- - -    - - -

Báo cáo đề tài nghiên cứu
khoa học

Phần mềm mô phỏng PRO /
II

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TRUNG Trang - 3 -

Chương 1:
GIỚI THIỆU PRO/II

1.1 Mô phỏng và vai trò của mô phỏng
Mô phỏng, tiếng Anh là Simulation, ngày nay đã trở thành một thuật ngữ quen

dầu khí Việt Nam sử dụng rộng rãi.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TRUNG Trang - 4 -

Về cơ bản hai phần mềm Pro/II và HYSYS.Plant tương đối giống nhau về bản
chất. Nếu đã có dòp tiếp xúc với cả hai, thì dễ nhận thấy một điều là mô hình nhiệt
động của hai phần mềm đều được xây dựng trên cùng một nền tảng lý thuyết. Vì vậy
kết quả sẽ không sai khác bao nhiêu. Mặc khác các mô hình thiết bò của hai bên cũng
tương tự nhau. Điểm nổi bật của HYSYS là giao diện thân thiện hơn, tương thích với
nhiều hệ điều hành và cách truy xuất kết quả tốt hơn, giúp cho người dùng dễ đọc và
dễ phân tích hơn so với Pro/II. Mặc khác nhờ ra đời sau nên HYSYS đã kòp hiệu chỉnh
các thiếu sót của Pro/II, HYSYS có nhiều mô hình thiết bò hơn, khả năng tính toán
thiết kế cao hơn, kèm theo đó là các mô hình thiết bò điều khiển như LIC…. Tuy nhiên
theo đánh giá của tôi thì mặc dù kém hơn HYSYS về các mặt trên nhưng Pro/II có
những ưu điểm sau:
+ Công ty sản xuất Pro/II có nhiều kinh nghiệm hơn
+ Pro/II có nhiều môđun phụ trợ, có thể áp dụng cho nhiều quá trình, từ chế thô đến
chế biến sâu, cho cả lónh vực hóa dầu, môi trường và dược phẩm
+ Pro/II có kèm theo nhiều nguồn tài liệu, giúp cho người dùng hiểu rõ hơn về bản
chất chương trình, từ đó giúp họ mô hình hóa các phân xưởng lên máy tính dễ dàng
hơn và giúp họ đánh giá kết quả của chính mình.

1.3 Giới thiệu về Pro/II
1.3.1 Pro/II và ứng dụng Pro/II

Pro/II là một trong những sản phẩm của tổ hợp
SIMSCI, được thành lập từ năm 1957 chuyên về thiết
kế các phần mềm mô phỏng trong công nghệ hóa học,

1.3.2.1 Khởi động Pro/II
Để khởi động chương trình kích đôi chuột vào biểu tượng của chương trình từ menu
Star. Cửa sổ chào mừng của Pro/II xuất hiện. Cửa sổ này có chứa các thông tin về các
mở và các màu khóa được dùng trong chương trình.

Hình 1.1: Cửa sổ chính của chương trình
Lúc này có thể mở một file mô phỏng mới ( chọn File/New ), mở một file đã có (
chọn File/Open ), hay nhập một file keyword ( chọn File/Import ).

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TRUNG Trang - 6 -

1.3.2.2 Các nút công cu

Nút Chức năng

Mở một cửa sổ quan sát
khác cho lưu đồ

Dấu hay hiển thò bảng nổi
PFD

Cung cấp các mô tả cơ bản
cho dự án mô phỏng

Thiết lập hệ đơn vò cho
mỗi dự án mô phỏng. Nút Chức năng

Tìm kiếm thiết bò trên sơ
đồ hiện hành

Tìm kiếm dòng trên sơ đồ
hiện hành

Thực hiện việc tính flash
cho dòng được chọn

Tạo ra các đồ thò cân bằng
lỏng hơi cho 2 cấu tử

Chạy dự án mô phỏng

Dừng dự án mô phỏng Xem kết quả của thiết bò
hay dòng được chọn

Tạo bản báo cáo cho dự
án mô phỏng Xóa các đối tượng hiện

Xanh Dữ liệu cung cấp bởi người dùng
Vàng Dữ liệu nghi vấn. Cảnh báo rằng dữ liệu mà người dùng
cung cấp nằm ngoài khoảng bình thường.
Xám Vùng dữ liệu không có sẵn cho người dùng
Đen Dữ liệu không bắt buộc nhập.
Bảng 1-1: Ý nghóa các loại màu khóa

