Transcript UniSim Design - Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

UniSim Design
Stacioner modellezés
Bemutató előadás
Havasi Dávid
[email protected]
Folyamatok tervezése és irányítása (BMEVEKFM101) – 2014/15/2
BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék
Dr. Mizsey Péter, Farkasné Szőke-Kis Anita
1
Menetrend
1
02.12
-----------
2
02.19
SS- bemutató
3
4
02.26
03.05
SS- bemutató
5
03.12
6
03.19
7
03.26
8
04.02
9
04.09
Dyn-bemutató
10
04.16
Dyn-bemutató
11
04.23
12
04.27.
Tervezés leadása
04.30/05.07
Dyn beszámoló
Tervezési feladat kiosztása
Tervezési feladat leadása e-mailben:
Dr. Mizsey Péter ([email protected])
Farkasné Szőke-Kis Anita ([email protected])
2
Célkitűzés
• A UniSim Design komplex folyamatszimulátor program használatának
megismerése és elsajátítása egy konkrét példán keresztül
• A program segítségével a kiadott tervezési feladat sikeres megoldása
3
Units, Thermodynamics: Simulation Basis
Manager
4
Units, Thermodynamics: Simulation Basis
Manager
• Komponensek: MeOH, H2O, CO2, H2
5
Simulation Basis Manager
• Modell: UNIQUAC
6
Simulation Basis Manager-Reactions
7
Simulation Basis Manager
• Reakció megadása
• Kinetikus reakció
• Stoichiometry
• Basis
•
•
•
•
Molar concn
Vapour phase
Basis units: kmol/m3
Rate units: kmol/m3h
• Parameters: A, E, A’, E’
8
Stoichiometry

 CH 3OH  H 2O
3 H 2  CO2 
k1
k1
ri  ki  c  c
a
1
b
2
 E
ki  A  exp  
 RT
A  1.04 E 22 E
A  2.6 E 28
'



 1.7 E 05 kJ / kmol
E  2.2 E 05 kJ / kmol
'
9
10
11
Feed
• Anyagáram: Kék nyíl az eszköztárban
• Stream name: Feed
• Temperature: 40°C
• Pressure: 4000 kPa
• Mass flow: 1000 kg/h
• XCO2= 0.25 n/n
• XH2= 0.75 n/n
12
Recycle Mixer
• In: Recycle
• Stream name: Recycle
• Temperature: 40°C
• Pressure: 4000 kPa
• Molar flow: 200 kmol/h
• XCO2=0.1n/n, XH2=0.9
• In: Feed
• Stream name: Feed
• Temperature: 40°C
• Pressure: 4000 kPa
• Mass flow: 1000kg/h
• XCO2=0.25n/n, XH2=0.75
• Out: Mixed
13
Preheater
• Name: Feed Heater
• Inlet: Mixed
• Energy: Heater duty
• Outlet: To Reactor
• Pressure drop: 50 kPa
• Output temp.:
200 °C
14
Reactor
 CSTR reaktor
 Name: Reactor
 Design- Connections
Inlet: To Reactor
Vapour Outlet: From Reactor
T= 200°C,
Liquid outlets: Dummy Liquid
Energy: Reactor Heating
15
Reactor
 Design- Parameters
Single Phase
Nyomásesés:
100 kPa
 Reactions
Reaction set_ methanol_reaction
Reaction: rxn-1
 Rating
Volume:100 m3
 Worksheet
Vapour outlet T=200°C
16
Reactor
• Reactions
• View reaction…
• Fwd Order
• CO2: 1
• H2: 3
• Rwd Order:
• MeOH: 1
• H2O: 1
17
Product cooler
• A reaktorban el nem reagált H2 és CO2 recirkulációjához
először le kell választani a metanolt a gőzfázisból hűtéssel
40°C-ra
• In:
From Reactor
• Out:
Condensed Mixture
• Energy: Prod Cooler Duty
• Nyomásesés: 1000 kPa
18
Eddig elért folyamatábra
19
Reaktorméretezés
• Elsőre túl nagy reaktort terveztünk.
• Tools/Databook
• Insert variables:
• Reactor/Tank Volume
• Reactor/Rxn-Actual % conversion/Rxn-1
• From reactor/Temperature
• Case Studies
• Add : „Designing reactor”
• Independent: Tank Volume, Temperature
• Dependent: Conversion
20
Reaktorméretezés
21
Reaktorméretezés
• ,,View”
• Variable: Temperature 150 – 200°C;
step: 5°C
3D Surf ace Plot of Conv against Temp and Volume
Spreadsheet1 10v *44c
• Tank volume 10 – 25 m3; step: 5 m3
Conv = Distance Weighted Least Squares
• Start
• Results:
• V=10 m3
• T=170°C
• =35%
22