Optimization of Distillation Processes

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2004

Department

Kemian tekniikan osasto

Major/Subject

Tehdassuunnittelu

Mcode

Kem-107

Degree programme

Language

en

Pages

vi + 88 s. + liitt. 30

Series

Abstract

The aim of thesis was to optimize the recovery area of Plant 1 and Plant 2. For Plant 1 the optimization meant comparing two new process developments to present case in terms of operating costs and pay back time of investment. In addition the optimal process conditions were examined for the new process developments and the present case. For plant 2 the optimization consisted of finding the optimal parameters for four cases related to the operational issues. Another important goal was to determine efficiencies of the columns for both Plant 1 and Plant 2 and evaluate which VLE model should be used in simulation. The literature part consists of general theory about distillation and VLE models focused on models suitable for hydrocarbon systems containing supercritical component such as hydrogen. Different models for distillation were presented. This includes equilibrium based models used with efficiency concept versus rate-based models. In addition optimization and particularly optimization of distillation is discussed. In the experimental part a model in Aspen Plus simulator program was used for determining the efficiencies of the columns. The model was fitted to plant data and the VLE model was selected based on comparison against literature data. The optimization was done with the updated process model that contained the determined efficiencies. The Murphree efficiencies for the tray columns and the number of ideal stages for one packed column were determined. One of the studied process improvements at Plant1 was found to be very feasible both in terms of operation cost and payback time. At plant 2 the optimal way to run the columns was found by carrying out sensitivity analysis with the important variables for each case.

Työn tavoitteena oli optimoida tehtaiden 1 ja 2 väliaineen talteenottoprosessit. Tehtaan 1 osalta optimointi tarkoitti kahden prosessikehitysidean vertailemista nykyiseen järjestelmään. Vertailu perustui käyttökustannuksiin sekä takaisinmaksuaikaan. Lisäksi kullekin tapaukselle etsittiin optimaaliset prosessiolosuhteet. Tehtaan 2 osalta optimointi keskittyi neljään laitoksen käyttöön liittyvään tilanteeseen. Toinen tärkeä tavoite oli kolonnien hyötysuhteiden määrittäminen. Lisäksi tavoitteena oli tutkia mikä VLE-mallia kannattasi käyttää simuloinnissa, jotta tulokset olisivat luotettavia. Kirjallisuusosassa on käsitelty tislauksen teoriaa. Lisäksi on käsitelty erilaisia neste-höyry tasapainomalleja. Näissä keskityttiin ylikriittisiä komponentteja, kuten vetyä sisältäviin hiilivetyseoksiin. Tislauksen mallintamiseen liittyen käsiteltiin kolonnien hyötysuhteita sekä ainesiirtoon pohjautuvia ns. rate-based malleja. Lisäksi käsiteltiin tislauksen optimointia. Kokeellisessa osassa käytettiin kolonnien hyötysuhteiden määrittämiseen Aspen Plus simulointiohjelmistoa. Malli sovitettiin tehdastietoihin. Sopivin neste-höyry tasapainomalli valittiin tehdyn vertailun perusteella. Optimointi tehtiin päivitetyllä mallilla, joka sisälsi kolonnien hyötysuhteet. Pohjakolonneille määritettiin Murphreen-hyötysuhteet ja täytekappalekolonnille ideaali pohjien lukumäärä. Eräs prosessikehitysideoista tehtaan 1 kohdalla osoittautui erittäin kannattavaksi. Tehtaan 2 kohdalla etsittiin kullekin tapaukselle kolonnien optimaalinen ajotapa tekemällä herkkyysanalyysi vaikuttavien muuttujien suhteen.

Description

Supervisor

Hurme, Markku

Thesis advisor

Martin, Sanna

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120450549

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK