Aceton abszorpciójának számítógépes modellezése

Hasonló dokumentumok
Gőz-folyadék egyensúly

Fiziko-kémiai módszerek a finomkémiai ipar hulladékvizeinek kezelésére

Többjáratú hőcserélő 3

Folyamattan gyakorlat. BME-KKFT Készítette: Stelén Gábor

Kiegészítő desztillációs példa. 1. feladatsor. 2. feladatsor

Folyamatok tervezése és irányítása - BME VEFK M /19/02 Oktatók: Dr. Mizsey Péter, Dr. Havasi Dávid, Stelén Gábor, Dr. Tóth András József

Folyamattan gyakorlat. 2017/ félév BME-KKFT Készítette: Stelén Gábor

BME-KKFT Folyamatok tervezése és irányítása. Dinamikus modellezés alapok Készítette: Stelén Gábor 2017

UniSim Design. - steady state modelling - BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Dr. Mizsey Péter, Dr. Benkő Tamás, Dr.

8.8. Folyamatos egyensúlyi desztilláció

Technológiai hulladékvizek kezelése fiziko-kémiai módszerekkel a körforgásos gazdaság jegyében

Desztilláció: gyakorló példák

Folyamatirányítás. Számítási gyakorlatok. Gyakorlaton megoldandó feladatok. Készítette: Dr. Farkas Tivadar

Tápegység tervezése. A felkészüléshez szükséges irodalom Alkalmazandó műszerek

Ellenáramú hőcserélő

Az α értékének változtatásakor tanulmányozzuk az y-x görbe alakját. 2 ahol K=10

Dinamikus modellek felállítása mérnöki alapelvek segítségével

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Szénhidrogén elegy rektifikálásának modellezése

1. feladat Összesen 8 pont. 2. feladat Összesen 18 pont

Segédlet az ADCA szabályzó szelepekhez

Gépészeti Eljárástechnika Tanszék. Szakaszos rektifikálás mérés

Chloroform LP. Acetone. At the beginning: Chloroform+ Acetone+ Toluene in V. At the end: V is empty

Mérés és modellezés Méréstechnika VM, GM, MM 1

Környezeti eljárástan II. laboratóriumi előiratok

Számítógéppel segített folyamatmodellezés p. 1/20

Méréselmélet MI BSc 1

II. rész: a rendszer felülvizsgálati stratégia kidolgozását támogató funkciói. Tóth László, Lenkeyné Biró Gyöngyvér, Kuczogi László

VEGYIPARI RENDSZEREK MODELLEZÉSE

1. feladat Összesen 25 pont

Folyadékok és szilárd anyagok sűrűségének meghatározása különböző módszerekkel

Hő- és füstelvezetés, elmélet-gyakorlat

UniSim Design. Metanolgyártó üzem modellezése. Havasi Dávid Stelén Gábor

8.9. Folyamatos rektifikálás vizsgálata félüzemi méretű rektifikáló oszlopon.

időpont? ütemterv számonkérés segédanyagok

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

Desztillációs technológiák vizsgálata szénhidrogén elegy példáján

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

Projektfeladatok 2014, tavaszi félév

Overset mesh módszer alkalmazása ANSYS Fluent-ben

Fizikai kémia 2 Reakciókinetika házi feladatok 2016 ősz

Mérés és modellezés 1

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor CATHARE termohidraulikai rendszerkódú számításai

A mérnöki módszerek alkalmazásának lehetőségei a hő- és füstelvezetésben

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

Hő- és füstelvezetés, elmélet-gyakorlat

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

MŰSZAKI TERMODINAMIKA 1. ÖSSZEGZŐ TANULMÁNYI TELJESÍTMÉNYÉRTÉKELÉS

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

Robotok inverz geometriája

DV285 lemezes hőcserélők, E típus

5. gy. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

A mérés pontos címe A mérés dátuma. Ibolyaillat intenzitásának meghatározása szitakötő-módszerrel április 1.

