Upload
chuong-nguyen-huy
View
228
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
1/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
1
BO CO MN HC
NG DNG TIN HC TRONG CNG NGH
HA HC
NHM 12:
1) Nguyn Huy Chng 609002692) L Khc Duyn609004333) o Nguyn Duy Phng 609020344) Nguyn Hong Thnh60902468
TI:
KHO ST VAI TRNGUYN L TNH TON CA
COMPRESSOREXPANDERTRONG PHN MM PRO/II
GIO VIN HNG DN:
THY TRN TN VITTHY NGUYN BI HU TUN
Ngy np: th6, ngy 25 thng 05 nm 2012
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
2/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
2
MC LCI. Tng quan v Pro/II:1/ Gii thiu phn mm Pro/II:
2/ 7 bc sdng phn mm Pro/II:
3/ S mt quy trnh dng phn mm Pro/II:
II. Gii thiu chung:
1/ Khi nim:
2/ Phm vi ng dng:
3/ c
III. C sl thuyt:1/ Nguyn l ho ng:
a)My gin n:........................................................................................................................................ 12
b) My nn:............................................................................................................................................... 14
2/ Tn on c bn: ................................................................................................................................... 15
a)My gin n:........................................................................................................................................ 15
b)My nn:............................................................................................................................................... 19
IV. M phng trn Pro/II:
1/ V d 1:
2/ Bi ton mrng:
V. Kt qu m phng bng Pro/II:
1/ Kt qu ca m phng v d 1:
2/ Kt qu bi ton mrng:
VI. Tham kho:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
3/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
3
I. Tng quan v Pro/II:1/ Gii thiu phn mm Pro/II:
Pro/II l mt trong nhng sn phm ca t hp SIMSCI, c thnh lp t
nm 1957 chuyn v thit k cc phn mm m phng trong cng ngh ho hc, cbit l v nn cng nghip lc ho du. Hin nay, sn phm ca t hp ny kh adng, bao gm cc phn mm v thit k cc thit b, ng ng, tnh ton kinh t
Phn mm thit k m phng Pro/II l sn phm u tin ca SIMSCI, l kt quca 4 ln nng cp tchng trnh u tin nm 1967 n nm 1988 th chnh thc ra i
vi tn gi Pro/II. Chng trnh ny khng ngng c nng cp v hin nay c phinbn mi nht l 6.0.
Phn mm ny s dng vo nhiu qu trnh:
X l du kh Tinh ch Ha du Polimer
Dc phm T vn v thit k xy dng
Cc dng ng dng m phng gm:
Thit k mi cc qu trnhthit b. c tnh cu hnh thit b
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
4/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
4
Hin i ha v nng cp cc thit bc Gri v lm thng sut cc quy trnh thit b nh gi cc vn mi trng ca nh my Kim tra, ti u ha, ci tin hiu sut v li nhun ca nh my.
2/7 bc sdng phn mm Pro/II:
SM phng kt qu ti Desop c thc hin qua 7 buc:
a) V s qui trnh sn xut:
La chn nhng hot ng n v thch hp t PRO / II t nhng biu tung thchhp. n gin tr vo nt biu tng, kch con chut, v thn v trong phm vi hotng bng cch kch ln na. Xc nh r nhng dng cng d.Ch cn kch ntSTREAM. Ri hy ch v kch con chut cho u vo v ra mi n v cng ngh.
b) nh r nhng thnh phn:
Kch nt biu tng nhng thnh phn vo mt danh sch tt c cc thnh phntrong qu trnh. Chn t hn 1,700 thnh phn uc xy dng trong csd liu caSIMSCI bng cch nh vo tn thnh phn hoc La chn n t mt danh sch ucxc nh trc .
c) La chn nhng phng thc Tnh ton Nhit ng:
Kch nt spha chn nhng phng thc nhit ng t danh sch nhngphng thc thng s dng, khi qut ha,phng trnh trng thi,phng thc chtlng hot ng, v nhng gi d liu c bit.
d) nh r nhng dng c nhp liu:
Nhn p vo mi dng nhp liu ngoi cung cp d liu dng ( lu lungchy,thnh phn, nhit , v p).
