Zadanie ChemCad kolumna destylacyjna SHOR Opracowanie: dr inŝ. E.Wolak Tytuł projektu: Rozdzieleniem mieszaniny dwuskładnikowej (A-B) przy wykorzystaniu kolumny destylacyjnej SHOR. Podstawowe zasady pracy: 1. Rozpoczęcie zadania 2. Wybór jednostek 3. Tworzenie schematu układu 4. Wybór substancji chemicznych 5. Wybór opcji termodynamicznych 6. Wprowadzenie danych strumieni zasilających 7. Wprowadzenie specyfikacji aparatów układu 8. Prowadzenie symulacji 9. Przegląd wyników obliczeń 10. Opracowanie raportu końcowego Gotowy schemat technologiczny dla procesu rozdzielania mieszaniny dwuskładnikowej przy pomocy kolumny rektyfikacyjnej wygląda następująco : Kolejność wpisywania reagentów (components) moŝe nie być obojętna. Dla rozdzielania mieszanin przy pomocy rektyfikacji naleŝy wpisać, zgodnie z obowiązującą konwencją, składnik bardziej
lotny jako pierwszy. Jeśli nie jesteśmy pewni, który składnik jest bardziej lotny naleŝy skorzystać z Banku danych (Component Database). Specyfikacja strumieni zasilających Podwójne kliknięcie strumienia, który mamy wyspecyfikować (zdefiniować) otwiera okno Edit Streams. Pierwsze pole (Stream Name) nadaje nazwę definiowanego strumienia, która moŝe być ujawniona na schemacie technologicznym. Cztery kolejne pola przeznaczone są kolejno dla temperatury, ciśnienia, ułamka fazy gazowej i entalpii, czyli czterech parametrów termodynamicznych opisujących strumień 1. Zgodnie z reguła faz Gibbsa dla danego składu wystarczą dwa z czterech parametrów by opisać stan termodynamiczny strumienia. NaleŜy zatem określić dowolne dwa z wymienionych parametrów, np.: temperaturę i ciśnienie. Zgodnie z zasadami przyjętymi przez ChemCad entalpię strumienia oblicza sam program, choć w szczególnych przypadkach wartość entalpii moŝna narzucić. Opcja (Comp(osition) unit) dopuszcza róŝne moŝliwości określenia składu mieszaniny, które są dostępne po kliknięciu w jednostki tego parametru. Po wybraniu jednej z nich (ułamek molowy, masowy, objętościowy) udostępnione zostaje okienko Total Flow Units. JeŜeli natomiast Comp Units zostaną określone w jednostkach strumienia (strumień molowy, masowy lub objętościowy) wówczas okno Total Flow Units nie jest dostępne. Ułamki są automatycznie normalizowane do 1.0 w momencie zamykania okna dialogowego. Opcja Flash pozwala na szybkie obliczenia wykorzystując wprowadzone dane.
Specyfikacja kolumny rektyfikacyjnej SHORTCUT DISTILATION (SHOR) Podwójne kliknięcie na ikonę kolumny rektyfikacyjnej otwiera nastepujące okno dialogowe z wyborem parametrów dla uproszczonego modelu kolumny destylacyjnej: Dostępne są trzy tryby pracy uproszczonej kolumny destylacyjnej: tryb umoŝliwiający badanie danego projektu (tzw. Rating Case) oraz dwa tryby projektowe. Wszystkie trzy tryby korzystają z metody Fenske-Underwood-Gillilanda do symulacji pracy kolumny z jednym strumieniem zasilającym i dwoma strumieniami produktów (destylat i ciecz wyczerpana). Tryb Rating Case pozwala na badanie wpływu R/R min w określonych granicach na wyniki pracy kolumny. Uproszczony model kolumny destylacyjnej moŝe nie być wystarczająco dokładny dla bardziej skomplikowanych układów. Tego modelu nie naleŝy stosować w trybie projektowym dla układów azeotropowych. NaleŜy wówczas sięgnąć po bardziej złoŝone modele kolumn, takie jak Tower Plus, Tower czy SCDS. PARAMETRY Select Mode: Wybrać tryb pracy kolumny z proponowanego menu: 1 Rating Case by Fenske-Underwood-Gilliland method. 2 Design case by Fenske-Underwood-Gilliland method, tryb projektowy miejsce zasilania wyznaczone metodą Fenske go. 3 Design case by Fenske-Underwood-Gilliland method, tryb projektowy miejsce zasilania wyznaczone wg równiania Kirkbride a.
