4 đĩa để tách 99% acetone. HYSYS để mặc định là 10 đĩa cho tháp, vì vậy ta thiết lập số đĩa bằng cách click vào “n = ” tab dưới “Num of Stages” và nhập số đĩa là 4. Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 6 Bước 4: Thiết lập dòng Feed và Solvent: Đối với dòng Feed, ta thiết lập với các thông số như sau: Nhiệt độ: 250 C, áp suất 101.3 kPa, lưu lượng 1 kg-mol/sec, và thành phần của dòng là 40 mol % acetone và 60 mol % water Dòng Solvent có MIBK nguyên chất ở 250 0 C, 101 kPa và lưu lượng là 1 kgmol/sec. Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 7 Chạy mô phỏng: Click đúp lên tháp và ấn vào nút “Run”, chúng ta đã có kết quả mô phỏng của quá trình chiết như hình dưới đây: Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 8 Kết quả mô phỏng: I. Lưu lượng các dòng sản phẩm sau tháp chiết: - Lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh: 5388 kgmole/h; - Lưu lượng dòng sản phẩm đáy: 1812 kgmole/h. II. Thành phần các dòng sản phẩm sau tháp chiết: Dòng sản phẩm đỉnh có 6,5465 mol % H 2 O, 66,7285 mol % MIBK và 26,725 mol % Acetone. [...]... Absober: Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 13 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bước 4: Chạy mô phỏng: Các bước để chuyển từ chế độ Trays sang Packing Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 14 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 15 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Chọn... thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bước 9: Đặt thông số nhiệt độ và áp suất cho dòng Cooled Outlet Ta được kết quả: Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 24 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bước 10: Thêm tháp tách, thiết lập connections và thông số cho tháp tách: Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 25 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình. .. phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bước 2: Thiết lập dòng vật liệu Solvent In và Gases In: Solvent In Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 11 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Gases In Bước 3: Adding Absorber và thiết lập connections: Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 12 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Thiết lập áp suất cho... thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bước 2: Thiết lập dòng Feed có các thông số: 650 F, 1 atm, 100% n-heptane và lưu lượng là 100 lbmol/hr Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 20 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bước 3: Thêm thiết bị gia nhiệt để gia nhiệt dòng Feed từ 65oF tới 800°F Bước 4: Thiết lập dòng Heated Feed ở 8000 F và 1 atm Kết quả: Học. .. kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bước 5: Thêm thiết bị phản ứng và thiết lập connections cho thiết bị Bước 6: Thiết lập phản ứng cho thiết bị: Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 22 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bước 7: Thêm Cooler để làm lạnh hỗn hợp sau phản ứng tới 65°F Bước 8: Thiết lập Connection và các thông số cho Cooler Học viên:...Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Dòng sản phẩm đáy có 99,7501 mol % H2O, 0,2498 mol % MIBK và 0,0001 mol % Acetone Kết luận: Như vậy ta có thể thấy rằng, chỉ với tháp 4 đĩa, chúng ta đã tách được 99,999% Acetone ra khỏi dung dịch Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 9 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bài 2: Quá trình Hấp thụ Khí... trang sau) Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 16 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 17 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Bài 3: Thiết bị phản ứng, Tháp tách và Thiết bị trao đổi nhiệt Sản xuất Toluen từ n-heptane bằng phản ứng dehydro hóa: CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 → C6H5CH3 + 4H2 n-heptane được gia nhiệt... môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Như vậy ta có thể thấy rằng, với thiết bị trao đổi nhiệt thì hệ thống sẽ tiết kiệm năng lượng hơn khá nhiều Thiết lập data book để theo dõi Heat Duty: Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 30 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Sử dụng Data Recorder để ghi lại các giá trị nhằm xây dựng đồ thị giá trị của Heat Duty: Học viên:... 2009 25 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Kết quả mô phỏng: Như vậy: Lưu lượng các dòng sản phẩm: - Lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh: (Products) 28.43 kgmole.h - Lưu lượng dòng sản phẩm đáy: (Bottoms) 44.14 kgmole/h Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 26 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Phần 2: Thêm thiết bị trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt... để xem xét sự biến đổi này) Các bước thực hiện: Bước 1: Thiết lập các điều kiện của case: − Components: n-heptane, toluene, H2 − Package: Peng-Robinson − Thiết lập phản ứng xảy ra trong mô phỏng CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 → C6H5CH3 + 4H2 − Enter Simulation Environment Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 18 Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH . chiết lỏng – lỏng, ước lượng UNIFAC LLE là ước lượng thích hợp để sử dụng. Để thi t lập, chúng ta chọn UNIFAC LLE, sau đó bấm “Unknowns Only”. Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các. và thi t lập connections: Bài thi kết thúc môn học: Mô phỏng các quá trình Công nghệ Hoá học Học viên: Lê Kiều Hưng – CH KTHH 2009 13 Thi t lập áp suất cho Absober: Thi t. 18 Bài 3: Thi t bị phản ứng, Tháp tách và Thi t bị trao đổi nhiệt Sản xuất Toluen từ n-heptane bằng phản ứng dehydro hóa: CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 → C 6 H 5 CH 3 + 4H 2 n-heptane