s3.1. bat dau voi hysys

7/27/2019 S3.1. Bat Dau Voi Hysys

http://slidepdf.com/reader/full/s31-bat-dau-voi-hysys 1/38

“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”

Kế hoạch học Hysys

3.1. Bắt đầu với Hysys

3.1.1. Simulation Basis Manager

Lựa chọn cấu tử

Chọn gói chất lưu

Thiết lập cấu tử giảThiết lập phản ứng

3.1.2. Simulation Enviroment: Thiết lập dòng vật chất

3.2. Sử dụng các tiện ích trong Hysys 3.2.1. Tính toán Flash

3.2.2. Envelope

3.2.3. Property Table

3.3. Unit Operation

3.3.1. Bơm

3.3.2. Compressor/Expander

3.3.3. Heater and Cooler

3.3.4. Shortcut Distillation

3.3. Hướng dẫn thực hành

3.3.1. Chu trình làm lạnh bằng Propan

3.3.2. Phân xưởng làm lạnh khí 3.3.3. Làm ngọt khí chua bằng DEA

3.3.4. Sự đặc trưng dầu mỏ



Session 3.1.

Bắt đầu vớiAspen Hysys




Revise

(Yêu cầu xem lại Session 1 để hiểu các bước tiến hành quá trìnhmô phỏng)

Để xây dựng một mô hình mô phỏng hiệu quả, chúng ta phải xácđịnh đúng mục tiêu. Bước đầu tiên trong bất cứ một quá trình môphỏng nào cũng là lượng hóa các mục tiêu càng nhiều càng tốt.

Các kết quả đạt được thường phụ thuộc vào các yêu cầu đặt ra.Như vậy, trước khi mô phỏng nên đặt ra các câu hỏi sau: Mục đích sử dụng công cụ mô phỏng trong trường hợp này để

làm gì?

Quá trình mô phỏng sẽ thực hiện những việc gì?

Sự phức tạp có cần thiết không? Cần thiết phải tìm ra các kết quả nào từ quá trình mô phỏng?




Bắt đầu với Hysys


Chọn gói chất lưu Thiết lập cấu tử giả Thiết lập phản ứng Đặc trưng dầu mỏ

Simulation Basis Manager (thiết lập ban đầucho quá trình mô phỏng)

Simulation Enviroment (vào môi trường mô phỏng)

Đặt các dòng: thành phần, lưu lượng, t, P. Tính

toán các tính chất của dòng

Đặt các thiết bị

Chạy và in kết quả




Simulation Basis Manager





Nút Miêu tả

View Cho phép chúng ta xem hoặc sửa đổi thông tin trong cửa

sổ hiển thị tính chất của danh sách hợp phần được lựa

chọn.

Add Cho phép chúng ta tạo một danh sách hợp phần.

Chú ý: Các danh sách hợp phần có thể được tao thêm

thông qua cửa sổ hiện thị tính chất của gói chất lưu

Delete Loại bỏ danh sách hợp phần được lựa chọn khỏi mô

phỏng

Copy Tạo một bản sao của danh sách hợp phần được lựa chọn.

Import Cho phép chúng ta nhập một một danh sách hợp phần đã

được định nghĩa trước đó từ đĩa. Các các danh sách hợp phần là các file có phần mở rộng là “.cml”.

Export Cho phép chúng ta xuất danh sách hợp phần được lựa

chọn ra một đĩa. Các danh sách hợp phần có thể được lấy

lại vào các mô phỏng khác bằng việc sử dụng chức năng

Import.




Thiết lập hệ nhiệt

động

Xuất nhập file lưuhệ nhiệt động

Hệ nhiệt động




Hệ nhiệt động

Lựa chọn mô hình nhiệt động phù hợp đóng vai tròquan trọng tới độ chính xác kết quả mô phỏng

Các thông số xác định từ hệ nhiệt động Hằng số cân bằng pha K

Enthanpie của pha lỏng và pha hơi

Entropy của pha lỏng và pha hơi

Tỷ trọng của pha lỏng và pha hơi

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_6/Model%20Selection.ppt







Các mô hình nhiệt động

• Dạng theo phương pháp hiệu chỉnh ( Generalized Correlation Methods):GS, CS,IGS,…

• Dạng phương trình trạng thái (Equation of State Methods): SRK, PR,

SRKS, BWRS,...• Dạng theo hoạt độ (Liquid Activity Methods): NRTL, UNIQUAC,…

• Dạng đặc biệt (Special Packages): AMINE, ALCOHOL, SOUR,…

Cơ sở lựa chọn hệ nhiệt động:

• Đặc trưng nhiệt động của hệ (hệ số K)• Thành phần hỗn hợp• Phạm vi nhiệt độ áp suất• Tính sẵn có của các thông số của hệ

Lựa chọn phương phápnhiệt động học

PR: Peng Robonson

PRSV: Peng Robinson Stryjek-Vera

GS: Grayson-Streed

ZJ: Zudkevitch Joffee

CS: Chao Seader

NRTL: Non-Random-Two-Liquid

MBWR: Modified Benedict Webb Rubin




Lựa chọn phương phápnhiệt động học

Hệ tiêu biểu Hệ nhiệt động phù hợp được đề nghị sử dụng

Sấy khí bằng TEG PR

Nước chua PR, Sour PR

Xử lý khí ở nhiệt độ thấp PR, PRSV

Tách không khí PR, PRSV

Tháp chưng cất dầu thô áp suất khí quyển PR, PR Options, GS

Tháp chưng cất chân không PR, PR Options, GS (<10mmHg), Braun K10, Esso K

Tháp Ethylene Lee Kesler Plocker

Hệ H2 áp suất cao PR, ZJ hoặc GS

Các thùng chứa Steam Package, CS hoặc GS

Ức chế tạo hydrate PR

Các hệ hóa học Activity Models, PRSV

Alkyl hóa xúc tác HF PRSV, NRTL

Sấy bằng TEG có mặt các hợp chất thơm PR

Các hệ hydrocacbon trong đó độ tan của nướctrong các hydrocacbon là quan trọng

Kabadi Danner

Các hệ có một vài khí và các hydrocacbon nhẹ MBWR




Quá trình chế biến khí

Với khí chứa ≤5% N2, CO2 và H2S và không có phân

tử phân cực nào khác SRK, PR hoặc BWRS

Với khí chứa ≥5% N2, CO2 và H2S và không có phân

tử phân cực nào khác

SRK, PR, (người sử dụng nên đưa vào các thôngsố tương tác để thu được kết quả chính xác hơn)

Tách các hydrocacbon nhẹ PR-BM, RKS-BM, PR, SRK.

Tách khí từ không khí bằng làm lạnh sâu PR-BM, RKS-BM, PR, SRK

Tách nước bằng Glycol PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2,

PSRK, SR-POLAR, SAFT

Hấp thụ khí axit bằng metanol (RECTISOL) NMP(PURISOL)

PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK

,SR-POLAR, PHSCT, SAFT

Hấp thụ khí axit bằng amin (AMISOL) kiềm xodanóng

ELECNRTL

Quá trình Claus PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2,

PSRK, SRPOLAR

Xử lý khí tự nhiên có lẫn nước làm việc ở áp suất cao(độ hòa tan của hydrocacbon trong nước sẽ tăng lên)

SRKM, PRM, SRKS, SRKKD (EOS SRK được biến đổi bởi Kabadi-Danner)




Quá trình chế biến dầu

Hệ thống áp suấtthấp (tháp chưng cấtáp suất khí quyển và

chân không)

Trong nguyên liệu của các hệthống này có khoảng trên 3%thể tích phần nhẹ

BK10 hoặc GS và cácdạng biến đổi của nó

Khi hàm lượng phần nhẹ lớn(nhất là thành phần C1)

SRK,PR.

Hệ thống áp suất cao (tháp chưng cất phân đoạn sản phẩm của phân xưởng cracking, cốc hóa,…) hàm

lượng phần nhẹ nói chung lớn

GS, SRK, PR




Quá trình hóa dầu

Quá trình tách cáchydrocacbon nhẹ

Ở áp suất thấp SRK,PK

Ở áp suất cao SRKKD

Tách BTX P<2 bars IDEAL

P>2 bars GS,SRK,PK Các sản phẩm khác MTBE, ETBE, TAME WILSON, NRTL, UNIQUAC

Tách ethylbenzen,styren PR, SRK, WILSON, NRTL

Axit Terephthalic WILSON, NRTL, UNIQUAC

Chưng tách rượu đẳng phí WILSON, NRTL, UNIQUAC Axit Cacboxylic WILS-HOC, UNIQ-HOC

Sản xuất phenol WILSON, NRTL, UNIQUAC

Sản xuất amonia PR, SRK

Sản xuất khí tổng hợp PR-BM, RKS-BM




Một hợp phần giả địnhcó thể được sử dụngđể tạo mô hình cáccấu tử không có trong

thư viện, các hỗn hợpxác định, các hỗn hợpkhông xác định, haycác chất rắn.

Cấu tử giả (Hypothetical)




Structure Builder : Xây dụng cấu trúc•Critical: Nhập thông tin tối thiểu

•“Estimate Unknown Props”: Hysys sẽ tự động tínhtoán tất cả các tính chất khác cũng như định nghĩa đầyđủ hợp phần giả định.

•“Add Hypo”: Nhập hợp phần giả định vào danh sáchcác hợp phần được lựa chọn (Có thể sử dụng nút “Sortlist” để gọi danh sách các hợp phần”

Cấu tử giả (Hypothetical)

(Thông tin tối thiểu phải biết để định nghĩa một

hợp phần giả định là nhiệt độ sôi ở điều kiệnchuẩn Pt hay là tỷ trọng của chất lưu lý tưởng (chất lưu có dòng chảy lý tưởng) và khối lượng phân tử.

VD: nhiệt độ sôi của C7+= 1100C




Thiết lập các phản ứng

Thiết lậpphản ứng




Các dạng phản ứng

Conversion : phản ứng tính toán dựa vào độ chuyểnhóa

Equilibium: phản ứng tính toán dựa trên hằng số

cân bằng K Heterogeneous Catalytic

Kinetic: phản ứng tính toán dựa trên hằng số tốc độphản ứng

Simple Rate




Thiết lập phản ứng

Các hệ số tỷ lượngcủa phản ứng




Độ chuyển hóa

Độ chuyển hóa




Sự đặc trưng dầu mỏ

Đặc trưng dầu mỏ trong Hysys chấp nhận các dạng thông tin khác nhau vềdạng dầu mỏ. Chúng ta càng cung cấp nhiều thông tin cho mẫu củachúng ta, thì sự miêu tả càng chính xác.

(Lượng thông tin tối thiểu mà Hysys yêu cầu để đặc trưng một dầu mỏ là: 1. Một đường cong chưng cất trong phòng TN

2. Hai trong số các tính chất sau: Khối lượng phân tử, tỷ trọng, hoặchệ số K Waston.)




Các dạng phép thử

Việc đặc trưng đúng tính dễ bay hơi là quan trọng khi miêu tả một chất lưu dầu mỏ trong quátrình mô phỏng của chúng ta. Hysys chấp nhận các đặc trưng tiêu chuẩn để đánh giá khảnăng bay hơi sau:

Điểm sôi thực (TBP). Được thực hiện ở các máy phân tách gián đoạn có nhiều đĩa hoạtđộng ở các tỷ số hồi lưu cao.

ASTM D86. Sự chưng cất dùng phân tách gián đoạn nhưng sử dụng các bình Engler không có hồi lưu (bình thót cổ). Nói chung sử dụng cho các phân đoạn dầu mỏ nhẹ và

trung bình. (Với tất cả các đường cong chưng cất, chúng ta được yêu cầu là phải nhập ít nhất 5 điểm dữ liệu) D1160 distillation. Sự chưng cất dùng phân tách gián đoạn nhưng sử dụng các bình

Engler không có hồi lưu (bình thót cổ). Nói chung sử dụng cho các phân đoạn dầu mỏnặng.