Tartószerkezetek tervezése tűzhatásra - az Eurocode szerint

Folyamattan gyakorlat Alapok. 2017/ félév BME-KKFT Készítette: Stelén Gábor

VIDÉKFEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM. Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola

Ón-ólom rendszer fázisdiagramjának megszerkesztése lehűlési görbék alapján

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

Helyszínen épített vegyes-tüzelésű kályhák méretezése Tartalomjegyzék

A szén-dioxid megkötése ipari gázokból

Használati meleg víz termelés

Kvalitatív elemzésen alapuló reakciómechanizmus meghatározás

100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 20%.

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

ANALÍZIS TANSZÉK Szakdolgozati téma. Piezoelektromos mechanikai redszer rezgését leíró parciális

UniSim Design. Metanolgyártó üzem modellezése. Stelén Gábor

Szivattyú indítási folyamatok problémája több betáplálású távhőhálózatokban

1.1 Hasonlítsa össze a valós ill. ideális folyadékokat legfontosabb sajátosságaik alapján!

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA ÉPÜLETGÉPÉSZET ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA MINTAFELADATOK

Innocity Kft. terméktervezés, szerszámtervezés öntészeti szimuláció készítés / 7 0 / w w w. i n n o c i t y.

Problémás regressziók

NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen

Művelettan 3 fejezete

Áramlástechnikai mérések

8. oldaltól folytatni

Hidraulikai beszabályozás/mérés módszerek és eszközök március

Mathcad Június 25. Ott István. S&T UNITIS Magyarország Kft.

Szabványok és számítási beállítások használata

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérési jegyzőkönyvet javító oktató tölti ki! Kondenzációs melegvízkazám Tanév/félév Tantárgy Képzés

A diplomaterv keretében megvalósítandó feladatok összefoglalása

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

Figure 1. Scheme of a double column batch stripper in open mode with thermal integration

HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ CALEO PADLÓ-, FAL- ÉS MENNYEZETFŰTÉSI RENDSZEREKHEZ

SZIMULÁCIÓ ÉS MODELLEZÉS AZ ANSYS ALKALMAZÁSÁVAL

Modellek kalibrációja és a paraméterérzékenységi vizsgálat Kovács Balázs & Szanyi János

HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ CALEO PADLÓ-, FAL- ÉS MENNYEZETFŰTÉSI RENDSZEREKHEZ

FoodManufuture FP7 projekt

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Ultrahangos távolságmérő. Modell: JT-811. Használati útmutató

AZ ALUMINUM KORRÓZIÓJÁNAK VIZSGÁLATA LÚGOS KÖZEGBEN

Fajhő mérése. (Mérési jegyzőkönyv) Hagymási Imre február 26. (hétfő délelőtti csoport)

1. feladat Összesen 17 pont

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

FOLYAMATIRÁNYÍTÁSI RENDSZEREK

Fotódokumentáció. Projektazonosító: KMOP /

Környezetvédelmi

Csőköteges hőcserélők korrózióálló / saválló acélból Típus: EHC6; EHC13; EHC20; EHC26 Általános ismertető

ÁRAMKÖRÖK SZIMULÁCIÓJA

2011/2012 tavaszi félév 2. óra. Tananyag:

Átírás:

