3-dimensional layout for chemical processes at different scales
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2022-06-14
Department
Major/Subject
Chemical and Process Engineering
Mcode
CHEM3043
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
93 + 3
Series
Abstract
Plant layout is used in chemical plants in different forms. The 2-dimensional (2D) layout solutions are usually given as top views of processes, visualizing the placement of process equipment. The 3-dimensional (3D) solutions require software built specifically for layout and equipment design. These Computer Aided Design (CAD) software are available by various companies on the market and have become an important part of different operations in the industry. Chemical plants use CAD software to improve process design, safety, and maintenance operations. 3D layouts offer clear dimensions of plants before the plant is built. This works as an assurance that the pieces of equipment have enough space, can be accessed, and necessary safety distances can be reserved at an early stage. CAD software providers offer several software solutions for different fields and industries. The software can be very specifically developed for example for the oil & gas industry, or chemical plants. The software can also be a basic CAD software, that focuses on being easy to use and adaptable to many industries. The more specifically developed CAD software are usually used for complex, large-scale plants where automated tasks, prebuilt designs, and cloud storage are of great use. The differences between different CAD software tend to be in the graphical user interface, navigation logic, and special packages of the software. The same 3D layouts can usually be designed with any of the CAD software, regardless of the software provider. MicroStation CONNECT Edition was used in this thesis to create three 3D layouts of chemical processes based on research projects at Aalto University. The layouts were done to test whether MicroStation is a suitable software for chemical plant layout and to determine how easy it is to learn. MicroStation is relatively easy to learn and it worked as CAD software for both small-scale and large-scale plants. After the layouts were completed and detailed pieces of equipment had been created, it was determined that CAD software with specialized tools for plant design would have been more fit for the purpose. These types of CAD software are more attractive for plant and process engineers, for example OpenPlant that, like MicroStation, is developed by Bentley. The application for layouts using virtual reality as training tools for operators was found to be useful. The virtual environment offers operator a practical way of learning while minimizing the need for supervisors and eliminating chemical and physical hazards such as toxic materials and high pressure and high temperature environments.Kemiska anläggningars layouter används till olika ändamål. Tvådimensionella layouter används ofta för att visa processer och placeringen av processutrutsning överifrån. Tredimensionella layouter kräver mjukvaror som är specialgjorda för layout och processutrustnings design. Dessa CAD mjukvaror (från Computer Aided Design) utvecklas av flera olika företag och mjukvarorna har blivit en viktig del av industrin. Kemiska anläggningar använder CAD mjukvaror för att förbättra processers design, säkerhet och för att underlätta anläggningars underhållsåtergärder. Tredimensionella layouter erbjuder klar visualisering av anläggningars dimensioner före anläggningarna byggs. Detta försäkrar att all processutrustning ryms in i anläggningen, att de är åtkomliga och att säkerhetsavstånd i anläggningen kan beaktas i ett tidigt skede. CAD mjukvaruleverantörerna erbjuder flera olika paket för layoutlösningar inom olika branscher och industrier. Programmen kan noga specialiseras till versioner som riktar sig mot specialområden inom industrin, som bland annat olje- och gasindustrin eller kemiska anläggningar. De mer specialutvecklade CAD programmen används oftast i stora och komplexa projekt där användarna har nytta av automatiserade operationer, inbyggda objekt och molnlagring. Skillnaden mellan olika CAD program brukar vara det grafiska användargränssnittet, navigeringslogiken i programmet och vilka specialpaket programmet har. Tredimensionella layouter kan oftast designas med hjälp av vilket som helst CAD program, oberoende av leverantören. MicroStation CONNECT Edition användes i detta arbete för att skapa tredimensionella layouts av tre kemiska processer från forskningsprojekt i Aalto Universitetet. Layouterna gjordes för att undersöka ifall MicroStation är ett lämpligt program för kemiska anläggningars layout och för att undersöka hur lätt programmet är att lära sig. Det visade sig vara rätt så enkelt att lära sig och det fungerade som CAD program för både små- och storskaliga anläggningar. Efter att layouterna var färdiga kunde det konstateras att CAD paket med specialverktyg för kemiska anläggningar hade passat bättre som layoutprogram. Till exempel OpenPlant som, liksom MicroStation, utvecklats av Bentley kunde passa processingenjörer bättre. Användningen av virtuell verklighet har också visat sig vara användbart som träningsverktyg för operatörer. Virtuella miljöer erbjuder operatörer praktisk träning och minskar på behovet av handledare. Kemiska och fysikaliska faror som till exempel hantering av toxiska material, höga tryck och höga temperaturer elimineras från operatörernas träning.Description
Supervisor
Oinas, PekkaThesis advisor
Sarwar, GolamKeywords
plant layout, computer aided design, MicroStation, chemical plant, plant design, software