Bài giảng Các thiết bị tách chất rắn

8-CÁC THIẾT BỊ TÁCH CHẤT RẮN 8.1 Tách chất rắn (bộ lọc đơn) 2 8.1.1 Design Tab 2 8.1.2 Ratings Tab 3 8.1.3 Worksheet Tab 4 8.1.4 Dynamics Tab 4 8.2 Thiết bị tách cyclone 4 8.2.1 Design Tab 4 8.2.2 Ratings Tab 6 8.2.3 Worksheet Tab 7 8.2.4 Performance Tab 7 8.2.5 Dynamics Tab 7 8.3 Hydrocyclone 7 8.3.1 Design Tab 7 8.3.2 Ratings Tab 9 8.3.3 Worksheet Tab 10 8.3.4 Performance Tab 10 8.3.5 Dynamics Tab 10 8.4 Bộ lọc hút chân không quay 10 8.4.1 Design Tab 10 8.4.2 Ratings Tab 12 8.4.3 Worksheet Tab 13 8.4.4 Dynamics Tab 13 8.5 Bộ lọc túi 13 8.5.1 Design Tab 13 8.5.2 Rating Tab 14 8.5.3 Worksheet Tab 15 8.5.4 Performance Tab 15 8.5.5 Dynamics Tab 15 8.1 Tách chất rắn (bộ lọc đơn): Các thiết bị tách Simple Solid Separator thực hiện quá trình không cân bằng, nhằm tách chất rắn khỏi dòng lỏng hơi, dòng lỏng hoặc dòng lỏng chứa trong sản phẩm rắn. Thiết bị này sẽ được sử dụng khi cần tách riêng từng pha trong hỗn hợp pha có trong dòng vào. Biểu tượng Simple Solid Separation Các chất rắn được tách phải được xác định trước đó và được nhập vào như các thành phần trong dòng vào thiết bị này. Để cài đặt SIMPLE SOLID SEPARATOR hoạt động, bấm phím F12 và chọn Simple Solid Separator từ Unit ops view hoặc lựa chọn biểu tượng Simple Solid separator trong Object Palette (đầu tiên phải bấm vào biểu tượng Solid Handling radio). Để bỏ qua các SIMPLE SOLID SEPARATOR trong thời gian tính toán, chọn Ignored. HYSYS sẽ hoàn toàn bỏ qua các hoạt động cho đến khi khôi phục lại hoạt động ổn định bằng cách xoá lựa chọn vừa rồi. 8.1.1 Design Tab (thiết kế): Connections Page (kết nối) Trên trang Connections phải đặt tên cho các thao tác, các dòng nguyên liệu và các dòng sản phẩm (hơi, lỏng, rắn). Parameters page (trang các tham số) Có thể xác định độ chênh áp trên trang Parameters Splits Page (kiểu phân tách): Trên trang Splits Page cần phải chọn phương pháp phân tách bằng cách xác định các phân đoạn Type of Fraction Nội dung Xác định Các phân đoạn được phân tách Đặc trưng thành phần phân bố của chất rắn từ nguyên liệu đầu vào trong hơi nước và dòng sản phẩm lỏng. Phân đoạn rắn tách ra trong phần đáy sẽ được tính toán bởi Hysys. Phải ghi rõ thành phần của chất lỏng trong sản phẩm đáy (trong sản phẩm rắn) Các phân đoạn dòng Nhập vào phần mol, khối lượng hoặc thành phần thể tích lỏng, ghi rõ các đặc trưng sau đây: Toàn bộ sản phẩm hơi phân đoạn rắn trên mỗi ô cơ sở đó. Toàn bộ sản phẩm lỏng phân đoạn rắn trên mỗi ô cơ sở đó. Phân đoạn lỏng trong sản phẩm đáy. Trong lưu trình, các dòng sẽ không được báo cáo như là một giai đoạn, do có chứa chất rắn trong dòng hơi và dòng lỏng, và có chất lỏng trong dòng sản phẩm rắn. User Variables Page Trang User Variables page cho phép tạo ra và thực hiện các biến được mô phỏng trong HYSYS. Để biết thêm thông tin về việc triển khai thực hiện: dùng User Variables, xem User Variables trong các chương Customization Guide. Notes Page (ghi chú): Trong trang này thực hiện soạn thảo dạng văn bản trong đó nói chung bạn có thể ghi lại bất kỳ các ý kiến hoặc thông tin liên quan đến các thao tác hoặc gắn liền với mô phỏng. 