Aceton abszorpciójának számítógépes modellezése. Elméleti összefoglalás A vegyészmérnök feladata, adott célkitűzésnek megfelelően, a vegyipari folyamatok és berendezések tervezése. Valós berendezések üzemeltetését számításokon alapuló tervezés előzi meg, ami a kémiai és fizikai folyamatok matematikai modellekkel történő leírását jelenti. A műveleti egységek viselkedésének leírásakor esetenként lehetőség adódik egyszerűsítő vagy közelítő számítások, pl. Short-Cut számítások alkalmazására, de ezek az eljárások összetett rendszereknél, ill. nagyobb pontosságot igénylő tervezésnél nem alkalmazhatóak. Többkomponensű rektifikáló folyamat tervezésénél például a MESH egyenletek alapján N(C+3)nemlineáris egyenlet megoldására van szükség ugyanennyi ismeretlennel (N a tányérok száma, C a komponensek száma). Ez természetesen a számítógép, és a megfelelő numerikus módszerek segítségével ma már rutin feladat, amit professzionális szimulátorok biztosítanak a mérnökök számára... ChemCad bemutatása A ChemCad szoftver egy grafikus felülettel rendelkező folyamatszimulátor, mely felhasználó barát módon támogatja a vegyiparban gyakori műveleti egységek és ezek összekapcsolásával alkotott összetett rendszerek modellezését. A szoftver támogatja a különböző típusú hőcserélők (hőtan), elválasztási műveletek (desztilláció, abszorpció, azaz anyagátadási folyamatok), csővezetékekben történő áramlás (hidrodinamika), ill. kémiai reaktorok (reakciókinetika) számítását. A szimulátor képes a folyamatok stacioner (steady state) és dinamikus viselkedésének leírására is. A laborgyakorlat során csak steady state modellezést alkalmazunk. A szoftver a műveleti egységekben lejátszódó folyamatok számítása során beépített adatbázisára támaszkodik. A komponens adatbázis számos vegyület alapvető kémiai és fizikai paraméterét tartalmazza, mint forráspont, olvadáspont, kritikus hőmérséklet és nyomás, sűrűség, stb. A paraméterek hőfok és nyomásfüggését empirikus egyenletek segítségével számolja. A komponensek és elegyek termodinamikai viselkedését különböző modellegyenletek segítségével számolja. A fázisegyensúly leírása a legkorszerűbb állapotegyenletek és aktivitási modellek segítségével lehetséges. Ezek az egyenletek alkalmasak az elegyek nemideális viselkedésének (pl. azeotropia) leírására is. A hőtani viselkedés leírására különböző ún. entalpia modellek állnak rendelkezésre. A fent említett modell egyenletek megoldásához komponens-specifikus paraméterek szükségesek, melyek szintén az adatbázisban találhatók. Az elegyet alkotó komponensektől és az üzemi körülményektől függően különböző modell egyenletek írják le a valóságot megfelelő pontossággal. Az adott tervezési feladatnál alkalmas modellek kiválasztása mérnöki megfontolást igényel. A szoftver támogatja a berendezések méretezését is. Amennyiben egy berendezés geometriai méretei ismertek, a szoftver beruházási költségeket is tud becsülni, ezzel támogatva a gazdaságossági optimalizálást.

Elválasztási műveletek számításánál a ChemCad lehetővé teszi az egyszerűsítő számítások, short cut számítások kivitelezését, de részletes, ún. szigorú számítások (a MESH egyenletek minden tányérra történő kiszámítása) elvégzésére is van lehetőség.. A mérés leírása A mérés során a hallgatók megismerkednek a ChemCad szoftver felépítésével, elsajátítják annak működtetéséhez szükséges alapvető ismereteket, majd önálló munka keretében vizsgálják acetongőz levegőből történő vizes abszorpcióját. Az abszorpció elméleti háttere megtalálható a praktikum [] 8.. fejezetében. A modellezett oszlop nem egyezik meg a praktikumban bemutatott készülékkel. Az aceton abszorpcióját a hallgatók az ún. SCDS kolonnával modellezik. Az SCDS kolonna rigorózus számítási algoritmust követő modul, amely a gőz-folyadék egyensúlyt minden tányérra kiszámítja. A modell egyaránt használható desztilláció, abszorpció, sztrippelés számítására. A modell öt bemenő áramot és négy kimenő áramot, öt oldalsó áramot és végtelen számú tányérszámot tud kezelni. A fázisegyensúly számítása a mérés során a UNIQUAC modell segítségével történik. A vizsgálandó berendezés éves összköltségének meghatározása egy egyszerű modell segítségével történik, amely az üzemeltetési költségek közül az abszorbens mennyiségét, a beruházási költségeknél a kolonna árát veszi figyelembe. Ez alapján az éves összköltség (Total annual cost, TAC) a következő egyenletekkel számolható. ahol, i u m p w w I TIC T az éves összköltség összetevői [$/év] üzemeltetési költségek [$/év] abszorbens tömegárama [tonna/év] abszorbens fajlagos ára [$/tonna] TAC i () u mw pw () TIC I T (3) beruházási költségek [$/év] abszorber beruházási költsége (Total installed cost) [$/év] berendezés életideje, 0 év. A mérés során szükséges számításokhoz javasolt az Excel használata. 3. Mérési feladatok 3.. A szimulátor kezelésének alapvető elemei Nyisson új tervezői felületet, állítsa be a megfelelő mértékegységeket. (Format/Engineering Units) Válassza ki a levegő/aceton/víz rendszer modellezéséhez szükséges komponenseket a komponens-adatbázisból. (Thermophysical/Select Components) Válassza ki a megfelelő fázisegyensúly- (K-value) és entalpia modellt (UNIQUAC és Latent Heat). (Thermophysical/Thermodynamic Settings)