D86_D1180. Đây là một sự kết hợp của các dạng dữ liệu chưng cất D86/D1180. ASTM D2887. Mô phỏng chưng cất phân tích từ dữ liệu sắc kí. Equilibrium Flash Vaporization (EFV). Bao gồm một chuỗi các thực nghiệm ở áp suất khí

quyển không đổi, ở đó toàn bộ hơi nằm cân bằng với lỏng chưa bay hơi. Chromatographic Analysis. Một phân tích sắc kí khí của một mẫu nhỏ dầu đã bay hơi

hoàn toàn, được phân tích cho các nhóm hydrocacbon paraffin, aromatic, naphten từ C6đến C30. Các phân tích sắc kí có thể được nhập trên cở sở mole, khối lượng, hay thể tíchlỏng.




Phân đoạn nhẹ

Các phân đoạn nhẹ được định nghĩa bằng các hợp phần nguyên chất vớicác điểm sôi thấp. Các thành phần ở trong khoảng nhiệt độ sôi của C2đến n-C5 thường được quan tâm nhất.

Hysys cung cấp ba tuỳ chọn để tính toán cho phân đoạn nhẹ: Ignore. Hysys đặc trưng phân đoạn nhẹ của mẫu của chúng ta bằng

các cấu tử giả. Đây là phương pháp ít chính xác nhất và do vậy nókhông được khuyến cáo sử dụng. Auto Calculate. Lựa chọn cái này khi chúng ta không có một phân tích

riêng rẽ các hợp phần nhẹ nhưng chúng ta muốn phần có nhiệt độ sôithấp được miêu tả bằng các cấu tử nguyên chất. Hysys sẽ chỉ sử dụngcác cấu tử nguyên chất mà chúng ta đã lựa chọn trong gói chất lưu.

Input Composition. Lựa chọn cái này khi chúng ta có phân đoạn nhẹ

đã được phân tách riêng rẽ và dầu mỏ của chúng ta được pha chế vớiphân đoạn nhẹ trong mẫu. Hysys cung cấp một danh sách các cấu tửnguyên chất mà chúng ta đã lựa chọn trong gói chất lưu. Đây là mộtphương pháp chính xác nhất để miêu tả.




Các tính chất khối

Các tính chất khối cho mẫu cũng có thể được cung cấp. Các tínhchất khối là tuỳ y nếu một đường cong chưng cất hay các dữ liệusắc kí các được cung cấp.

Khối lượng phân tử. Đây là khối lượng phân tử của mẫu thể

tích (bulk sample). Nó phải lớn hơn 16. Tỉ khối. Tỉ khối phải nằm giữa 250 và 2000 kg/m3. (Các đơn vị cho tỉ trọng có thể là tỉ khối, độ API hay trọng lượng

riêng, được chọn từ danh sách sổ xuống trong thanh Edit) Hệ số K Waston (UOP). Phải nằm giữa 8 và 15

(Hệ số K Waston là một chỉ số parafin gần đúng. K = (Mean Avg BP)1/3/(sp gr 60F/60F)

Bulk Viscosities. Cho ở hai nhiệt độ nào đó, mặc định ở37.780C và 98.890C (1000F và 2100F).




Nhập các dữ liệu dầu mỏ

Lựa chọn mục Assay>Add

Mục “Input Data” nhập các thôngtin sau:

• Name: Res-Fluid.

• Bulk Props: Used

• Assay Data Type:

Chromatograph• Light Ends: Input Composition

• Input Data : Light Ends” • Assay Basis: phần trăm mole. • Nhập các dữ liệu như bảng

dưới:

Thành phần Phần mole

N2 0.48

H2S 0.00

CO2 0.87

C1 41.83C2 8.87

C3 7.11

i-C4 1.47

n-C4 3.75

i-C5 1.25

n-C5 1.63

C6 0.00

H2O 0.00




Lựa chọn tuỳ chọn “Paraffinic” và chỉ rõ đơn vị là mole. Nhập các dữ liệu sau:


Hexane (C6) 0.0286

Heptane (C7) 0.0371

Octane (C8) 0.0348

Nonane (C9) 0.0231

Decane (C10) 0.0240

Undecane (C11) 0.0183

Dodecane (C12) 0.0142

Tridecane (C13) 0.0141

Tetradecane (C14) 0.0113

Pentadecane (C15) 0.0099

Hexadecane (C16) 0.0074

Heptadecane (C17) 0.0082

Octadecane (C18) 0.0062

Nonadecane (C19) 0.0049

Eicosane (C20) 0.0046

Heneicosane (C21) 0.0039

Docosane (C22) 0.0036

Tricosane (C23) 0.0032

Tetracosane (C24) 0.0027

Pentacosane (C25) 0.0024

Hexacosane (C26) 0.0021

Heptacosane (C27) 0.0020

Octacosane (C28) 0.0018

Nonacosane (C29) 0.0016

Triconane Plus 0.0133





Lựa chọn tuỳ chọn “Aromatic” và lựa chọn các dữ liệu phần mole sau:


Benzene (C6H6) 0.0004

Toluene (C7H8) 0.0015

EBZ, p+m-Xylene (C8H10) 0.0070

o-xylene (C8H10) 0.0028

1,2,4-TrimethylBenzene (C9H12) 0.0028

Nhập các dữ liệu sau cho các thành phần naphten:


Cyclopentane (C5H10) 0.0002

Methylcyclopentan (C6H12) 0.0106

Cyclohexane (C6H12) 0.0050

Methylcyclohexan (C7H14) 0.0156





• Lựa chọn mục “Bulk Props” để nhập các tính chất khối: Khối lượngphân tử là 79.6 và tỉ trọng tiêu chuẩn là 0.6659 SG_60/60api.

• “Calculate” -> “Assay was Calculated”. • Ngay khi dầu mỏ được tính toán, các đường cong làm việc sẽ được

hiện thị trên mục “Working Curves”. Các đường cong làm việc đượcchuyển ngược từ dữ liệu đầu vào của dầu mỏ. Việc tính toán cho sựpha trộn dựa trên các đường cong làm việc này.

• Đóng cửa sổ này lại để quay trở lại cửa sổ “Oil Characterization”.Chúng ta sẽ vẫn ở trong mục “Assay” của cửa sổ.

• Chú y là tất cả các nút trên cửa sổ bây giờ đã có thể sử dụng được.

• (Với các gói chất lỏng, các dầu mỏ có thể được nhập và xuất đểđược sử dụng trong các bài tập khác)





Các khoảng phân cắt Chúng ta có ba lựa chọn cho “Cut option selection”:

Auto cut: Hysys sẽ chia dầu mỏ dựa trên các giá trị bên trong

Khoảng Số phân đoạn

37.78-4250C (100-8000F) 28 (4 phân đoạn trên mỗi khoảng 37.780C/1000F)

425-6500C (800-12000F) 8 (2 phân đoạn trên mỗi khoảng 37.780C/1000F)

650-7800C (1200-16000F) 4 (1 phân đoạn trên mỗi khoảng 37.780C/1000F)

•User Points: chúng ta chỉ rõ số lượng các cấu tử giả yêu cầu. Hysys cân đối các phân

đoạn theo sơ đồ khối ở bên trong.

Khoảng giữa các điểm cắt Phân đoạn

IBP-4250C (IBP-8000C) 4 phân đoạn trên mỗi khoảng 37.780C/1000F

425-6500C (800-12000F) 2 phân đoạn trên mỗi khoảng 37.780C/1000F

6500C-FBP (12000F-FBP) 1 phân đoạn trên mỗi khoảng 37.780C/1000F

User Ranges: Chúng ta chỉ rõ các khoảng theo điểm sôi và số lượng các phân đoạn

trên mỗi khoảng.




Chia cắt dầu mỏ

Ngay khi phân đoạn dầu mỏ đã được tính toán, chúng ta có thể cắt dầu mỏthành các cấu tử giả riêng biệt.

Di chuyển đến mục “Cut/Blend” của cửa sổ “Oil Characterization”. Kíchvào nút “Add” để tạo một hỗn hợp pha trộn mới.

Trong ô “Name”, thay đổi dạng tên mặc định từ Bend-1 thành Res-Fluid.

Từ danh sách các dầu mỏ có hiệu lực (chỉ nên có một), lựa chọn Res-Fluid và kích vào nút “Add”. Cái này sẽ thêm dầu mỏ vào bảng các tínhchất của dòng và một hỗn hợp trộn lẫn sẽ được tính toán tự động. Hỗnhợp trộn lẫn được tính toán sử dụng tuỳ chọn chia cắt mặc định, tự độngchia cắt.

