Ismerkedés az UniSim-mel Gyakorlatot tartja Kunovszki Péter

Valami ilyent szeretnénk előállítani ma

Alapok (Basis manager) Component list 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!

A reakció adatai

Simulation environment Folyamatos újraszámolás be/ki Új elemek elhelyezése a jobb oldali menüből. Kétfajta áram: – anyagáram – energiaáram Áramok kapcsolása: Attach mode – Nem csak ezt lehet használni!

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.

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.

Recycle – áram (stream) Define from other stream 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)

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

Feed heater – melegítő (heater) Inlet: Mixed Energy: Heater duty Outlet: To reactor 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?)

Mi most 200 °C-ra szeretnénk felemelni a hőmérsékletet. Két megoldás: – To reactor áramon belül állítjuk be a hőmérsékletet. (200 °C) – Feed heater-em belül alul (oldalsó feliratok megváltoznak, jó észrevenni!) Worksheet fül: A To reactor oszlopban beírhatjuk a 200 °C-ot Igazából mindkettő megoldással pontosan ugyanazt csináltuk (mindkét helyen kék marad)

Reactor – reaktor (CSTR) Inlet: To reactor Vapour outlet: Vapor product Liquid outlet: Dummy liq Energy: Reactor cooling Parameters: – DeltaP: 100 kPa – Single phase – Volume: 100 m3

Reakció hozzáadása a reaktorhoz Reactions fül: – Reaction set: 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 állítsuk 200 °C-ra (Jobban jársz, ha a Vapor product-ot és nem a Dummy liq-et állítod be!)

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.

Product cooler – hűtő (cooler) Inlet: Vapor product Outlet: Condensed mixture Energy: Prod cooler duty oldalt: Parameters: – DeltaP: 1000 kPa 40 °C-ra hűtjük le (Worksheet vagy a Condensed mixture közvetlen beállítása)

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.)

Separator – gőz-folyadék szeparátor (separator) Inlet: Condensed mixture Vapour outlet: Vapor Liquid outlet: Liq products Splitter – elosztó (tee) Inlet: Vapor Outlets: Recycled; Purge Parameters: Flow ratios: Recycled: 0,9

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.

Recycle compressor – kompresszor (compressor) Inlet: Recycled Outlet: To recycle Energy: Comp energy A To recycle áramot 4000 kPa nyomásra komprimáljuk (Worksheet, vagy közvetlenül) Technikai infó: az elemeket a könnyebb kezelés érdekében el lehet forgatni, tükrözni – jobb gomb - Transform

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: To recycle Outlet: Recycle A kezdeti Recycle áram felülíródott, ezért volt mindegy mit adtunk meg neki.

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.

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.

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 / Rxn Actual % Conversion / Rxn-1 – Vapor product / Temperature (Ha az Add-ot nyomkodod, nem zárul be az ablak)

Case Studies - Kísérlettervezés Alul a Case Studies 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

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

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

Mára ennyit. Jövő héten folytatjuk.