A Help menüben keressen rá a két modellre, és ismerkedjen meg működésükkel és a használatukra vonatkozó megkötésekkel. Keresse ki a szoftver adatbázisából az acetonra vonatkozó adatokat. (Thermophysical/Component Database/View-Edit Database Component//rint Component Data). Feladat: Keresse ki a vegyület - molekulatömegét, - kritikus hőmérsékletét és nyomását - a folyadékfázisú sűrűségszámításhoz használható együtthatókat. Számítsa ki az aceton sűrűségét normál körülmények esetén az a Help Library Equations szócikkei közül Az eredményeket a jegyzőkönyvben rögzítse. Építse fel az aceton abszorpció modellezéséhez szükséges folyamatábrát: válassza ki a megfelelő műveleti egységeket a palettáról, és helyezze el őket a tervezési felületen (lásd. ábra). Az abszorpciós kolonnát SCDS#7 kolonnával modellezze (No condenser és No reboiler specifikációkkal). Az. ábrán látható Mixer egység alkalmazása opcionális. Ismerkedjen meg a műveleti egységek adatlapjaival, adja meg a szimulációhoz szükséges adatokat (zöld színnel kiemelt mezők). A költségbecslés menetét a mérésvezető részletesen bemutatja. Water urified air Air 3 Contaminated air Waste water Acetone 6. ábra. Az aceton abszorpció folyamatábrája 3

3.. Aceton abszorpciójának vizsgálata A mérés célja 00 m 3 /h 0 C-os ( bar) acetonnal szennyezett levegőáram megtisztítása folyamatos üzemű vizes abszorpcióval úgy, hogy a tisztított levegőben az aceton koncentrációja ne haladja meg a 0 mg/m 3 -es határértéket. A szennyezett levegőben az aceton árama 0 kg/h. A berendezés méretezésénél és az üzemi paraméterek meghatározásánál cél az éves összköltség minimalizálása (0 éves amortizációval számolva). Rendelkezésre álló adatok: abszorbens: 0 C-os víz (c p =, kj/kgk, ára: 0, $/t) abszorpciós oszlop anyaga cm vastag acél ( =7800 kg/m 3 ); install factor: 3. tányérátmérő és tányértávolság: 30 cm Vizsgálja az abszorpció költséghatékonyságát az. táblázat kitöltésével: számítsa ki a tisztított gáz aceton-tartalmát, ill. a költségeket rögzített tányérszám mellett (6 tányér) Állapítsa meg, mekkora minimális vízáram kell 9- tányérszámok mellett (a vízáramot 0 kg/h lépésekben változtassa).. táblázat Vízáram Tányérszám Tisztított gáz aceton tartalma u I TAC [kg/h] [db] [mg/m 3 ] $/év $/év $/év 300 6 00 6.... 800 6 6 8 0 Válassza ki az optimálisnak ítélt vízáram tányérszám párosítást. Indokolja döntését.. Beadandó A 3.. pontban lévő kérdésekre adott válaszok és az. táblázat kitöltve, a kiválasztott optimális üzemi paraméterek, a döntés indoklása.

. Irodalom [] Tanszéki munkaközösség: Vegyipari félüzemi praktikum (609). Műegyetem kiadó 000. A jegyzetet készítette: Benkő Tamás Ellenőrizte: Deák András Koczka Katalin