دینا فایل / شبیه سازی فرآیند تولید متیل متاکریلات اسید با نرم افزار اسپن پلاس(AspenPlusV8.8)
شبیه سازی فرآیند تولید متیل متاکریلات اسید با نرم افزار اسپن پلاس(AspenPlusV8.8)
شبیه سازی فرآیند تولید متیل متاکریلات اسید با نرم افزار اسپن پلاس
AspenPlusV8.8
مشخصات پروژه:
شبیه سازی با نرم افزار: اسپن پلاس ورژن:8.8 فرمت فایل شبیه سازی شده: apwz
AspenPlusV8.8
فایل هایی که دریافت می کنید:
1- فایل نرم افزاری شبیه سازی شده فرمت:apwz
2- گزارش کامل پروژه شامل: نحوه انتخاب سیستم ترمودینامیکی، بیان مراحل انجام شبیه سازی فرآیند، شرح طراحی و شبیه سازی های قسمت های مختلف واحد تولیدی مانند طراحی وشبیه سازی برج و راکتور، جداول داده های جریان های ورودی و خروجی و نتایج حاصل از شبیه سازی فرمت: word تعدادصفحات:16
3- صورت سوال پروژه : مبانی طراحی و شبیه سازی فرآیند، فرضیات مورد نیاز، داده های مورد نیاز جریان های ورودی و خروجی جهت شبیه سازی فرمت: pdf تعدادصفحات:23
توجه:
این پروژه شبیه سازی توسط رتبه 2 کنکور ارشد مهندسی شیمی و دانش آموخته برتر مقطع ارشد رشته مهندسی شیمی در دانشگاه صنعتی شریف، انجام شده است.
قسمتی از متن گزارش پروژه:
شبیه سازی
در شبیه سازی فرآیندهای شیمیایی در اولین گام می بایست مواد موجود در فرایند را دسته بندی نمود و در هر بخش از نمودار جریان فرآیند آن دسته از موادی که در تماس با یکدیگر هستند را مشخص نمود. اساسی ترین و ابتدایی ترین اقدام در شروع یک فرآیند شبیه سازی انتخاب سیستم ترمودینامیکی حاکم است.
با توجه به اینکه در شبیه سازی فرآیندهای پایا در همه ی دستگاهها اساس محاسبات، تعادل ترمودینامیکی است، لذا انتخاب مدل ترمودینامیکی مناسب و تنظیم پارامترهای آن یک عمل اساسی است و کلیه نتایج را تحت تأثیر خود قرار میدهد.
در ادامه وارد نمودار جریان شده و به شبیه سازی دستگاههای داده شده با توجه به اطلاعات داده شده برای جریانها و همچنین، مشخصه تجهیزات فرآیندی همانند برجها، راکتورها، محفظه های تبخیر ناگهانی و ... خواهیم پرداخت.
از نرم افزار اسپن پلاس ورژن 8.8 برای کلیه شبیه سازی ها استفاده شدهاست.
انتخاب سیستم ترمودینامیکی
از سیستم ترمودینامیکی به عنوان وسیله ای برای مدل کردن برهمکنش اجزا و به دست آوردن خصوصیات و مشخصات مواد استفاده می شود. به طور کلی خصوصیات مواد به دو دسته خواص ترمودینامیکی و خواص انتقالی تقسیم می شوند.
خواص ترمودینامیکی شامل تعادل فازی، آنتالپی، آنتروپی، انرژی آزاد گیبس و حجم مولی است. خواص انتقالی نیز ویسکوزیته، ضریب رسانش حرارتی، ضریب نفوذ و کشش سطحی را شامل می شود.
مهم ترین مشخصه ای که دراین شبیه سازی باید به صورت مناسبی تعیین شود، تعادل فازی است. برای محاسبات تعادل فازی در نرم افزار اسپن پلاس روشهای مختلفی وجود دارد از جمله ی این روشها می توان به مدلهای ضریب فعالیت و معادلات حالت اشاره نمود.
یک سیستم شیمیایی زمانی به حالت تعادل درمی آید که علاوه بر تعادل گرمایی و مکانیکی به تعادل شیمیایی دستیابد. تعادل گرمایی به مفهوم یکسان شدن دما در سیستم و تعادل مکانیکی به مفهوم یکسان شدن فشار در سرتاسر سیستم است. تعادل شیمیایی به برابری پتانسیل شیمیایی تک تک اجزا در کلیه ی فازها اشاره دارد.
در دو روش ذکر شده یعنی معادلات حالت و مدلهای ضریب فعالیت، نگرش حل معادلات به ترتیب فی-فی و گاما-فی است. معادلات حالت انحراف همه ی فازهای موجود در سیستم را از گاز ایده آل می سنجد، در حالی که مدلهای ضرائب فعالیت انحراف فاز گاز را از گاز ایده آل و فاز مایع را از مایع ایده آل سنجیده و بر این اساس معادلاتی برای فوگاسیته ارائه میکند.
