HYSYS(하이시스)를 이용한 공정설계 p.151~ 연습문제 - 5. 정상상태하의 전 공정 설계

소개글

HYSYS(하이시스)를 이용한 공정설계 p.151~ 연습문제 - 5. 정상상태하의 전 공정 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

5. 정상상태하의 전 공정 설계
　2절 흡수, 용매 재순환, 부 공정도 예제
　2.1 1단계 : 재순환 없는 공정의 설계
　2.2 2단계 : 재순환 스트림의 추가

본문내용

Ignored 체크를 해제해서 계산 을 하면 제법 오랜 시간동안 계산이 이루어진다.
⑫ 수렴이 완료되고나면 그림과 같이 Water in의 Flow가 15.51 kmol/h로 그리고 Acetone 테이블을 보면 아세 톤을 몰분율이 약 0.2108로 수렴한 것을 볼 수 있다.
이것은 증류탑의 설정값을 변경하기 전보다 훨씬 낮은 순도이다.
⑬ 이제 유출액 대 공급 유량 비의 변화 가 아세톤 순도에 끼치는 영향을 알아 본다. 이를 위해 Databook을 열고 그 림과 같은 Value를 추가해준다.
⑭ Data Record에 들어가서 4개의 항목 을 모두 Include하고 Case studies로 들어간다.
Feed Ratio를 Independent로 두고 각 항목을 dependent로 두고 각 그래프 를 그린다.
⑮ 먼저 Feed Ratio에 따른 Water in의 유량을 살펴보면 유출액 대 공급 유량 비가 증가할수록 Water in의 유량도 증가하는 것을 볼 수 있다.
다음으로 Feed Ratio에 따른 Acetone 의 몰분율을 살펴보면 그림과 같이 유 출액 대 공급 유량비가 증가할수록 감 소하는 경향을 보인다.
2.3 3단계 : 프로판 냉각 루프를 이용한 급냉기의 설계
① Component로 프로판을 추가하고 물성 패키지는 Peng-Robinson을 사용한다.
② 그림과 같이 Valve를 추가하고 교재를 참고하여 각 스트림을 생 성한다.
③ Inlet 스트림의 조건은 포화액체 로 가정하고 Vapour을 0으로 그 리고 온도를 50℃, Composition 을 1로 지정해준다.
④ 다음으로 Heater를 추가하고 그림과 같이 각 스트림과 에너지 스트림을 지정한다. 다음으로 Parameters 탭으 로 들어가서 압력손실과 Duty를 주어 진 값대로 입력한다.
⑤ Saturated vapour Outlet 스트림을 포화 증기로 설정하기위해서 vapour fraction을 1로 지정하고 온도를 -20℃로 지정하면 그림과 같이 활성 화된다.
⑥ 다음으로 압축기를 그림과 같이 추가 해준다. 그 후 그림과 같이 스트림들 을 추가하고 원래 지정되어있던 효율 인 75%는 그대로 둔다.
⑦ 마지막으로 냉각기를 추가해주고 그 림과 같이 스트림을 연결해준다.
최종적으로 냉각기의 압력손실을 35 kPa을 입력하면 모든 설계가 완료된 다.
⑧ 모사 케이스를 저장하고 E_22184의 Duty를 제거한다. PFD가 비활성화 되면 상단의 Simulation 메뉴에서 Main Properties를 선택하고 Conv
-ert to Template를 눌러 저장한 다.
⑨ 앞전의 예제 파일을 불러와서 증류탑 의 유출액 대 공급 유량 비를 0.05로 바꾸고 수렴하면 그림과 같이 냉각기 의 Duty 값이 2.301e+006 kJ/h임을 알 수 있다.
⑩ Process Templates를 클릭하고 “Read an Existing Template”을 선택하고 그림과 같이 저장했던 Propane Loop를 연다.
그림과 같이 스트림들을 입력하고 하단의 Sub-Flowsheet Environment 를 클릭하면 Propane loop PFD가 열린다.
⑪ 열린 PFD의 아무 스트림이나 클릭해 보면 그림과 같이 Propane의 유량이 약 250kmol/h임을 알 수 있다.
<연습문제>
1. 4.5.1절에서 butane과 pentane이 50 weight %로 구성된 혼합물을 분리하도 록 기액 분리기를 설계하였다. 공급 스트림은 50℃에서 증기 분율이 0.5가 되도 록 가열된 후 단일 단 분리기로 이송되었다. 이 분리기로부터 증기 생성물의 butane 몰 분율이 0.55에서 0.64로 증 가한다. 이 생성물 스트림의 일부를 재순 환하여 공급물과 혼합하면 생성물 스트림 내의 butane의 몰 분율을 증가시킬 수 있을 것이다. 증기 생성물 스트림에서 회수되는 부탄의 양과 몰 분율을 분리기를 떠나 공급 스트림으로 재순환되는 증기 스트림의 양(즉, 재순환 스트림의 분배율) 의 함수로 나타내어라.(그래프 이용) 모든 모사 시에 열교환기를 떠나는 증기의 분 율이 50%가 되도록 지정한다. 이전 절에서 생성했던 EG4.5a파일을 이용해도 좋 다. 참고로 전체/성분 몰 수지가 매우 근접하게 일치하도록 해야 한다. 만약 이 몰 수지가 적당한 허용 오차에 근접하지 못한다면 재순환 블록의 민감도를 증가시킨 다.
① 그림과 같이 Component로 Butane과 Propane을 추가하고 물성패키지는 Peng-Robinson을 사용한다.
② 예제를 불러오거나 없을시 그림과 같 이 PFD를 만든다. 그리고 P92의 조 건대로 입력하면 그림과 같이 활성화 된다.
③ 다음으로 그림과 같이 Splitter와 Recycle Block을 추가하고 스트림 도 추가한다.
④ 마지막으로 Mixer를 추가하고 그림과 같이 스트림을 연결해준다.
⑤ 스트림을 연결하면 그림 과 같은 결과를 얻을 수 있는데 재순환을 이용함 으로써 Product의 Butane 의 몰분율이 증가한 것 을 볼 수 있고 전체적인 몰수지는 밸런스가 맞는 것을 볼 수 있다.
⑥ 최종적으로 생성물 스트림에서의 부 탄의 양과 몰분율을 재순환 스트림의 분배율의 함수로 나타내기위해서 그 림과같이 Databook을 실행하고 Insert 에 안맞는 Values를 입력한다.
⑦ Case Studies를 통해서 그림과 같이 Independent와 Dependent를 설정하 고 Bound 와 Step Size를 지정하고 그래프를 그린다.
⑧ 완성된 그래프는 다음과 같다. 그래프를 해석해보 면 재순환 되는 유량이 많아질수록 Product의 유량은 감소하고 Butane 의 몰분율은 증가하는 것을 볼 수 있다.
먼저 재순환되는 양이 많기 때문에 그만큼 Product 의 전체적인 유량이 감 소하는 것은 당연한 결과이다. 또한 재순환 스트림이 많을수록 스트림이 분리기에 더 많은 횟수 로 들어가게 되고 그 결과 Butane의 몰분율도 증가하는 것을 볼 수 있다.
명호햄 채점하신다고 고생 많으셨습니다.
또.. 행님 덕분에 4학년 즐겁게 보낼 수 있었고 고생 많으셨습니다.
취직해서도 자주 연락드릴께요~ 힘내세요~!

키워드

HYSYS,   하이시스,   공정설계,   화공전산설계,   부산대,   연습문제,   정상상태하의 전 공정 설계,   HYSYS 이용한 공정설계