1.4 Cơ bản về một dự án mô phỏng
Pro/II cho phép người dùng có nhiều phương pháp chọn lựa để nhập dữ liệu.
Đối với nhiều mục dữ liệu là mặc đònh. Các màu khóa sẽ cho người dùng biết khi
nào dữ liệu là bắt buộc, khi nào là mặc đònh, khi nào nằm ngoài khoảng thông
thường…
Mặc dù Pro/II đã có mục cảnh báo khi dữ liệu bắt buộc bò thiếu, nhưng cách
tốt nhất khi nhập dữ liệu là theo tính logic. Lấy ví dụ : mục thành phần dòng sẽ phụ
thuộc vào các cấu tử được chọn; một số thiết bò, ví dụ như flash drum, có các tính
chất phụ thuộc vào các dữ liệu nhiệt động học… Vì những lý do trên nên khi xây
dựng một sơ đồ công nghệ dùng để mô phỏng cần theo các bước sau:
1. Vẽ lưu đồ
2. Lựa chọn hệ đơn vò
3. Xác đònh các cấu tử cho dự án
4. Chọn các phương pháp nhiệt động học và tính chất vận chuyển
5. Cung cấp các dữ liệu cho dòng
6. Cung cấp các điều kiện làm việc cho quá trình
7. Chạy dự án mô phỏng
Trên đây chỉ là những bước cơ bản để chương trình chạy, thực tế để thực hiện mô
phỏng một quá trình thực, hay một phân xưởng… thì bước đầu tiên và vô cùng quan
trọng đó chính là lập mô hình mô phỏng. Ở bước này người dùng phải đơn giản hoá
sơ đồ công nghệ thực, bỏ đi những thiết bò không cần thiết, chuyển đổi các mô hình
thực thành mô hình lý thuyết.
Sau khi chương trình chạy và có kết quả (màu khoá của màn hình chuyển sang màu

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TRUNG Trang - 10 -

CHƯƠNG 2:

ỨNG DỤNG PRO/II VÀO CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ
BIẾN DẦU KHÍ

Pro/II là chương trình mô phỏng tính toán, các quá trình mô phỏng đều ở trạng
thái tónh-trạng thái mà các hiện tượng xảy ra không phụ thuộc thời gian. Vì thế mà


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TRUNG Trang - 11 -
Cấu tử Phần mol
C
2

C
3

iC
4

nC
4
iC
5
nC
5

0.011
0.5528
0.1716
0.2569
0.0055
0.0020
Tổng 0.9999
Bảng 2-1: Thành phần sản phẩm đỉnh

8

nC
9

nC
10

0.0666
0.0532
0.0242
0.0056
0.0020
0.0006
-Lưu lượng (tấn/ngày) 1451
-p suất (bar) 11.5
-Nhiệt độ (
0
C) 73
Bảng 2-2: Thành phần và điều kiện của nguyên liệu
2.1.3 Lập mô hình mô phỏng Hình 2.1 : Mô hình mô phỏng và tối ưu tháp C-02

Hiệu suất tháp được lấy theo kinh nghiệm là 73%, vậy số đóa lý thuyết của
tháp tính cả bình ngưng tụ và nồi tái đun sẽ là : 30x0.73 + 2 = 24 đóa. Nồi tái đun sẽ
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC


0.1357 4.41E-04 0.1716
BUTANE
0.2056 0.0118 0.257
IPENTANE
0.0609 0.2723 4.82E-03
PENTANE
0.0666 0.3072 2.77E-03
HEXANE
0.0532 0.2537 1.48E-06
HEPTANE
0.0242 0.1154 1.82E-09
OCTANE
5.60E-03 0.0267 6.01E-13
NONANE
2.00E-03 9.54E-03 3.66E-16
DECANE
6.00E-04 2.86E-03 1.66E-19
Bảng 2-3: Thành phần và điều kiện của các dòng
2.1.4.2Kết quả tổng quan cho tháp C-02
Tỷ số hồi lưu Bảng 2-4: Tỷ số hồi lưu của tháp C-02
Mol Khối lượng Thể tích
Dòng hồi lưu/ nguyên liệu
Dòng hồi lưu/dòng distillal
0.7087

12 89.2 11.24 1632.2 1294.3
13 95.7 11.26 1650.8 1323.3
14 101.0 11.28 1658.3 1341.8
15 105.9 11.30 1660.4 1349.4
16 110.6 11.33 1662.8 1351.5
17 115.3 11.35 1668.9 1353.9
18 119.6 11.37 1678.6 1360.0
19 123.5 11.39 1688.9 1369.6
20 126.8 11.41 1695.8 1380.0
21 129.8 11.43 1693.4 1386.9
22 133.2 11.46 1671.9 1384.5
23 138.1 11.48 1610.7 1363.0
24R 147.4 11.50 1301.8 308.9L 27.1930
Bảng 2-5: Kết quả tổng quan cho tháp C-02
2.1.4.3 Kết quả thiết kế
Số liệu đưa vào:
-Dạng đóa: đóa van, 4 dòng 1 bước
-Khoảng cách các đóa: 0.6096 m
Kết quả:
- Chương trình sẽ tính đường kính của mỗi đóa và chọn đường kích tháp là
đường kính lớn nhất của các đóa. D = 2.591 m
- Số van trên một đóa: 470
- Đường kính van: 47.6250 mm
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TRUNG Trang - 14 -
- Kích thước của ống chảy chuyền như sau:
+ ống chảy chuyền bên: 211.498 mm
+ ống chảy chuyển giữa: 157.233 mm

