1 / 67

ChemCAD

ChemCAD. Wstęp. Skład pakietu ChemCAD 5.x. ChemCAD CC-BATCH CC-ReACS CC-DCOLUMN CC-THERM CC-PROPS CC-LANPS. Skład pakietu ChemCAD 6.x. CC- STEADY STATY CC-DYNAMICS CC-THERM CC-SAFETY NET CC-FLASH CC-BATCH. Opis najważniejszych okien ChemCADa. Wersja 5.x

jude
Download Presentation

ChemCAD

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ChemCAD Wstęp

  2. Skład pakietu ChemCAD 5.x • ChemCAD • CC-BATCH • CC-ReACS • CC-DCOLUMN • CC-THERM • CC-PROPS • CC-LANPS

  3. Skład pakietu ChemCAD 6.x • CC- STEADY STATY • CC-DYNAMICS • CC-THERM • CC-SAFETY NET • CC-FLASH • CC-BATCH

  4. Opis najważniejszych okien ChemCADa • Wersja 5.x • Okno najwyższego poziomu – początek pracy • Okno symulacji – praca nad projektem • Wersja 6.x • Główne okno podzielone na 4 części • Okno główne – tworzenie schematu • ChemCAD Explorer • Komunikaty • Paleta

  5. Etapy opracowywania projektu • Utworzenie nowego projektu • Wybór jednostek miar • Tworzenie schematu instalacji (topologii) • Wybór substancji chemicznych występujących w projekcie • Wybór opcji termodynamicznych • Wprowadzenie parametrów strumieni • Wprowadzenie parametrów aparatów • Przeprowadzenie symulacji • Przegląd wyników • Opracowanie raportu

  6. Zastosowanie metod „termodynamicznych” w ChemCADzie • Obliczanie równowag fazowych • Obliczanie entalpii • Obliczanie gęstości cieczy • Obliczanie gęstości par i gazów • Obliczanie prężności par • Obliczanie entropii • Obliczanie współczynnika lepkości • Obliczanie współczynnika przewodzenia ciepła • Obliczanie współczynnika napięcia powierzchniowego

  7. Termodynamika w ChemCADzie Równania stanu, równowagi fazowe, entalpia i in.

  8. Korzyści płynące ze stosowania metod termodynamicznych symulatorów • Obliczanie właściwości fizykochemicznych zgodnie z najnowszą wiedzą • Ułatwienie dokonania wyboru metody onliczeniowej odpowiedniej do przypadku • Uzupełnianie luk wynikających z niedoskonałego wykształcenia • Thermodynamics Wizard – panaceum?

  9. Stała równowagi fazowej

  10. Równowagi fazowe, po co? • Układ jednofazowy bez zmiany faz • Wymiennik ciepła bez zmiany stanu skupienia • Rurociąg • Układ ze zmianą fazy i układy wielofazowe • Wymienniki ciepła z odparowaniem/skraplaniem • Kolumny rektyfikacyjne i absorpcyjne • Reaktory • Ekstraktory • I wieeeeeele innych 

  11. Rodzaje mediów występujących w instalacjach • Gazy i pary • Ciecze jednoskładnikowe • Roztwory • Mieszaniny cieczy, • Gazy rozpuszczone w cieczach • Ciała stałe rozpuszczone w cieczach • Zawiesiny • w cieczach • w gazach

  12. Równowaga termodynamiczna • Stan, w którym wszystkie siły wymuszające zmianę parametrów stanu układu zerują się. • W stanie równowagi funkcje termodynamiczne (U, H, G) opisujące stan energetyczny układu osiągają minimum:

  13. Równowaga termodynamiczna • Dla zamkniętego układu 2-fazowego: • Dla każdej fazy (j) i składnika (i): • Stąd

  14. Równowaga termodynamiczna • Jeżeli w układzie występuje kilka faz to potencjał Gibbsa składnika imieszaniny w każdej z faz układu w równowadze jest taki sam: • Równanie to można wyrazić za pomocą fugatywności i-tego składnika

  15. Równowaga termodynamiczna • Fugatywność składnika iw mieszaninie fi jest funkcja udziału i fugatywności składnika czystego w stanie standardowym fi0 oraz współczynnika aktywnościgi • lub współczynnika fugatywnościF:

  16. Równowaga termodynamiczna • Stan równowagi można zatem opisać równaniami: • Stałą równowagi K dla 2 faz definiuje się jako: Ewentualne inne fazy

  17. Równowaga termodynamiczna • Wyliczając x1i z równania równowagi dla 2 faz • Po podstawieniu otrzymuje się wzór na stałą równowagi:

  18. Równowaga termodynamiczna Zakładając, że faza 1 to ciecz (c) a faza 2 to pary (p) i wprowadzając odpowiednio oznaczenia xioraz yi: Lub stosując wyrażenie ze wsp. aktywności

  19. Rodzaje komponentów • Od rodzaju komponentów zależą równania stanu wiążące parametry stanu układu • Dla składników czystych • Dla roztworów

  20. Rodzaje komponentów • Gazy doskonałe • Zerowa objętość cząstek • Brak oddziaływań miedzy cząstkami • Gazy rzeczywiste (r. van der Waalsa) Inne równania są dokładniejsze ale wpływ czynników nie jest w nich przedstawiony w sposób jawny

  21. Rodzaje roztworów • Roztwory doskonałe • Roztwory właściwe lub normalne • Roztwory polarne lub mocno niedoskonałe • Roztwory specjalne

  22. Rodzaje roztworów • Roztwory doskonałe: • Mieszaniny gazów (także przy dużym P) • Ułamek obj. w mieszaninie jest taki sam jak objętość czystego składnika w tej samej temp. i przy tym samym ciśnieniu • Ciekłe mieszaniny bardzo podobnych substancji

  23. Rodzaje roztworów • Roztwory doskonałe (g=1): • Spełniają prawa • Amagata – • Raoulta – • Lewisa-Randalla – • Roztwory doskonałe mogą tworzyć gazy nie będące gazami doskonałymi

  24. Rodzaje roztworów • Roztwory rzeczywiste – roztwory niedoskonałe, w których nadwyżka entropia mieszania wynosi 0. • Różnice w wielkości cząstek • Różnice w wielkości oddziaływań cząsteczkowych • Należą do nich: • wiele roztworów ciekłych • pary pod podwyższonym ciśnieniem

  25. Rodzaje roztworów • Roztwory rzeczywiste • Tworzące je składniki: • Nie są znacząco różne pod względem • Rozmiaru • Kształtu • Właściwości chemicznych • Są niepolarne

  26. Rodzaje roztworów • Roztwory rzeczywiste modelowanie – • do obliczeń równowag fazowych wykorzystuje się współczesne równania stanu, np.: • Penga-Robinsona (PR) • Soave-Redlich-Kwong (SRK)

  27. Rodzaje roztworów • Roztwory rzeczywiste modelowanie : • Uwzględniaróżnice w wielkości cząstek lecz niezbyt duże (monomer-polimer już nie) • Dokładne dla węglowodorów o łańcuchach prostych traci dokładność dla rozgałęzionych i zawierających inne atomy (O, S, N) • W takich przypadkach stosuje się rozszerzone metody jak zmodyfikowana SRK (MSRK). ChemCAD zawiera dane dla 300 związków • Reguły mieszania maja znaczący wpływ na dokładność równań stanu. Im bardziej niepodobne są składniki tym równanie daje mniej dokładne wyniki. Na obecnym etapie uwzględnia się je za pomocą parametrów wzajemnych oddziaływań (BIP-binary interaction parameter)

  28. Rodzaje roztworów • Roztwory polarne i silnie nieidealne. Wymagają zastosowania ogólnego równania stałej równowagi:

  29. Rodzaje roztworów • Roztwory polarne i silnie nieidealne • ChemCAD rozróżnia 2 przypadki obliczania fugatywności: • Ciecz rzeczywista w równowadze z doskonała mieszaniną par, stan standardowy to stan czystej substancji. Wówczas fugatywność odpowiada prężności par nad czystym składnikiem Ppia wsp. fugatywności wynosi 1

  30. Rodzaje roztworów • Roztwory polarne i silnie nieidealne (rzeczywiste) • Ciecz rzeczywista w równowadze z regularną mieszaniną par Domyślny jest sposób 1. Wybór możliwy jest w opcjach termodynamicznych (K-value): Poynting correction Współczynnik lotności oblicza się z równania stanu SRK

  31. Rodzaje roztworów • Roztwory polarne i silnie nieidealne • Współczynnik aktywności g obliczany jest z wykorzystaniem jednego z równań: • UNIFAC* (UNIversal Functional Activity Coefficient) • UNIQUAC • NRTL • WILSON, T. K. WILSON, HRNM WILSON, WILSON SALT • VAN LAAR • MARGULES • REGULAR* • GMAC

  32. Rodzaje roztworów • Roztwory polarne i silnie nieidealne (rzeczywiste) • Wszystkie równania bez gwiazdek wymagają podania BIP. Źródła BIP: • Korelowane na podstawie danych doświadczalnych użytkownika • Wprowadzane dane literaturowe • Korelowane na podstawie wyników uzyskanych z metody UNIFAC – nadaje się tylko dla mniej znaczących substancji • Baza danych ChemCADa. Dane są zebrane dla większości substancji dostępnych w programie jednak przy ciśnieniu 1bar! Używać ostrożnie przy większych ciśnieniach

  33. Rodzaje roztworów • Roztwory polarne i silnie nieidealne (rzeczywiste) • Regular – nie używany • UNIFAC – bazuje na oddziaływaniach grup konstytutywnych poszczególnych składników, niezależnie od rodzaju roztworu: • Parametry praktycznie niezależne od temperatury • Zakres temperatur 275 - 425K • Poprawne do ciśnienia kilku atmosfer • Obszerne porównanie z danymi doświadczalnymi • Nie tak dokładna jak Wilson, NRTL, UNIQUAC • Brak danych dla 1 grupy funkcyjnej uniemożliwia stosowanie

  34. Rodzaje roztworów • roztwory specjalne • Elektrolity • Modelowanie metodami Pitzera lub MNRTL • Rozpuszczone gazy • Równanie Henry’ego • metoda TSRK • Układy z reakcją • AMIN – usuwanie kwaśnych gazów za pomocą MEA, MDEA, DEA • SOUR absorpcja CO2, H2S, NH3 w wodzie

  35. Obliczanie wartości K równowag fazowych z równań stanu dostępne w ChemCADzie • Soave-Redlich-Kwong • Grayson-Streed/Chao-Seader • Peng-Robinson • Benedict-Webb-Rubin-Starling • API Soave-Redlich-Kwong • Modified Soave-Redlich-Kwong (MSRK) • Extended Soave-Redlich-Kwong (TSRK) • Predictive Soave-Redlich-Kwong (PSRK)* • Elliott Suresh Donohue (ESD) • SAFT

  36. Obliczanie wartości K równowag fazowych z równań stanu dostępne w ChemCADzie • Soave-Redlich-Kwong

  37. Obliczanie wartości K równowag fazowych z równań stanu dostępne w ChemCADzie • Soave-Redlich-Kwong

  38. Obliczanie wartości K równowag fazowych z równań empirycznych • Vapor Pressure (Ideal Solution) • ESSO (Maxwell-Bonnell) • Metoda prężności pary dla węglowodorów pod niskim ciśnieniem • Henry's Gas Law

  39. Obliczanie wartości K równowag fazowych z równań empirycznych • Henry's Gas Law • Współczynniki są dostępne w ChemCADzie dla • Wodór (Hydrogen), Hel (Helium), Argon, Neon, Krypton, Xenon, Tlen (Oxygen), Azot (Nitrogen), Siarkowodór (Hydrogen sulfide), Amoniak (Ammonia), Tlenek węgla (Carbon monoxide), Dwultlenek węgla (Carbon dioxide), Dwutlenek siarki (Sulfur dioxide), Tlenek azotu (Nitrous oxide), Chlor (Chlorine), Brom (Bromine), Jod (Iodine), Metan (Methane), Etan (Ethane), Propan (Propane), Etylen (Ethylene).

  40. Obliczanie wartości K równowag fazowych z równań aktywności • UNIQUAC –UNIQUAC z nowymi grupami i parametrami powierzchni (with the new group and surface parameters) • UNIFAC/UNIQUAC - UNIQUAC ze starymi grupami i parametrami powierzchni (with the old group and surface parameters) • UNIFAC VLE • UNIFAC LLE • UPLM (UNIFAC for Polymers) • Wilson

  41. Obliczanie wartości K równowag fazowych z równań aktywności • T. K. Wilson • HRNM Modified Wilson • Van Laar • Non-Random Two Liquid (NRTL) • Margules • GMAC (Chien-Null) • Scatchard-Hildebrand (Regular Solution) • Wilson Salt

  42. Obliczanie wartości K równowag fazowych dla układów specjalnych • Hydrocarbon-Water Solubility • Amines (VLE and LLE) • Sour Water • Tri-Ethylene-Glycol/Water Dehydration • Flory-Huggins Method for Polymers

  43. Obliczanie wartości K równowag fazowych metodami sterowanymi przez użytkownika • Polynomial K-values • Tabular K-values • Partial Pressures of Aqueous Mixtures • User Subroutine • User Specified Activity Coefficients

  44. Rekomendacje opcji K-value

  45. Rekomendacje opcji K-value

  46. Rekomendacje opcji K-value

  47. Rekomendacje opcji K-value

  48. Rekomendacje opcji K-value

  49. Obliczanie entalpii Funkcja oddalenia entalpii od stanu GD.

More Related