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
5/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
5
e) Cung cp nhng iu kin cho Qui trnh
Nhn p vo mi biu tng n v hot ng trong s qui trnh sn xut , vcung cp d liu ( nhng vng d liu uc phc tho mu ). Khi nhp d liu qu
trnh, vng d liu thay i mu tn xanh.
f) Chy M phng
Mt ln bn cung cp tt c d liu uc yu cu v khng cn nhn thy nhngvng , vy l bn sn sng chy s m phng
g) Xem kt qu:Sau khi chy xong qu trnh m phng, bn c th xem li nhng kt qu v xp
thnh bng s dng bo co in mc nh hoc trc tip trong Excel.
3/S mt quy trnh dng phn mm Pro/II:
Hnh 0: V d mt s cng ngh m phng bng Pro/II
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
6/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
6
II. Gii thiu chung:1/ Khi nim:
Expander l thit b gin n kh c ng dng rng ri trong cng nghip.
Expander l mt thit b dn u trn thtrng thit b cng nghip v du v kh thgii. Khng nhng vy n cn c nhiu ng dng rng ri trong cc lnh vc nng
lng v nhit lnh khc.
Hnh 1: Thit b turbo expander
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
7/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
7
Hnh 2: Cu to n gin ca expander
Tnm 1857 ngi ta ln u tin bit vExpander khi k s ngi c-Carl WilhelmSiemens thit k my gin n h nhit dng kh. Sau nm 1902 mt k s ngiPhp ch to my gin nkhng kh h nhit dng kh. Nm 1934 nhng my
gin n Turbine u tin c ch to m ra thi k mi cho my gin nkh vinhiu ng dng trong thc t.
My nn: Trong cng nghip ha cht v thc phm cng nh cc ngnh kinh tkhc, my nn hay my thi kh c s dng rt ph bin. Nh tng hp NH3
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
8/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
8
phi nn H2 v N2 ti 200, 350, hoc 500 at. Tri li trong mt squ trnh nh cc, sy, chng chn khng th phi duy tr p sut rt thp, c 0,2 n 0,4 at.
Ngoi ra thng gi, khuy trn , phun bi hoc vn chuyn vt liu ngi tacng dng kh nn.
Hnh 3: My nn
Trong k thut cc kh cn c nn v vn chuyn c tnh cht vt l v ha hc rtkhc nhau. iu kin lm vic vi lu lng, p sut v nhit khc nhau. Do , cnhiu loi my nn c s dng. Chng c phn loi theo nhiu cch, nh theonguyn tc lm vic hay theo p sut u v cui.
Theo nguyn tc lm vic c th chia ra:
My nn pittong: cu to gn ging bm pittong, c pittong chuyn ng trongxilanh v kh c nn nhgim th tch ca bung lm vic.
My nn loi quay trn: Nhroto quay trong m kh c ht vo nn li trongmy ri y ra p sut cao hn.
My nn tuabin (thuc loi ly tm): nhchuyn ng quay ca cnh gung v tcdng ca lc qun tnh ly tm m kh c nn li.
My nn loi phun tia: nguyn tc lm vic v cu to ging nh bm tia, khc nn do vn tc thay i khi i qua ng loa hnh nn ct.
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
9/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
9
Hnh 4: Cu to n gin my nn kh
2/ Phm vi ng dng:
Expander trong cng nghip ha cht ngy nay c bit n nh mt thit b dng
chuyn i nng lng t p sut ca dng kh hay dng hi sang cng c hc khi m
kh hay hi gin n qua turbine. Ngoi ra cn expander cn c bit n vi nhng
chc nng v lm lnh dng kh hay hi, gim p dng kh hay ti hon lu nng lngcho cc dng kh. Cng sut hot ng ph bin t 75KW ti 25MW.
Cho n nay, expander c ng dng trong nhiu mc ch khc nhau, nhng
lnh vc mang tnh thng mi nht ca expander c th lit k nh sau:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
10/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
10
Cng nghip ha cht v ha du : sn xut nitric acid, acetic acid Sn xut kh thin nhin v du cng nghip H thng gim p trong cc ng ng dn Ha lng Methane Ti to nng lng trong cng nghip
Hnh 5:S cng ngh ha lng kh methane c s dng
compressorexpander
My nn kh c s dng rt nhiu trong cc lnh vc nh: Ngnh khai thckhong sn, ngnh y t, cc ngnh cng nghip nng.
