skip to Main Content

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

برج تقطیر یکی از انواع برج های جداسازی می باشد که از مهم ترین تجهیزات موجود در هر واحد پالایشگاهی یا پتروشیمیایی محسوب می شود. شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار های شبیه ساز همچون هایسیس نیز یکی از مسایل مهم در بررسی و ارزیابی عملکرد این تجهیز در صنایع مختلف شیمیایی و پتروشیمیایی به شمار می رود. لذا در این مقاله قصد داریم شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس را با حل یک مسیله شرح دهیم.

مسئله:

برای جداسازی جریان خوراک هیدروکربنی حاوی هیدروکربن های نرمال پنتان(n-C5) تا نرمال نونان(n-C9) از یک برج تقطیر شامل ریبویلر و کندانسور کامل (رفلاکس کامل) مورد استفاده قرار می گیرد. خوراک از سینی ۱۵ ام این برج که از ۲۴سینی تشکیل شده است، وارد می شود و  ۴ جریان خروجی از آن به ترتیب از کندانسور (جریان D)، سینی ۲۰ام (جریان S1)، سینی ۱۰ام (جریان S2) و ریبویلر (جریان B) خارج میشوند (شماره بندی سینی ها از پایین به بالا است).

اطلاعات مسئله:

  1. میزان جریان برگشتی R=8
  2. دبی مولی جریان های D، S1 و S2 به ترتیب ۱٫۳، ۰٫۶۷ و ۱ کیلوگرم بر ساعت
  3. فشار ریبویلر و کندانسور به ترتیب ۲۶ و ۲۰Psia
  4. افت فشار کندانسور ۱Psia
  5. دما و فشار خوراک به ترتیب ۱۲۰ درجه فارنهایت و ۲۵ Psia
  6. میزان دبی اجزای nC5، nC6، nC7، nC8 و nC9 به ترتیب ۲۲۰، ۱۱۰، ۱۶۰، ۵۰ و ۴۰۰ پوند بر ساعت

میزان درصد مولی nC5  دانسیته جرمی فاز گاز در جریان جانبی S2 چقدر است؟

مراحل حل دستی:

در صورتیکه بخواهیم این مسئله را به صورت دستی حل کنیم، بایستی موازنه های جرم و انرژی را برای قسمت بالا و پایین و کل برج نوشت و به صورت همزمان حل نمود که کار بسیار زمان بری است و با شبیه سازی برج تقطیر در هایسیس می توان در زمانی بسیار کوتاه تر به نتیجه بسیار دقیق تری هم رسید.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس:

ابتدا همانند شکل زیر، با توجه به اطلاعات مسئله مواد موجود در فرایند را در قسمت component list وارد می کنیم.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

با توجه به مواد موجود در فرایند که همگی مواد هیدروکربنی هستند و واکنشی هم صورت نمی گیرد، Peng-Robinson به عنوان بسته ترمودینامیکی مناسب برای این فرایند در نظر گرفته می شود و در قسمت fluid package این انتخاب را صورت می دهیم.

پس از انتخاب مواد و بسته ترمودینامیکی به صفحه شبیه سازی رفته تا جریان خوراک و برج تقطیر را شبیه سازی کنیم.

قبل از شبیه سازی برج بایستی جریان خوراک را در hysys تعریف کنیم. با توجه به اطلاعات مسئله، دما، فشار و همچنین شدت جریان هر کدام از اجزای موجود در خوراک را طبق شکل زیر وارد می کنیم.

نکته: با توجه به این که مجموع شدت جریان اجزا برابر است با شدت جریان کل خوراک، لذا هایسیس خود این مقدار را محاسبه و در قسمت شدت جریان جرمی (mass flow) وارد می کند.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

همانطور که در شکل بالا مشخص است، مشخصات خوراک تکمیل شده و رنگ سبز رنگ نیز نشان دهنده همین موضوع است. حال برای تعریف و شبیه سازی برج تقطیر در hysys طبق شکل زیر از قسمت material &streams برج مناسب با مسئله را وارد صفحه شبیه سازی می کنیم.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

رنگ زرد برج به معنای عدم تکمیل شبیه سازی است. در این مرحله بر روی برج کلیک می کنیم تا صفحه طراحی برج نشان داده شود. مراحل طراحی برج شامل ۵ صفحه اصلی است که در صفحه اول آن جریانات خروجی از برج، تعداد سینی های برج، سینی خوراک و نوع کندانسور تعیین می گردد که با توجه به اطلاعات مسئله به صورت زیر تکمیل می شود.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

پس از تکمیل مشخصات برج در صفحه اول گزینه next فعال شده که روی آن کلیک کرده و وارد صفحه دوم طراحی می شویم. در این صفحه (شکل شماره ۱) شکل و نوع ریبویلر انتخاب می شود که اگر اطلاعات دقیق تری از فرایند موجود باشد شکل و نوع ریبویلر را از گزینه های موجود انتخاب می کنیم؛ در غیر اینصورت شکل ریبویلر را one-through و نوع آنرا Regular Hysys reboiler می گذاریم.

پس از انتخاب نوع ریبویلر،گزینه next را می زنیم تا در صفحه بعد طراحی (شکل شماره۲) فشار و افت فشار ریبویلر و کندانسور را وارد کنیم.

در صفحه بعدی طراحی (شکل شماره۳) دمای ریبویلر، کندانسور و بالای برج وارد می شود. وارد کردن این گزینه ها اختیاری است و در صورت موجود بودن اطلاعات دمایی ذکر شده، به همگرایی سریع تر برج کمک می کند.

در صفحه آخر طراحی (شکل شماره۴) نیز معمولا یکی از موارد شدت جریان مایع خروجی از برج یا نسبت جریان برگشتی در فرایند موجود است که آنرا نیز در این صفحه وارد می کنیم.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

پس از وارد نمودن اطلاعات مراحل طراحی برج، گزینه Done را می زنیم تا وارد صفحه اجرای برج (شکل زیر) شویم.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

همانطور که از شکل بالا مشخص است رنگ قرمز پایین این صفحه به معنای این است که هنوز برج اجرا نشده و یا همگرا نگردیده است. به همین دلیل برای اجرای برج وارد بخش monitor که در شکل بالا مشخص شده است می شویم.

در این بخش بایستی اطلاعات مربوط به مشخصه ها (spec) وارد شود تا بتوان برج را اجرا (run) کرد. مشخصه ها می توانند هر  چیزی اعم از دما یا فشار هر مرحله از برج، شدت جریان یکی از جریان ها و یا درصد جرمی یکی از اجزای جریان باشد که با انتخاب گزینه add spec (شماره۴) می توان مشخصه های مورد نیاز را اضافه کرد.

 به طور کلی به تعداد درجه آزادی، به spec دارای مقدار نیاز است تا بتوان برج را اجرا نمود که می توان با active کردن مشخصه هایی که مقادیر آنها در صورت مسئله یا فرایند در دسترس هستند درجه آزادی را صفر نمود. Active کردن مشخصه ها در قسمت شماره ۱ که در شکل زیر مشخص شده است، با قابل انجام است.

برای وارد کردن مقادیر مشخصه ها روی هر کدام از آنها در قسمت شماره ۲ شکل زیر دابل کلیک می کنیم تا مقادیر را برحسب جرمی یا مولی و واحد مناسب تعیین کنیم.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

پس از فعال کردن ۴ مشخصه ای که در صورت مسئله مقادیر آنها در دسترس هستند (شماره ۱)، روی هر کدام از آنها دابل کلیک می کنیم تا در پنجره های جدید مقادیر آنها را طبق شکل زیر وارد کنیم.

در این قسمت به واحد جرمی یا مولی بودن جریان ها بایستی دقت شود و در قسمت flow basis تعیین گردد.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

حال پس از وارد نمودن مقادیر مشخصه ها، گزینه run را کلیک می کنیم تا برج اجرا شود که در صورت همگرا شدن برج، همانند شکل زیر، رنگ قرمز رنگ (unconverged) به رنگ سبز (converged) در آمده و برج همگرا می شود.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

در صورتیکه برج همگرا نشد، رنگ قرمز باقی می ماند که این موضوع نشان از این دارد که یا مشخصه ها به درستی انتخاب نشده اند، یا مقادیر مشخصه ها مناسب نیستند و یا مشکلات طراحی وجود داشته است.

حال با توجه به این که برج همگرا شده است، تمامی اطلاعات مورد نیاز اعم از اطلاعات جریانات خروجی و جریانات مایع و گاز داخل برج در دسترس هستند. با توجه به صورت مسئله روی جریان S2 کلیک می کنیم تا مقادیر خواسته شده مسئله را در قسمت composition و properties طبق شکل زیر بدست آوریم.

شبیه سازی برج تقطیر در نرم افزار هایسیس

دیدگاه بگذارید

avatar
  خبر دار شدن  
از
VimeoTelegramInstagramYoutube
Back To Top