176.044

2438
401

210.391
160.582
179.604
Bảng 2-6: Kết quả tối ưu hóa
* Nhận xét: Với đóa nạp liệu là đóa số 10 thì
- Nồi tái đun sẽ tiết kiệm được mỗi giờ 321200 kcal. Đây là một con số tương đối lớn
- Tỷ số hồi lưu cũng giảm xuống còn 0.8967
- Các kết quả thiết kế cũng cho thấy sẽ tiết kiệm hơn trong việc thiết kế.
2.1.4.5 Kết quả nghiên cứu mô hình
Dựa trên sự thay đổi một số thông số để nghiên cứu ảnh hưởng đến quá trình làm
việc của tháp bằng chức năng Case Study của chương trình. Kết quả như sau:
1. nh hưởng của việc thay đổi đặc tính làm việc thứ hai (%C5 ở đáy) lên tỷ lệ hồi lưu
và công suất của nồi tái đun như sau:

%mol C5 trong sản
phẩm đáy 0.57950 0.52950 0.47950 0.42950 0.37950 0.32950
Tỷ số hồi lưu 0.96376 0.64541 0.48349 0.35249 0.22124 0.03154
Công suất nồi tái đun
(10
6
kcal/h) 6.82860 5.35250 4.59090 3.95790 3.33010 2.44750
Bảng 2-7: nh hưởng của việc thay đổi % C5 lên tỷ số hồi lưu và công suất reboiler
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC


3
/ngày). Sản phẩm phải thỏa mãn các yêu cầu về chất lượng thông
qua các điểm xác đònh trên đường TBP và đường ASTM D-86.
Nghiên cứu sự thay đổi công suất nhiệt khi tăng lượng sản phẩm Kerosen.
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số lên mô hình.
2.2.2 Nguyên liệu và sản phẩm Dòng Lưu lượng
Nước loại ra
Naptha
Kerosen
Diesel
AGO
Cặn khí quyển
8750 kg/h
170 m
3
/h
115 m
3
/h
95 m
3
/h
150 m
3
/h
Chưa biết
Bảng 2-9: Số liệu áp suất Bảng 2-10 : Lưu lượng các dòng sản phẩm

iC5
nC5
0.1
0.2
0.3
0.7
0.5
1.2
3
5
10
20
30
40
50
60
70
80
100
36.1
65.0
97.8
165.5
237.2
310.0
365.6
410.0
462.8
526.7
871.1

0
C
Điểm 95% D86 của Diesel 352
0
C
Điểm 95% D86 của Gasoil 475
0
C
Bảng 2-12: Các yêu cầu làm việc của tháp
2.2.3 Các điều kiện làm việc
Sơ đồ công nghệ và các điều kiện làm việc của tháp chưng cất thực được trình
bày ở hình 2.2. Trên sơ đồ gồm có một tháp chính và ba tháp stripping. Các tháp
stripping sử dụng hơi nước để stripping. Tháp chính bao gồm thiết bò ngưng tụ, không
có reboiler mà thay vào đó là dòng hơi có công suất 10000 lb/h. Tất cả các dòng hơi
được dùng đều có điều kiện làm việc như nhau : 60 psig, 600 F (5.08 atm, 333.3
0
C).
Điều này là hợp lý với các phân xưởng thực, vì thường các dòng hơi đều được lấy từ
một nguồn. Tháp chính bao gồm 42 đóa thực, có 3 dòng hồi lưu vòng. Vò trí và các
điều kiện của các dòng hồi lưu vòng được cho trên hình vẽ. Vò trí các dòng lấy sản
phẩm sườn cũng được cho trên hình vẽ.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TRUNG Trang - 17 -

Hình 2.2 : Sơ đồ công nghệ và các điều kiện làm việc của phân xưởng thực
2.2.4 Dữ liệu và hệ nhiệt động học
Hệ nhiệt động được dùng là hệ Grayson-Streed, đây là tập hợp của nhiều phương

mô hình shortcut
Trong phần mô phỏng này đã sử dụng kinh nghiệm sẵn có về hiệu suất của tháp.
Tuy nhiên hiệu suất tháp trong trường hợp này không đóng vai trò quan trọng bởi vì
tháp chân không có thể được mô phỏng từ 18 đến 24 đóa lý thuyết. Hiệu suất tháp đã
cho là 46.5%. Từ đó có thể kết luận là số đóa lý thuyết của tháp sẽ là: 42x43% ≅ 18
đóa. Các tháp stripping được thừa nhận là có số đóa lý thuyết bằng 2, đây cũng là con
số phù hợp với hầu hết các quá trình tính toán và mô phỏng cho tháp chưng cất.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com