8.1.2 Rating Tab (đánh giá) Trong mô phỏng tĩnh không sử dụng trang này. 8.1.3 Worksheet Tab (bảng tính): Worksheet Tab chứa tóm tắt các thông tin về tính chất của tất cả các dòng kèm theo đơn vị trong Stream property view. Các trang Conditions, Properties, và Composition chứa các thông tin chọn lọc từ các trang tương ứng của Worksheet Tab để xem tính chất của dòng. 8.1.4 Dynamics Tab Chức năng này hiện tại không sẵn có, được sử dụng trong mô phỏng động. 8.2 Cyclone Thiết bị Cyclone được sử dụng để tách riêng những chất rắn từ ndòng khí và được khuyến cáo chỉ sử dụng để tách những hạt có kích thước lớn hơn 5m. Cyclone bao gồm một hình trụ thẳng đứng có đáy hình côn, một đầu vào tiếp tuyến với thân hình trụ ở gần đầu thiết bị, và một đầu ra cho các chất rắn ở dưới cùng của đáy hình côn. Dưới tác dụng của lực ly tâm xuất hiện trong dòng khí chuyển động xoáy làm các hạt rắn bị văng về phía thành thùng cyclone. Các hạt rắn va đập vào thành thiết bị, rơi xuống đáy hình côn, và do đó bị tách ra khỏi các dòng khí. Các chất rắn được tách ra phải được xác định trước đó và cài đặt như các thành phần trong dòng khí kèm theo hoạt động này. Biểu tượng Cyclon Để cài đặt CYCLONE hoạt động, bấm phím F12 và chọn Cyclone từ Unit Ops xem hoặc chọn biểu tượng Cyclone trong Object Palette (trước tiên cần phải bấm vào biểu tượng Solids Handling). Để bỏ qua Cyclone trong quá trình tính toán, chọn Ignored. HYSYS sẽ hoàn toàn bỏ qua những thao tác liên quan đến cyclone cho đến khi khôi phục lại bằng cách bỏ lựa chọn Ignored. 8.2.1 Design Tab (thiết kế): Connections Page Trên Connections page, có thể cung cấp tên của thao tác, cũng như các nguồn nguyên liệu đầu vào, các dòng sản phẩm hơi và sản phẩm rắn. Parameters Page Cần xác định các thông số: Thông số Mô tả Configuration (đặt cấu hình) chọn một trong hai giá trị High Efficiency hoặc High Output Efficiency Method (phương pháp tác động hiệu quả) chọn một trong hai phương pháp Lapple hay Leith/Licht. Phương pháp thứ hai là một tính toán khắt khe hơn, xem xét hỗn hợp hai hiệu ứng Particle Efficiency phần trăm hiệu quả thu hồi các chất rắn đã quy định có trong dòng sản phẩm đáy Đường kính thiết bị đã cho, hoặc là từ cấu tử được chọn hay đặc tính của hạt rắn, được sử dụng trong các tính toán hiệu suất quá trình phân tách. Ví dụ như nếu chọn hiệu quả 85%, có nghĩa là 85% những hạt rắn có đường kính đã cho sẽ được thu hồi trong dòng sản phẩm đáy. Phần chất rắn còn lại trong dòng vào đã bị loại tuỳ thuộc vào đường kính của hạt. Solids Page Trên trang này những thông tin sau đây về chất rắn được xác định: Thông số Mô tả Solid Name Phải cung cấp hoặc là tên của chất rắn đã cài đặt ban đầu (được truy cập thông qua Edit Bar), hoặc cung cấp đường kính và mật độ của hạt Particle Diameter và Particle Density Nếu không chọn thành phần rắn, cần cung cấp đường kính hạt và mật độ hạt User Variables Page Trang này cho phép cài đặt và cung cấp các biến trong mô phỏng của HYSYS. Để biết thêm thông tin về việc triển khai thực hiện xem chương User Variables trong Customization Guide. Notes page (ghi chú): Trong trang này thực hiện soạn thảo văn bản, có thể ghi lại bất kỳ các ý kiến hoặc thông tin liên quan đến các thao tác hoặc liên quan đến quá trình mô phỏng . 