3/ c :
Nh bit, trong rt nhiu nm, my gin n c dng h nhit trong cc
nh my ng lnh, cng vi ng dng ln th hai l ti thit nng lng.
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
11/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
11
T nhng ng dng chng ta c th thy thit b gin nkh c nhng yu cu
quan trng trong thit kc nhng tiu chun nhm tha mn nhng yu cu s
dng t ra:
Duy tr c hiu qu gin ncao nhng vn tc bin i khc nhau ca dngkh
Chu c tc dng ca bn trong kh cng nh qu trnh ngng t ca nhngdng kh
Hiu sut cao Bn c hc p ng c yu cu khc nhau vkch thc ca khch hng Vic thit k my gin nl vn ca nhiu nh sn xut. Bt k 1 thng tin c
thno cng phi c c t 1 nh cung cp nht nh.
Trong nhng loi turbine khc nhau hin c, vic thit k turbine hot ng ly tm(radial reaction turbine) chim u th trong nhng ng dng thit b x l kh
thin nhin dng my gin n turbine sinh hn. Nhng b phn ny hot ng
c vi khong thay i ln ca dng vo v iu kin p sut (bng vic s
dng nhiu loi van u vo khc nhau). Chng hot ng tc quay ln, v
th ph thuc vo vic thit k v hot ng (tng tnh cc thit b quay phc
tp).
Qu trnh thit k my gin nny i hi nhng kin thc v nhit ng lc hccng nh s hiu bit v nhng tnh cht ha l ca cc dng kh. Tng t my
nn, trong thit k thit b cn phi s dng cng thc tnh hp l c lin quan n
dng kh thc ch khng chn thun l kh l tng nh trong l thuyt. Mc
d vy, h thng iu khin,theo di s gin ncn phi t c nhng yu cu
t ra nhm m bo an ton v ng tin cy di nhng iu kin vn hnh
c thit k.
i vi my nn: Tng t my gin n.
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
12/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
12
III. C sl thuyt:1/Nguyn l ho ng:
a)My gin n:- Trong qu trnh gin n, p sut v th tch c mi quan h:PVn=constant ( th)
nn kh gin kh thtch tng v p gim nh trnh by.Khi n=1 ta c qu trnhon nhit:
Hnh 6: Gin mi quan h gia p sut v th tch trong qu trnh gin n
Vi n: h son nhit
k: h sng entropy
Cp: nhit dung ring ng p
Cv: nhit dung ring ng tch
* Qu trnh l thuyt
- Ta c qu trnh l thuyt xt cho kh l tng, hiu sut on nhit ad = 100% i t 1n 2 (theo gin ). Khi p sut, nhit , enthalpy gim, entropy khng i
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
13/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
13
* Qu trnh thc t
- Vi kh thc, ta c qu trnh si t 1->2->3, hiu sut on nhit ad < 100% Khi entropy khng l hng s na.
Trong qu trnh gin n, nhit gim nn ngi ta c th ng dng lm lnhdng kh, p sut gim nn hu ch trong nhng trng hp cn gim p. ng thi qutrnh gin nkh l sinh cng nn cng sinh ra thng c s dng trong my nn.
Hnh 7: M hnh compressor - expander
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
14/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
14
Hnh 8: Gin Mollier i vi qu trnh gin n
b)My nn:- Ging nh my gin n, ta cng c gin Mollier cho qu trnh nn kh. V qu trnhnn cng theo l thuyt v thc tcho kh l tng v kh thc (hiu sut on nhit l100% i vi kh l tng v nh hn 100% i vi kh thc)
-Ngc li vi qu trnh gin n, nn kh s lm nhit , p sut v enthalpy tng.Entropy thay i khi qu trnh nn thc t.
