Ismerkedés az UniSim-mel

1. Ismerkedés az UniSim-mel Gyakorlatot tartja Kunovszki Péter thekanz@freemail.hu

2. Valami ilyent szeretnénk előállítani ma

3. Alapok (Basismanager) • Componentlist készítése (H2, CO2, víz, MeOH) • Fluid package készítése • UNIQUAC • Reakció definiálása • Kinetikus reakció • Komponensek kiválasztása (összes) • Sztöchiometria (termék +, reaktáns -) • Beállítani, hogy gázfázisú a reakció! • A rate-et állítsuk át kmol / m3h-ra! • Adjuk hozzá a fluid package-hez!

4. A reakció adatai

5. Simulationenvironment • Folyamatos újraszámolás be/ki • Új elemek elhelyezése a jobb oldali menüből. • Kétfajta áram: • anyagáram • energiaáram • Áramok kapcsolása: Attachmode • Nem csak ezt lehet használni!

6. Helyezzünk el egy áramot! • Bármilyen elemen duplakatt a tulajdonságokat hozza elő. • Lesznek kék, piros, és szürke tulajdonságok (most még szürkét nem látunk) • kék: Itt definiáljuk • szürke: Máshonnan számoltatik (Ez fontos!) • Érdemes beszédes neveket adni az áramoknak, mert így fogjuk őket megtalálni.

7. Feed – áram (stream) • Temperature: 40 °C • Pressure: 4000 kPa • Mass flow: 1000 kg/h • Összetétel: • CO2: 25 mol% • H2: 75 mol% • Ezzel meg lett határozva.

8. Recycle – áram (stream) • Definefromotherstream • Ettől még nem számoltatik a másik áramból (Ez fontos!) Mix – Keverő (mixer) • Inlet: Feed, Recycle (kiválasztod) • Outlet: Mixed (beírod) • Így is lehet új áramot definiálni (Ez fontos!) • Nézd meg, ebben minden szürke(nem lepődünk meg)

9. Hol tartunk most? • Tudjuk, hogy nem számíthatunk 100%-os konverzióra, tehát a reakátnsok megmaradó részét recirkuláltatnunk kell. • A friss reaktáns áramot összekevertük a recirkuláltatottreaktánsokkal.

10. Feedheater – melegítő (heater) • Inlet: Mixed • Energy: Heaterduty • Outlet: Toreactor • oldalt: Parameters: • DeltaP: 50 kPa • A rendszer tudja, hogy ilyenkor csökken a nyomás! • Az elem sárga maradt. – Van még szabadsági foka. (Mennyi hőt közlünk, vagy milyen hőmérsékletre emeljük az áramot?)

11. Mi most 200 °C-ra szeretnénk felemelni a hőmérsékletet. • Két megoldás: • Toreactor áramon belül állítjuk be a hőmérsékletet. (200 °C) • Feedheater-em belül alul (oldalsó feliratok megváltoznak, jó észrevenni!) Worksheetfül:A Toreactor oszlopban beírhatjuk a 200 °C-ot • Igazából mindkettő megoldással pontosan ugyanazt csináltuk (mindkét helyen kék marad)

12. Reactor – reaktor (CSTR) • Inlet: Toreactor • Vapouroutlet: Vaporproduct • Liquidoutlet: Dummyliq • Energy: Reactorcooling • Parameters: • DeltaP: 100 kPa • Singlephase • Volume: 100 m3

13. Reakció hozzáadása a reaktorhoz • Reactions fül: • Reactionset: Set-1 • Itt könnyen mindenféle problémák léphetnek fel, ha valamit eddig rosszul csináltál, de ne aggódj! • oldalt: Results – akkor jó, ha a konverzió nem 0 (nálam 27,93%) • Még egy szabadsági fok maradt, legyen a reakció izoterm – a kilépő áramot állítsuk200 °C-ra (Jobban jársz, ha a Vaporproduct-ot és nem a Dummyliq-et állítod be!)

14. Hol tartunk most? • A reakciót olyan hőmérsékleten kívánjuk folytatni, ahol a termékek is gőzfázisban vannak, ezért fel kellett melegítenünk a reaktánsokat. • A reaktorban végbe megy a reakció, a teljes reakcióelegy a gőzfázisban van.

15. Productcooler – hűtő (cooler) • Inlet: Vaporproduct • Outlet: Condensedmixture • Energy: Prodcoolerduty • oldalt: Parameters: • DeltaP: 1000 kPa • 40 °C-ra hűtjük le (Worksheet vagy a Condensedmixture közvetlen beállítása)

16. Hol tartunk most? • A termékeket úgy tudjuk a leghatékonyabban elválasztani az elreagálatlan reaktánsoktól, hogy lehűtjük az áramot a metanol forráspontja alá. (Nagy a rés a reaktánsok és termékek forrpontja között.)

17. Separator – gőz-folyadék szeparátor (separator) • Inlet: Condensedmixture • Vapouroutlet: Vapor • Liquidoutlet: Liqproducts Splitter – elosztó (tee) • Inlet: Vapor • Outlets: Recycled; Purge • Parameters: Flow ratios: Recycled: 0,9

18. Hol tartunk most? • A lehűtött elegyből a termékeket egyszerű fázisszeparációval könnyedén leválasztottuk. • A recirkuláltatott gázáram egy részét mindig le kell fúvatni (purge), hogy a szennyezők ne tudjanak feldúsulni a rendszerben.

19. Recyclecompressor – kompresszor (compressor) • Inlet: Recycled • Outlet: Torecycle • Energy: Compenergy • A Torecycle áramot 4000 kPa nyomásra komprimáljuk (Worksheet, vagy közvetlenül) • Technikai infó: az elemeket a könnyebb kezelés érdekében el lehet forgatni, tükrözni –jobb gomb - Transform

20. Recirkuláció bekötése – (recycle) • Nem igazi berendezés, a programnak kell, hogy ciklusokat tudjon számolni. • Ha eddig nem mentettél, akkor most mindenképp ments, mert ettől össze tud omlani a dolog! • Inlet: Torecycle • Outlet: Recycle • A kezdeti Recycle áram felülíródott, ezért volt mindegy mit adtunk meg neki.

21. Hol tartunk most? • Ahhoz, hogy a recirkuláltatott gázokat visszakeverhessük a betápba, meg kell növelni a nyomást ugyanakkorára. • Zártuk a kört, sikeresen bekötöttük a recirkulált gázáramot.

22. És a termék szétválasztás? • Azt majd a következő alkalommal fogjuk megoldani, de van még mit csinálnunk! • Optimálás! • Ez a későbbi önálló feladat megoldásánál is fontos kérdés lesz! • Most csak a reaktor praméterei szerint vizsgáljuk a konverziót.

23. Optimálási eszközök • Tools/Databook (NEM Workbook, az a legfölső) • Insert – változók hozzáadása (na most jön jól, hogy tudod, hogyan nevezted el az egyes berendezéseket, mert azokat kell most megkeresni) • Reactor / Tank volume • Reactor / RxnActual % Conversion / Rxn-1 • Vaporproduct / Temperature (Ha az Add-ot nyomkodod, nem zárul be az ablak)

24. CaseStudies - Kísérlettervezés • Alul a CaseStudies fül • Add – utána álltsd be a független (térfogat és termék hőm.) és a függő (konverzió) változókat • View – a faktorszintek beállítása • hőmérséklet: low: 150 high: 200 step: 5 • térfogat: low: 5 high 25 step 5 • Start – Várjál! • Results – táblázatban (szörnyű), grafikonon

25. Ezt sikerült elérni • Előhozhatjuk Excel-lel vagy STATISTICA-val. • Megnyugodhatunk, valami hatás van.

26. Milyen értékeket találunk jónak? T = 175 °C V = 16 m3

27. Mára ennyit.Jövő héten folytatjuk.