Select condenser type Wybrać tryb pracy kondensatora z menu: 0 Całkowita kondensacja. Cały destylat jest ciekły. 1 Częściowa kondensacja. Destylat w fazie gazowej. Column pressure Opcja. Jeśli nie wpisano przyjmowane jest ciśnienie strumienia zasilającego. Column pressure drop Określić spadek ciśnienia na kolumnie. Określona wartość spadku ciśnienia plus ciśnienie w górnej części kolumny odpowiada ciśnieniu w dolnej części kolumny. W obszarze Key Component Specifications Light key component Obowiązkowy wybór z listy Light key split Ułamek składnika bardziej lotnego, który znajdzie się w destylacie. Wartość między 0.5 a 1.0 Obowiązkowy wpis dla trybu projektowego. Dla Rating Case wpisana wartość jest wartością początkową dla obliczeń iteracyjnych prowadzonych przez program po komendzie Run All. Jeśli nie wpiszemy Ŝadnej wartości program wybierze 0.95 jako wartość początkową do iteracji. Heavy key component Obowiązkowy wybór z listy składników Heavy key split Ułamek składnika mniej lotnego, który znajduje się w destylacie. Obowiązkowy wpis wartości miedzy 0 a 0.5. Number of stages Obowiązkowy wpis dla Rating Case. W trybie projektowym liczba półek jest obliczana przez program. Reflux ratio Obowiązkowy wpis dla trybu projektowego. R/R min Obowiązkowy wpis dla Rating Case. Jeśli nie wpisano, naleŝy wypełnić opcję Reflux ratio. Dla trybu projektowego, jeśli R/R min = 0, naleŝy wpisać wartość jak dla Reflux ratio. Sporządzanie raportu końcowego Po wykonaniu obliczeń a przed wydrukowaniem końcowego raportu naleŝy sprawdzić otrzymane wyniki. MoŜna to zrobić w róŝny sposób. Najprostszy polega na sprawdzeniu danych zawartych w oknach pojawiających się po podwójnym kliknięciu interesującego nas strumienia lub aparatu. Raport z wykonanej pracy moŝna sporządzić korzystając z opcji Report z linii poleceń. Dostępne menu raportu pozwala na zdefiniowanie interesujących nas wielkości (Stream properties), które powinny się znaleźć w raporcie a takŝe jego format. Raport otrzymujemy w postaci wordpad.
Wybranie opcji Add Stream Box, Add UnitOp Box z polecenia Format w linii poleceń pozwala na sformatowanie tabelki, odpowiednio strumieni i aparatów, zawierających interesujące nas dane. Tabelka w sposób przejrzysty i dogodny zawiera wszystkie interesujące nas informacje i jest umieszczana pod schematem technologicznym. Opcja Add TP Box z polecenia Format moŝna wygenerować następujące wielkości: temperaturę, ciśnienie, strumień masowy lub molowy dla interesujących nas strumieni. Wygenerowane wielkości pojawią się na schemacie technologicznym przy odpowiednich wybranych strumieniach. Do raportu końcowego naleŝy dołączyć tabelkę opisującą temat projektu, datę sporządzania projektu oraz nazwisko wykonawcy i sprawdzającego projekt. W tym celu naleŝy z biblioteki aparatów Palette z zakładki Drawing Symbols wybrać tabelęi ją uzupełnić. Przykładowa wersja raportu przedstawiona jest poniŝej.