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
15/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
15
Hnh 9: Gin Mollier vi qu trnh nn kh
2/Tn on c bn:
a)My gin n:Gin Mollier ( Hnh 9) v p sut theo enthalpy, nh mt hm ca entropy v nhit
. iu kin nhp liu p sut cao P1 v nhit T1, s dng gi tr K, cng vi
phng php tnh ton enthalpy v entropy thch hp. Entropy S1 v Enthalpy H1 th thu
c c biu din ti im 1 (P1, T1, S1, H1) trn gin .
Theo ng ng entropy S1 ta c thu c p sut dng ra thp hn. im ny cbiu din theo nhit T2 v enthalpy H2 vi iu kin hiu sut gin non nhit l
100%. Sthay i enthalpy Hadth c biu din nh sau:
Had = H2H1 (1)
Vi hiu sut on nhit, ad, vi gi tr nhhn 100%, th gi tr enthalpy thc tctnh nh sau:
Hac = Had /ad (2)
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
16/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
16
Enthalpy dng ra thc tth c tnh:H3 = H1 + Hac (3)
im 3 trn gin Mollier, biu din iu kin dng ra thc t.Cng qu trnh gin nng entropy (Ws) thc tth c tnh ton bng cch:
WS = (H2H1).J = Had*J
y, J l ng lng cng ca nng lng.
Nu tnh theo n v m lc, nng lng gin nng entropy ca dng ra c tnh:
GHPad = Had*778*F/33000 (5)
GHPac = Hac*778*F/33000 = GHPad/ad (6)
Ct p: HEADad = Had * 778 (7)
y:
GHP = Cng c tnh bng n v HP
Had = Sthay i enthalpy, BTU/lb
F = Lu lng khi lng dng, lb/min
HEADad = Ct p on nhit, ft
Gi tr33000 th c s dng chuyn i tn v ft-lb/min thnh n v hP.
Hiu sut qu trnh on nhitNu hiu sut on nhit l 100%, ct p on nhit th c tnh t biu thc (3), (4)
v (7).
Vic tnh ton vi h sng entropy k c tnh bng cch th v lp li nhiu ln:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
17/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
17
HEADac =
(8)
y:
z1, z2 l h s nn iu kin dng vo v dng ra.
R: l hng s kh
T1 nhit dng vo
Biu thc ct p qu trnh gin na bin c tnh ton nh sau:HEADp =
(9)
Ct p on nhit th lin h vi ct p qu trnh a bin nh sau:HEADad* ad = HEADp* p (10)
Hiu sut qu trnh a bin c tnh ton:p =
(11)
Cng qu trnh gin na bin ca Expander ( Cng c tnh trong PRO/II) c
tnh theo biu thc di y:
GHPp = HEADp * F/33000
H sa bin n, hiu sut qu trnh a bin pv ct p a bin th c xc nh bng
phng php thv nh gi sai s vi s dng biu thc (9), (10) v (11).
Phng php th v nh gi sai s c tin hnh nh sau:
Phng php ny c s dng trong tnh ton thit b gin n expander cng nh
my nn compressor.
tng:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
18/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
18
Trc ht, ta mc nh mt gi tr bt k cho hiu sut on nhit ca Expander 'ad
100%. ng thi vi mt hiu sut a bin p cng c mc nh. Dng kt qup
mc nh tnh ngc li hiu sut on nhit, nu hai gi tr bng nhau hoc
nm trong mt sai s cho phpth gi tr'adban u c s dng tnh ton cc thng
s ca cc qu trnh trong Expander. Ngc li ta phi chn li gi tr'ad mi thnh
trn cho n khi tha mn iu kin th.
Quy trnh gm cc bc sau:
1. Tnh c p on nhit:T gi trad cho trc kt hp vi cc biu thc (1), (2) v (7), ta c:
Had = H2H1 (1)
Hac = Had /ad (2)
HEADad = Had * 778 (7)
Suy ra: HEADac = Had /ad *778 (*)
2. Tnh t s k:Kt hp phng trnh (8) v phng trnh (*) trn ta tnh c k:
HEADac = Had /ad *778 (*)
HEADac =
(8) k= ?
3. Tnh h sa bin, n:Vi gi tr
pginh trc, da vo gi tr k va thu c v phng trnh (11)
ta tnh c n.
p =
(11) n = ?