Thay vì việc sử dụng tuỳ chọn chia cắt tự động mặc định, thay đổi lựachọn chia cắt để sử dụng các điểm do người sử dụng nhập vào và thay

đổi số đoạn chia cắt là 5. (Chú ý rằng việc giảm số đoạn chia cắt sẽ làm tăng tốc độ mô phỏng, nhưng

nó có thể có một ảnh hưởng xấu đến độ chính xác của mô phỏng)

Kết quả tính toán có thể được hiển thị trong mục “Tables” của cửa sổ“Blend”.




Phân tích kết quả

Ngay khi chúng ta đã tính toán một hỗn hợp trộn lẫn,chúng ta có thể kiểm tra các tính chất khác và cáctóm tắt cho dòng của các cấu tử giả được tạo ra đểmiêu tả một dầu mỏ đã được tính toán.

Quay lại môi trường dầu mỏ và mở cửa sổ của hỗnhợp trộn lẫn, Res-Fluid.

Oil Characterization>Cut/Blend>View

Mục Tables

Mục Property Plot Mục Composite Plot




Thiết lập đơn vị tính

Tools/Preferences/Variable tab




Simulation Enviroment

Status Bar Object StatusWindow

Trace Window PerformanceSlider

Object

Pallette

Menu Bar Toolbar




Stream

Material streams Energy streams

Flow rates (F ): Stream and

components (mass, mol, etc.)

Composition ( x ): Components and

their mass/mol fractions

Phase (f ): Solid, liquid, gas, 2-

phase, 3-phase, etc.

Temperature (T )

Pressure (P )Form (φ): Particle size distribution,shape, etc.

Flow (e): Energy flow kJ/h

Form: Power (work) or heat




Stream

Có 3 cách để nhập các dòng trong Hysys

Phương pháp Cách thực hiện

Sử dụng Menu Bar • Lựa chọn “Add Stream” từ mục “Flowsheet” trên thanh

menu, hoặc • Ấn vào phím nóng F11

Sử dụng Workbook Mở Workbook di chuyển đến mục “Material Streams”. Nhập

tên dòng vào trong ô “New”.

Sử dụng bảng nổi Từ mục “Flowsheet” trên thanh menu, lựa chọn “Open Object

Palette” hoặc ấn F4 để mở bảng nổi. Nhấp đúp vào biểu tượng dòng




Stream

Nhập các thành phần của dòng Có hai mục khác nhau để nhập thành phần dòng:

Mục Thực hiện

Điều kiện •Kích đúp vào ô “Molar Flow” để phần mole.

•Hoặc kích đúp vào ô “Mass Flow” để nhập phần khối lượng.Hoặc

* Kích đúp vào ô “Std Ideal Liquid Volume Flow” để nhập phần thể tích.

Thành phần Kích vào nút “Edit”, cửa sổ để nhập thành phần dòng sẽ xuất hiện.




Extra – Các phím nóng trong Hysys



“W l 10% f h t d 20% f h t h 30% f h t 50% f h t d h

Homework

Cấu tử Phần

mole

N2 0.0002

H2S 0.0405CO2 0.0151

C1 0.7250

C2 0.0815

C3 0.0455

i-C4 0.0150

n-C4 0.0180

i-C5 0.0120

n-C5 0.0130

C6 0.0090

Cấu tử Phần mole

N2 0.025

H2S 0.0237

CO2 0.0048

C1 0.6800

C2 0.1920

C3 0.0710

i-C4 0.0115

n-C4 0.0085

i-C5 0.0036

n-C5 0.0021

C6 0.0003

C7+ 0 0000

Dùng 3 cách khác nhau để nhập các dòng vật chất sau: Gaswell 1 Gaswell 2

Cấu tử Phần

mole

N2 0.0050

H2S 0.0141CO2 0.0205

C1 0.5664

C2 0.2545

C3 0.0145

i-C4 0.0041

n-C4 0.0075

i-C5 0.0038

n-C5 0.0037

C6 0 0060

Gaswell 3

s3.1. bat dau voi hysys

Documents