علاوه بر دما و فشار می توان گفت که مهمترین عامل در انتخاب یک سیستم ترمودینامیکی مناسب قطبیت اجزا موجود در سامانه تحت بررسی است. در صورتی که سیستم متشکل از گازهایی ناقطبی باشد، معادلات حالت برای این مورد کارایی مناسبی دارد. در صورتی که در فاز مایع اجزایی مشابه از لحاظ ساختار مولکولی داشته باشیم و در مجموع یک فاز مایع ایده آل تشکیل شود، استفاده از مدل ایده آل که در آن فاز گاز و مایع ایده آل در نظر گرفته می شوند مناسب است.
در صورتی که فاز مایع غیر ایده آل باشد، اگر فشار سیستم در حوالی 10 بار باشد، مدلهای ضریب اکتیویته به شرط تنظیم پارامترها با استفاده از داده های تجربی مناسب واقع خواهد شد. اگر با وجود مایعات غیر ایده آل فشار سیستم بالاتر از 10 بار باشد، استفاده از مدلهای ضریب فعالیت خطاهای بالایی را در پی خواهد داشت. در این موارد توصیه شده که از معادلات حالت پیش بین استفاده شود، هر چند این روشها هنوز به صورت کامل رشد پیدا نکردهاند و در مواردی ناقص هستند.
شبیه سازی بخش 100
در بخش 100 از نمودار جریان خوراک راکتور تبدیل پروپین به متیل متاکریلات، آماده سازی میشود. در ابتدا خوراک C3 متشکل از پروپان، پروپین، پروپیلن و پروپا دی ان به همراه مقدار اجزا سنگین تر که عمدتاً بوتان و کمی پنتان است وارد برج C-101 میشود. این برج تقطیر به منظور جداسازی اجزا سنگین در نظر گرفته شدهاست. پس از برج C-101، محصول بالاسری آن با محصول خروجی از راکتور R-101 ترکیب شده و وارد برج C-102 میشود. در این برج حلال جاذب DMF که از برج دفع C-104 برمیگردد به همراه جریان جبرانی که از تانک T-155 تأمین میشود، به عنوان ماده جاذب در برج C-102 از بالا به پایین ریخته میشود. هدف برج C-102 جذب پروپین و پروپا دی ان است. محصول بالاسری برج که عمدتاً از پروپین و پروپان تشکیل شده است پس از عبور از کندانسور برای ذخیره سازی به بخش LPG فرستاده میشود. محصول پایین برج که شامل حلال DMF و مواد جذب شده است به منظور احیا وارد برج دفع اول C-103 میشود. لازم به ذکر است که حلال DMF قابلیت جذب پروپان و پروپیلن را دارد و بنابراین در جریان مواد جذب شده مقداری از این مواد نیز حضور دارند، که در برج دفع به طور کامل جدا شده و در نهایت با عبور جریان بالاسری برج دفع از راکتور ایزومریزاسیون که به منظور تبدیل پروپا دی ان به پروپین تعبیه شده است، به برج جذب برگشت داده میشود.
محصول پایین دست برج دفع اول که عمدتاً حاوی حلال DMF و پروپین است، به برج دفع ثانویه وارد شده و در آنجا حلال به صورت کامل احیا و به واحد جذب بازگردانده میشود. پروپین خالص شده نیز برای تولید MMA به واحد 200 فرستاده میشود.
طراحی برج C-101
در نمودار جریان ارائه شده در SRI فشار عملیاتی این برج 8 بار، دمای کندانسور و ریبویلر به ترتیب 26 و 60 درجه سانتیگراد میباشد.
این برج دارای 40 سینی بوده و خوراک با دمای 40 درجه سانتیگراد به آن وارد میشود، محصول پایین برج اجزای سنگین بوده که بعد از خروج از برج در مبدل E-102 تا دمای 40 درجه سانتیگراد سرد شده و سپس به تانک T-152 به منظور ذخیره سازی هدایت میشود و در نهایت به مخازن ذخیره ی LPG فرستاده میشود.
محصول بالاسری برج مخلوطی از پروپان، پروپین و پروپیلن و پروپا دی ان است، در مخزن V-101 که ظرف جمع آوری محصول مایع بالای برج است، یک هواگیر به منظور خارج کردن اجزا سبک محتمل همانند اتان که ممکن است در خوراک باشد، تعبیه شده است.
با توجه به اینکه اجزا موجود در این تجهیز همه هیدروکربن بوده و ناقطبی هستند، بنابراین معادله حالت Peng-Robinson برای این سیستم مناسب است. ضرائب برهمکنش دوتایی برای اجزا در محدوده ی دمایی وسیعی در بانک اطلاعاتی نرم افزار موجود است و مشکلی در زمینه تنظیم پارامترها وجود ندارد.
در SRI، اطلاعاتی برای درصدهای جداسازی مورد انتظار همه ی برجهای مورد استفاده در نمودار جریان ارائه شده است. این اطلاعات در جدول 1 نشان داده شده است و به عبارتی این اطلاعات Specification برجهای مورد استفاده در این سیستمها را نشان می دهد. با توجه به اینکه برای یک برج تقطیر دارای خوراک مشخص، در دما و فشار معلوم درجه آزادی 2 است، لذا برای هر کدام از برجها دو داده معرفی شده است.
تهیه شده توسط سایت فایلکده برتر
شبیه سازی فرآیند تولیدمتیل متاکریلات اسید , شبیه سازی بانرم افزاراسپن پلاس , تبدیل پروپین به متیل متاکریلات