8.2.2 Ratings Tab (đánh giá) Sizing Page Xác định các thông số sau: Thông số Mô tả Configuration Lựa chọn High Output, High Efficiency, hoặc User Defined. Điều này cũng được xác định trên Parameters page Inlet Width Ratio Tỷ lệ độ rộng đầu vào với đường kính thiết bị (phải là giữa 0 và 1). Giá trị cần phải nhỏ hơn tỷ số tổng chiều cao Inlet Height Ratio Tỷ lệ độ cao đầu vào với đường kính thiết bị Cyclone Height Ratio Tỷ lệ chiều cao của phần đáy hình côn so với đường kính thân thiết bị. Gas Outlet Length Ratio Tỷ lệ chiều dài của ống dẫn khí ra so với đường kính thân thiết bị Gas Outlet Diameter Ratio Tỷ lệ đường kính của ống dẫn khí ra so với đường kính thân thiết bị (phải ở giữa 0 và 1) Total Height Ratio Tỷ lệ của chiều cao tổng của thiết bị so với đường kính thân thiết bị Solid Outlet Diameter Ratio Tỷ lệ đường kính ống dẫn chất rắn ra ở đáy so với đường kính thân thiết bị Body Diameter Nếu đang ở chế độ Design Mode, đường kính thân thiết bị sẽ được tự động tính toán. Nếu đang tắt Design Mode, bạn phải cung cấp giá trị này Constraints Page Có thể xác định đường kính tối thiểu và tối đa cho CYCLONE, chỉ áp dụng khi chế độ Design Mode đang bật. Maximum Pressure Drop và Maximum Number of Cyclones: độ tụt áp tối đa và số lượng các CYCLONE tối đa được thiết lập trên PAGE này. Nó cũng được sử dụng trong các tính toán để xác định số lượng CYCLONES tối thiểu cần thiết để thực hiện việc phân tách đạt hiệu quả yêu cầu. 8.2.3 Worksheet Tab (bảng tính): Worksheet Tab cung cấp cùng một thông tin mặc định về các dòng vật liệu của Workbook. Tuy nhiên, tại đây chỉ hiển thị các dòng hiện thời đang được gắn liền với các thao tác. 8.2.4 Performance Tab (thực hiện): Results Page (trang kết quả): Các kết quả tính toán độ tụt áp (Pressure Drop), hiệu suất chung (Overall Efficiency), và số lượng các cyclone mắc song song được hiển thị. 8.2.5 Dynamics Tab Tính năng này hiện tại không có, được sử dụng cho mô phỏng động. 8.3 Hydrocyclone Các HYDROCYCLONE có nguyên lý hoạt động giống như các Cyclone, sự khác biệt chính là HydroCyclone thực hiện tách các chất rắn từ pha lỏng, chứ không phải từ pha khí. Các chất rắn được tách phải được xác định trước đó và cài đặt như các thành phần trong các dòng kèm theo hoạt động này. Biểu tượng Hydrocyclone Để cài đặt HYDROCYCLONE, chọn Add Operation từ Flowsheet Menu, và chọn HYDROCYCLONE. Ngoài ra, chọn biểu tượng Hydrocyclone từ Object Palette (trước hết phải bấm vào biểu tượng Solids Handling). Để bỏ qua các HYDROCYCLONE trong quá trình tính toán, chọn Ignored. HYSYS sẽ bỏ qua hoàn toàn những thao tác tính toán cho đến khi khôi phục lại bằng cách xoá bỏ lựa chọn Ignored. 