4. Tnh c p a bin:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
19/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
19
T gi trn tnh c bc 4, kt hp vi phng trnh (9) ta tnh c gi tr
ct p a bin HEADp :
HEADp =
(9)
5. Tnh li ad :Tphng trnh (10) cng cc gi tr ca HEADp, HEADd p thu c cc
bc trn, ta tnh li ad.
HEADad* ad = HEADp* p (10)
Nu ad ='ad hoc |ad - 'ad| 5% th qu trnh th dng li. Ngc li ta dng
gi trad mi ny lp li php th.
b) My nn:- Trong Pro/II phng php tnh ton ca my nn v my gin nnh nhau.
- Nh ni phn trn, cng sut sinh ra ca my gin nsc s dng cho mynn.V vy ta s cho gi tr cng sut ca 2 my bng nhau.
IV. M phng trn Pro/II:Cc bi ton v d:
1/V d 1:M hnh h thng tch Methane ra khi hn hp kh dng Turbo Expander.
Mc ch: xc nh 1/ Cng sut ca Expander
2/ Thng s dng sn phm kh, lng.
Bit: Lu lng dng kh nhp liu: 8m3/s.
Nhit : 120oF. p sut 602.7psi.
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
20/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
20
Hn hp kh c thnh phn nh sau:
Thnh phn % mol Thnh phn % mol
N2 7.91 n-C
4H
10 2.44
CH4 73.05 i-C
5H
12 0.69
C2H
6 7.68 n-C
5H
12 0.82
C3H
8 5.69 C
6H
14 0.42
i-C4H
10 0.99 C
7H
16 0.31
- iu kin vn hnh cc thit b:My nn: hiu sut 75%, cng sut lm vic ly t my gin n.
My gin n: hiu sut 80%, p sut 125 psi.
Thit b truyn nhit: HX1: tn tht p sut dng nng 10 psi, dng lnh 5 psi, nhit
dng nng vodng lnh ra qua thit b 10oF.HX2: tn tht p sut dng nng 5 psi, nhit sn phm -84oF.
Valve : p sut lm vic 125 psi.
Thp chng ct:
- Thp chng ct 10 a, nhp liu a 1 v 3 vi p sut 125 psi.- Lu lng sn phm nh 500 lb-mol/hr.- Yu cu cht lng ca sn phm y l t l C1/C2 = 0.015.
S n:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
21/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
21
Hin thc m hnh vi PRO/II:
1.Xy dng m hnh thit b
2.Nhp cc cu t dng nhp liu
3. Chn phng trnh nhit ng thch hp
4. Thit lp cc thng s dng nhp liu
5. Thit lp d liu v thit b
a/ Thit btrao i nhit E1, E2
b/ Thit b Flash F1
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
22/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
22
c/ Thit b gin nTurboexpander EX1
d/ Thit b my nn Compressor C1
e/ Thit b Valve V1
f/ Thit bthp chng ct T1
Ta thc hin nh video hng dn km theo.
2/ Bi ton mrng:
Video nh km.
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
23/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
23
V. Kt qu m phng bng Pro/II:1/ Kt qu ca m phng v d 1:
Thit b E1:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
24/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
24
Thit b E2:
Thit b F1:
Thit b EX1:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
25/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
25
Thit b V1:
Thit b T1:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
26/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
26
Thit b C1:
Cng c optimize:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
27/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
27
Vi vic nhp li a s5 ay v a s 3 th kt qu ca column T1 l:
Nhn xt: Thy c nhi lng cn n si y p c gim so vi khica i ; tuy nhin kt qu ti nn c l ng ng .
2/ Kt qu bi ton mrng:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
28/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
28
Thit b C1:
7/31/2019 Bao Cao UDTH Trong CNHH
29/29
ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc
Nhm 12Compressor & Expander
Thit b C2:
VI. Tham kho:1. Bi ging mn ng dng tin hc trong Cng Ngh Ha Hc PGS TS. Nguyn
nh Th.2. Cn bn trong Pro/IINguyn Vn Trung.3. Thit k m phngThS. L ThNh .4. Cc qu trnhthit b trong cng ngh ha hc v thc phm (Tp 1)PGS TS.
Nguyn Bin.