분리공정 실습 ASPEN HYSIS Distillation/Flash Simulation

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1 분리공정 실습 ASPEN HYSIS Distillation/Flash Simulation

2 ASPEN HYSIS 실행시키기 바탕화면의 Aspen HYSIS 아이콘 클릭!

3 ASPEN HYSIS 실행시키기 New Case 아이콘 클릭

4 Simulation Environment 설정창
Fluid Pkgs : 모델의 설정 Components Tab : 우리가 실험하고자 하는 대상 계

5 예제 1 Flash Separation of HC

6 예제 1 Flash Separation of HC
여기에 찾고자 하는 물질을 입력하고 엔터! Add 버튼을 클릭하세요

7 예제 1 Flash Separation of HC
우리는 간단한 Peng-Robinson EOS 모델 사용 (PRSV) Add 버튼 클릭

8 예제 1 Flash Separation of HC
Enter Simulation Environment 클릭

9 예제 1 Flash Separation of HC
Feed, Heat, Unit Operation 등 우리가 필요한 대부분의 아이콘이 있는 창 여기서 Feed를 클릭하여 초록색 창에 놓습니다.

10 예제 1 Flash Separation of HC
문제에서 주어진 조건 Feed를 더블 클릭했을 때의 창

11 예제 1 Flash Separation of HC
3. Separator와 화살표 연결하기 ☞ Flash 더블 클릭 4. Inlet / Outlet에 각 material flow 연결 1. Separator 클릭 후 PFD에 놓기 2. Top과 Bottom (화살표) 클릭 후 PFD에 놓기

12 예제 1 Flash Separation of HC
Feed에 온도 및 압력 조건 입력 Worksheet 클릭하여 나머지 문제 조건 입력

13 예제 1 Flash Separation of HC
푼 결과 확인하기 Tools > Workbooks > view PFD에서 마우스 우클릭 > Add Workbook Table

14 예제 2 증류탑 설계 SHORTCUT COLUMN 만들기
Feed는 207.3°C, 100 psia에서 몰 유량 lbmole/hr로 증류탑에 유입된다. 몰 분율 은 아래와 같다. R=1.5에서 HK in Distillate: I-butane (x=0.02) LK in Bottom: propane 0.025 Distillate가 액체일 때 최소 환류비와 Column performance는? Ethane Propane I-butane n-butane I-pentane n-pentane n-hexane 0.0148 0.7315 0.0681 0.1462 0.0173 0.015 0.0071

15 예제 2 증류탑 설계 SHORTCUT COLUMN
상대적으로 적은 양의 정보를 가지고 있을 때 간략하게 증류탑 모델을 설계해 볼 수 있음. 필요한 정보 The vapor/liquid quality of the top(distillate) product The HK component and composition in the distillate product The LK component and composition in the bottom product The condenser and reboiler pressure The external reflux ratio Aspen hysys를 통해 알 수 있는 정보 Fully specified distillate/bottom product stream (temperature, pressure, flow rate, composition) Condenser operating temperature and heat duty Reboiler operating temperature and heat duty Minimum number of trays Actual number of trays Optimum feed tray location

16 예제 2-1 증류탑 설계

17 예제 2 증류탑 설계 2. 증류탑으로 온도 25°C, 1기압의 Feed가 공급된다. Feed의 조 성은 질량분율로 50% 에탄올과 50% i-propanol이고 feed 공급 속도는 163 lb/hr이다. Reboiler heat duty가 120,000 BTU/hr이 다. 단수가 24개 필요하다고 가정하고 환류비가 3이라고 가정할 때 distillate와 bottom의 조성을 찾아라.

18 예제 2 증류탑 설계

19 ASPEN-HYSYS 과제 2017년 11월 20일 수업시간까지

20 1번 문제. 증류탑으로 온도 25°C, 1기압의 Feed가 공급된다. Feed 의 조성은 질량분율로 50% 에탄올과 50% i-propanol이 고 feed 공급 속도는 163 lb/hr이다. Reboiler heat duty 가 120,000 BTU/hr이다. 단수가 24개 필요하다고 가정하 고 환류비가 3이라고 가정할 때 다음에 답하라. 만약 위의 문제에서 boile의 duty가 주어지지 않았다면 문제를 풀 수 있을까? 위의 문제에서 reboiler의 duty를 모른다고 가정하고 Ethanol의 질량 분율이 distillate에서 0.7일 때 boile와 condenser의 heat duty를 구하라.

21 2번 문제. 각 흐름의 조성과 유량, Separator와 Condenser의 Heat duty를 구하여라.
모든 흐름과 Separator는 상압에서 운전하며 Condenser는 Total condenser로 운전한다. FEED의 온도는 100F, 질량유속은 1000kg/h이며 n-hexane과 n-pentane의 몰분율은 각각 0.5, 0.5이다. Condensed vapor #1 Condensed vapor #2 Condensed vapor #3 Liquid #1 Liquid #2 Liquid #3

22 3-1번 문제. 증류탑이 다음과 같이 운전될 때 최소 환류비와 최소단수를 구하여라.
Fluid Pkg : PR-EOS 사용 FEED는 질량유속 [kg/h]로 주어져있으며 압력은 17bar, 온도는 100F이다. LK : propane, Bottoms내의 몰분율 : 0.015 HK : n-butane, Distill내의 몰분율 : 0.03 Top product phase는 liquid 이다.

23 3-2번 문제. 증류탑이 최소환류비의 1.3배, 최소이론단수의 2배로 운전될 때 Distillate와 Bottoms의 조성과 온도를 구하라.
Fluid Pkg : PR-EOS 사용 Distille의 HK mole fraction을 0.03으로 한다. Total condenser로 운전되며, Top product phase는 liquid 이다.

24 4번 문제. 다음 문제를 MCCABE-THIELE방법을 이용하여 직접 계산해보고 시뮬레이션 결과값과 비교하여라
4번 문제. 다음 문제를 MCCABE-THIELE방법을 이용하여 직접 계산해보고 시뮬레이션 결과값과 비교하여라. x-y선도는 Figure 7.14를 이용하여라. Rectification Column Rectification Column으로 100 kg mol/h의 유량으로 50 mol% 벤젠 과 50 mol% Toluene이 kPa에서 공급되고 있다. Feed는 포화 액체다. Distillate는 90 mol% 벤젠을 포함하고 Bottom은 10 mol% 벤젠을 포함한다. 환류비가 4.52일 때, 이론 단수, Distillate와 Bottom의 몰수를 계산하라.