8.3.1 Design Tab Connections Page Trên trang này, cần cung cấp tên của thao tác, cũng như các dòng nguyên liệu, dòng sản phẩm lỏng và dòng sản phẩm rắn. Parameters Page (trang tham số): Phải xác định các thông số sau đây: Thông số Mô tả Configuration Lựa chọn cấu hình hoặc Mode1, Mode2, hoặc User Defined Particle Efficiency Hiệu suất phần trăm thu hồi chất rắn đã xác định trong dòng sản phẩm đáy Đường kính đã cho, hoặc là từ các cấu tử được lựa chọn hay từ các đặc trưng của hạt rắn, được sử dụng trong tính toán hiệu suất tách. Ví dụ như nếu chọn hiệu suất tách là 85%, có nghĩa là 85% chất rắn có đường kính xác định sẽ được thu hồi. Phần chất rắn còn lại trong dòng vào đã được loại bỏ tuỳ thuộc vào các thông số đã cài đặt ban đầu. Solids Page (trang những chất rắn): Dưới đây là những thông tin chất rắn có thể được xác định: Thông số Mô tả Solid Name Phải cung cấp hoặc là tên của một rắn đã cài đặt ban đầu (được truy cập từ việc kéo thả trình đơn trong Edit Bar, hoặc cho trước đường kính và tỷ trong hạt Particle Diameter và Particle Density Nếu không biết tên chất rắn, thì cần đưa ra đường kính và tỷ trong hạt User Variables Page Trang này cho phép tạo ra và thao tác với các biến trong môi trường mô phỏng HYSYS. Để biết thêm thông tin về việc triển khai thực hiện lựa chọn User Variables, xem trong Customization Guide Notes Page (trang ghi chú): Trong trang này thực hiện soạn thảo văn bản, có thể ghi lại bất kỳ các ý kiến hoặc thông tin liên quan đến các thao tác, hoặc liên quan đến mô phỏng. 8.3.2 Ratings Tab (đánh giá) Sizing page (trang kích thước)Xác định các thông số sau đây: Thông số Mô tả Configuration Chọn Mode 1, Mode 2 hoặc User Defined. Điều này cũng đã được xác định tại trang tham số (Parameters page) Inlet Diameter Ratio Tỷ lệ đường kính ống dẫn vào với đường kính thân thiết bị Included Angle (Degrees) Góc nghiêng của Cyclone so với phương thẳng đứng Overflow Length Ratio Tỷ lệ độ dài ống chảy tràn so với đường kính thân thiết bị Overflow Diameter Ratio Tỷ lệ đường kính ống chảy tràn so với đường kính thân thiết bị Total Height Ratio Tỷ lệ tổng chiều cao của thiết bị so với dường kính thân thiết bị Underflow Diameter Ratio Tỷ lệ đường kính ống dẫn trong so với đường kính thân thiết bị Body Diameter Nếu Design Mode đang bật thì đường kính thân sẽ được tính tự động khi đã nhập đủ các thông số. Nếu Design Mode đang tắt thì phải nhập số liệu này. Constraints Page (trang các ràng buộc):Có thể xác định đường kính tối thiểu và tối đa cho Cyclone, chỉ áp dụng khi Design Mode ở chế độ bật. Maximum Pressure Drop (độ tụt áp tối thiếu) và Maximum Number of Cyclones (số lượng tối đa của các Cyclone) cũng có thể thao tác tại trang này. 8.3.3 Worksheet Tab: Các Worksheet (bảng tính) cung cấp cùng thông tin mặc định như Material Streams trong Workbook. Tuy nhiên, trang này chỉ hiển thị các dòng hiện đang gắn liền với thao tác trong trang này. 8.3.4 Performance Tab Results Page (trang kết quả ) Các kết quả tính toán Pressure Drop (độ tụt áp), Overall Efficiency (hiệu suất tổng) và số lượng Cyclones đồng thời được hiển thị trên trang này. 8.3.5 Dynamics Tab Tính năng này hiện tại chưa sẵn có, chỉ được sử dụng trong mô phỏng động. 8.4 Rotary Vacuum Filter (Thiết bị lọc hút chân không quay) Biểu tượng Thiết bị lọc hút chân không quay Các thiết bị lọc hút chân không quay giả định có thể loại bỏ 100% các chất rắn từ dòng dung môi. Thao tác này sẽ loại bỏ các hạt rắn trong dung dịch dưới dang các mảng bùn, dựa trên đường kính hạt và dạng hình cầu của chất rắn được xác định. Các đường kính và đường kính cầu sẽ xác định trong không gian dưới dạng mảng bùn như vậy dung môi duy trì. Các chất rắn được tách phải được xác định trước đó và cài đặt như các thành phần trong dòng kèm theo hoạt động này. Để cài đặt ROTARY VACUUM FILTER hoạt động, bấm phím F12 và chọn Rotary Vacuum Filter từ Unit Ops hoặc chọn biểu tượng Rotary Vacuum Filter trong Object Palette (trước tiên cần phải bấm vào biểu tượng Solids Handling). Để bỏ qua các thao tác trong quá trình tính toán, chọn Ignored. HYSYS sẽ hoàn toàn bỏ qua thao tác này cho đến khi khôi phục lại bằng cách không chọn Ignored. 8.4.1 Design Tab (thiết kế) Connections Page (trang kết nối) Trên trang này, xác định tên của thao tác, cũng như nguồn nguyên liệu, các dòng sản phẩm lỏng và dòng sản phẩm rắn. Parameters Page ( trang tham số) Rotary Vacuum Filter có các thông số là: Thông số Mô tả Pressure Drop Độ tụt áp qua bộ lọc Cycle Time Thời gian tuần hoàn là toàn bộ thời gian cho một chu kỳ Dewatering Loại nước: đây là một phần của chu kỳ, giữa các lần mang bã bùn ra khỏi lỏng với thời điểm cạo bùn, được biểu diễn bằng phần trăm của toàn chu kỳ Submergence Tỷ lệ phần trăm của toàn chu kỳ cho mảng bùn đó chìm User Variables Page (trang biến sử dụng): Trang User Variables cho phép tạo ra và thực hiện các biến trong mô phỏng HYSYS. Để biết thêm thông tin về việc triển khai thực hiện User Variables, xem User Variables trong Customization Guide. Notes Page (trang ghi chú): Trong trang này thực hiện soạn thảo văn bản, có thể ghi lại bất kỳ các ý kiến hoặc thông tin liên quan đến các thao tác, hoặc liên quan đến mô phỏng nói chung. 8.4.2 Ratings Tab (đánh giá): Sizing Page (trang kích thước) Cần phải xác định thông số sau đây cho thiết bị lọc: Thông số Mô tả Filter Radius Bán kính của thiết bị lọc. Từ đó xác định chu vi của trống lọc Filter Width Kích thước theo chiều ngang của bộ lọc Filter Area Diện tích của bộ lọc Cake Page (bã) Đặc tính bã được xác định tại trang này: Thông số Mô tả Mass Fraction of Cake Đây là phần cuối cùng của khối chất rắn Thickness Độ dày của bã Porosity tổng không gian rỗng trong bã Irreducible Saturation Lượng dung môi còn lại tại độ tụt áp vô hạn Permeability Nếu không cung cấp một giá trị, HYSYS sẽ tính toán từ dạng hình cầu và đường kính của hạt rắn Có thể xác định sức cản hoặc sử dụng phương trình sức cản, từ đó HYSYS sẽ thực hiện tính toán giá