Tislauskolonnimallin hydraulinen ennustaminen

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2024-01-23

Department

Major/Subject

Chemical and Process Engineering

Mcode

CHEM3047

Degree programme

Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering

Language

fi

Pages

115 + 13

Series

Abstract

Tislauskolonnin hydraulisella ennustamisella viitataan laskentaan, jolla määritetään välipohjien painehäviöitä ja tulvimispisteitä. Tässä työssä keskityttiin Neste Oyj:n Porvoon jalostamolla sijaitsevan tislauskolonnin DA-75002 välipohjien hydrauliikkaan. Tavoitteena oli määrittää välipohjien painehäviöitä ja tulvimispisteitä eri laskentaohjelmien avulla sekä arvioida mahdollisuutta siirtää tulosten perusteella luotettavin ennuste osaksi tislauskolonnimallin hydraulista laskentaa. Työn kirjallisuusosiossa tutkittiin painehäviöön ja tulvimiseen vaikuttavia tekijöitä sekä välipohja- että täytekappalepetikolonnin näkökulmasta. Teoriaa pohjustettiin luomalla katsaus välipohja- ja täytekappaletyyppeihin sekä mekaniikkoihin, jotka vaikuttavat painehäviön ja tulvimisen kehittymiseen välipohjalla. Lisäksi kirjallisuuslähteiden pohjalta luotiin katselma hydraulisen laskennan yhtälöistä, joita hyödynnettiin työn soveltavassa osiossa. Kirjallisuusosion lopussa luotiin myös katsaus tislauskolonnien läpivalaisuun, joka on kolonnien operoinnilisten rajoitteiden, kuten tulvimisen, paikantamiseen käytetty menetelmä. Soveltavassa osiossa tarkasteltiin eri hydrauliseen ennustamiseen käytettyjen menetelmien keskinäisiä vahvuuksia. Vertailussa olivat välipohjavalmistajien hydraulisen ennustamisen ohjelmistot, KG-Tower ja Sulcol, kirjallisuuslähteisiin perustuva laskenta sekä Petro-SIM:n General- ja Csb-metodien hydraulinen laskenta. Eri laskentavaihtoehtojen vahvuuksia tarkasteltiin paitsi tulosten luotettavuuden ja tarkkuuden näkökulmasta, mutta myös mahdollisuutta siirtää tarkasteltava laskenta osaksi tislauskolonnimallin hydraulista ennustamista arviotiin. Tulokset osoittivat, että painehäviöennusteiden osalta KG-Tower ja Sulcol olivat arvioitavista vaihtoehdoista tarkimpia suhteessa painemittauksiin. Välipohjien tulvimisaste-ennusteissa edellä mainittujen ohjelmistojen lisäksi Petro-SIM:n General-metodi osoittautui varsin lupaavaksi ennustustyökaluksi. Molempien välipohjavalmistajien hydrauliset laskennat osoittautuivat vaikeasti konvertoitaviksi Petro-SIM:n simulointiympäristöön, joten Petro-SIM:n General-metodiin pohjautuva hydraulinen laskenta todettiin malliin parhaiten implementoitavaksi.

Tray hydraulics refers to the computation used to determine the pressure drops and flooding points of distillation column trays. The thesis focuses on the hydraulic behaviour in distillation column DA-75002. The objective was to determine pressure drops and flooding points of the trays by using various calculation programs and to assess the feasibility of incorporating the most reliable predictions into the hydraulic calculations of the steady-state distillation simulation model. In the literature review, factors influencing pressure drop and flooding were investigated from the perspectives of both tray and packed-bed columns. The theoretical background of the thesis was established by providing an overview of tray and packed-bed types, along with the mechanisms that influence the development of pressure drop and flooding on trays. Additionally, a review of hydraulic calculation equations was formulated based on the literature sources, which were then applied in the experimental part of the thesis. The strengths of various methods used in hydraulic prediction were examined in the experimental part. The comparison involved different hydraulic calculation softwares, KG-Tower and Sulcol, calculation based on literature sources, and the hydraulic calculation of Petro-SIM’s General- and Csb-methods. The strengths of different predictions were considered not only in terms of the reliability and accuracy of the results, but also in evaluating the feasibility of incorporating the examined calculations into the hydraulic prediction of the steady-state simulation model. The results indicated that, concerning pressure drop predictions, KG-Tower and Sulcol were the most accurate among the evaluated options compared to pressure measurements. In terms of flooding point prediction for trays, in addition to the aforementioned two softwares, Petro-SIM’s General-method proved to be promising forecasting program. The hydraulic calculations of both KG-Tower and Sulcol proved challenging to convert into Petro-SIM’s simulation environment. Therefore, the hydraulic calculation based on Petro-SIM’s General-method was found the most feasible alternative for implementation in Petro-SIM.

Description

Supervisor

Alopaeus, Ville

Thesis advisor

Lehikoinen, Esa
Helisevä, Mikko

Keywords

hydraulinen, ennustaminen, painehäviö, tulviminen, tislaus

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202401282001

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM