LTH – Kemicentrum 1998-02-23

Avd för Kemisk apparatteknik

Processimulering

Handledare: Prof. Guido Zacci

Dr. Bernt Nilsson

Utförd av: Patrik Persson K-94

Emil Henriksson K-94

Datorlaborationen gick ut på att simulera ett destillationstorn (depropaniser) för separering av propan och butan med hjälp av MAX. Systemet innehåller dock inte endast dessa komponenter utan diverse andra tyngre och lättare alkaner (C₁-C₅) förekommer också. De krav som ställs är att destillatet skall innehålla 5.0 +- 0.1 mol% i-C₄ och tyngre kolväten, bottenuttaget skall innehålla 10.0 +- 0.1 mol% C₃ och lättare kolväten.

I uppgift 1 ska antalet ideala steg samt det yttre återflödesförhållandet bestämmas med hjälp av en short-cut metod i MAX.

Här skall det antal bottnar och yttre återflödesförhållande som erhålls i uppgift 1 användas för att göra en "noggrann" simulering. Detta för att se om kraven för kolonnen uppfylls och för att se hur väl short-cut metoden stämmer överens.

Här skall kraven som ställts i början av uppgiften uppfyllas (om de inte redan överrensstämde i uppgift 2). Detta görs genom att ändra på antalet ideala bottnar eller det yttre återflödesförhållandet tills kraven är nådda.

När kolonnen är färdigdimensionerad skall ett riktigt driftsfall simuleras, driftsdata från Scan-Raff fanns bifogat i labbpeket. Det fall som avviker mest från dimensioneringsdata skall användas vid simuleringen.

Genom att tillämpa en short-cut metod och ett design spec. i MAX kunde antal ideala bottnar och yttre återflödesförhållande som uppfyller kraven bestämmas.

• Yttre återflödesförhållande = 1,976.
• Antal ideala steg = 13,159.
• Feedplacering på botten 7,9.

Input data redovisas i bilaga 1 och output data redovisas i bilaga 2.

En bättre modell av destillationstorn valdes och simulerades med samma förutsättningar som i short-cut metoden, utom antal ideala bottnar vilket sattes till 14. Effekterna i återkokaren respektive kondensorn blev 1900 respektive 1800 kW, resultatet för vissa strömmar visas nedan i tabell 1.

Resultatet i denna simulering avvek en del från det i short-cut metoden, avvikelsen beror antagligen på att short-cut metoden inte är lika precis som den rigorösa och att det var 14 bottnar istället för 13,159. Input data redovisas i bilaga 3 och output data redovisas i bilaga 4.

Genom att studera resultaten i tabell 1 inser man att dessa inte klarar produktkraven. För att lösa detta införs två stycken design spec. De styr var för sig på bottenflöde respektive återflödesförhållande. Det nya återflödesförhållandet som behövs för att uppfylla kraven blir 2,45. Input data redovisas i bilaga 5 och output data redovisas i bilaga 6.

De driftsdata som avviker mest från dimensioneringsdata är de från dag 3, därför används dessa data som indata. Se tabell 2 nedan. Resultatet av simuleringen visas i tabell 3 nedan.

I tabell 3 framgår det att simuleringsresultat och driftsdata inte stämmer överens särskilt väl. Detta kan bero på valet av termodynamisk modell, körningen av processen, olika betingelser vid simulering respektive drift. Input data redovisas i bilaga 7 och output data redovisas i bilaga 8.

I den befintliga anläggningen har depropanisern 35 verkliga bottnar och feedplaceringen är på botten 17. Resultatet vid simuleringarna med MAX gav 14 verkliga bottnar och att feeden skulle in på botten 7-8. Detta medför att totalverkningsgrad för kolonnen blir 40 %, vilket verkar vara lite lågt. Feedplaceringen stämmer dock in bättre den placeras ungefär mitt på kolonnen både i driftsfallet och i simuleringsfallet.

Skäll på han som gjorde det ????????