trị này. Phương trình sức cản lọc là như sau: Resistance = a(dP)strong đó: a và s là hằng số. dP là độ tụt áp. 8.4.3 Worksheet Tab (bảng tính) Worksheet (bảng tính) cung cấp các thông tin mặc định của các dòng vật liệu trong Workbook. Tuy nhiên, bảng này chỉ hiển thị các dòng đang gắn liền với thao tác hiện tại. 8.4.4 Dynamics Tab Tính năng này hiện tại chưa sẵn có. Chỉ dùng trong mô phỏng động. 8.5 Baghouse Filter (thiết bị lọc túi): Mô hình BAGHOUSE FILTER này dựa trên các phương trình thực nghiệm. Trong đó có đường cong quan hệ giữa hiệu suất tách và kích thước hạt rắn. Biểu tượng Thiết bị lọc túi Dựa trên cơ sở đường kính hạt của bạn đã cung cấp, hiệu suất tách các chất rắn của bạn sẽ được xác định từ đường cong này. Các chất rắn được tách phải được xác định trước đó và nhập vào như các cấu tử có trong dòng vật liệu ban đầu. Để cài đặt BAGHOUSE FILTER hoạt động, bấm phím F12 và chọn BAGHOUSE FILTER từ các Unit Ops hoặc chọn biểu tượng BAGHOUSE FILTER trong Object Palette (trước tiên bạn cần phải bấm vào biểu tượng Solids Handling). Để bỏ qua BAGHOUSE FILTER trong quá trình tính toán, chọn Ignored. HYSYS sẽ hoàn toàn bỏ qua thao tác này cho đến khi khôi phục lại bằng cách không chọn Ignored. 8.5.1 Design Tab Connections Page Trên trang này, cung cấp tên của hoạt động, cũng như các nguồn nguyên liệu, các dòng sản phẩm hơi và dòng sản phẩm rắn. Parameters Page: Trên trang này, phải cung cấp các thông tin sau: Thông số Mô tả Configuration Khi thực hiện một thay đổi nào của các tham số, cấu hình sẽ thay đổi do người sử dụng (User Defined). Chọn Mặc định để trở lại giá trị mặc định của HYSYS Clean Bag Pressure Drop Độ tụt áp qua túi sạch Dirty Bag Pressure Drop Độ tụt áp qua túi bẩn, có giá trị lớn hơn độ tụt áp qua túi sạch User Variables Page Trang này cho phép tạo ra và thực hiện các biến trong mô phỏng HYSYS. Để biết thêm thông tin về việc triển khai thực hiện User Variables, xem User Variables trong Customization Guide. Notes Page (trang ghi chú): Trong trang này thực hiện soạn thảo văn bản, có thể ghi lại bất kỳ các ý kiến hoặc thông tin liên quan đến các thao tác, hoặc liên quan đến mô phỏng nói chung. 8.5.2 Rating Tab (đánh giá): Sizing Page Dưới đây là những thông số có thể được xác định: Thông số Mô tả Maximum Gas Velocity Vận tốc tối đa của khí trong bộ lọc túi Bag Filter Area Diện tích cho mỗi túi lọc Bag Diameter Đường kính túi lọc Bags per Cell Số túi lọc cho mỗi buồng lọc Bag Spacing Khoảng cách giữa các túi lọc 8.5.3 Worksheet Tab (bảng tính) Worksheet (bảng tính) cung cấp các thông tin mặc định của các dòng vật liệu trong Workbook. Tuy nhiên, bảng này chỉ hiển thị các dòng đang gắn liền với thao tác hiện tại. 8.5.4 Performance Tab Results page Những kết quả tính toán quá trình lọc được hiển thị trên trang này: • Thời gian lọc • Số lượng các buồng lọc Cell• Diện tích / Cell • Tổng diện tích buồng lọc Cell • Đường kính hạt. 8.5.5 Dynamics Tab Tính năng này hiện tại chưa sẵn có. Chỉ dùng trong mô phỏng động.