PROSESSISUUNNITTELUN SEMINAARI. Luento vaihe

Transkriptio

1 PROSESSISUUNNITTELUN SEMINAARI Luento vaihe 1

2 3. Vaihe Sanallinen prosessikuvaus Taselaskenta Lopullinen virtauskaavio 2

3 Sanallinen prosessikuvaus Prosessikuvaus on kirjallinen kuvaus prosessin rakenteesta ja sen toiminnasta. Prosessin kulku selostetaan laite laitteelta käyttäen laitetunnuksia. Kuvaus siitä, mitä prosessissa tapahtuu Mitä lähtöaineita syötetään ja miten Missä operaatiot tapahtuvat Missä lämpötilassa ja paineessa Mitkä kemikaalit reagoivat ja mitä syntyy tuotteeksi Miten tuotevirta erotetaan ja puhdistetaan Prosessikuvaus laaditaan virtauskaavion avulla 3

4 Taselaskenta Hyvät kuvaukset ainetaseista ja niiden laskennasta Coulson&Richardson s Chemical Engineering, Volume 6, Chapter 2. Hyvät kuvaukset energiataseista ja niiden laskennasta Coulson&Richardson s Chemical Engineering, Volume 6, Chapter 3. Tarvitaan: Tuotteiden ja tarvittavien raaka-aineiden määrän selvittämiseen Yksittäisten virtojen ja niiden koostumuksen selvittämiseen Laitteiden mitoitukseen Mittausvirheiden eliminointiin, taseiden täsmäykseen 4

5 Taselaskenta Yleinen etenemistapa ainetaseiden laskentaan Laadi prosessin lohkokaavio Laitteet, niiden väliset virrat, virtojen yhdistymiset, virtaussuunnat Kerää saatavilla oleva tieto Haluttu tuotantomäärä Kemikaalien pitoisuudet Reaktiot päätuotteelle, sivutuotteille Aineominaisuudet: tiheys Jne. Määritä/valitse tasealueen rajat Prosessi, laite Taseyhtälöiden laadinta ja ratkaisu Taseyhtälöt sisältävät aluksi tuntemattomia muuttujia (virtausmäärä), mutta ne saadaan ratkaistua tunnettujen muuttujien avulla ja muiden taseyhtälöiden avulla Suositeltava kirjallisuus: Coulson&Richardson s Chemical Engineering, Volume 6, Chapter 2. 5

6 Taselaskenta Taselaskennassa tuloksiksi saadut virtojen virtaus- ja energiatiedot kootaan virtauskaavioon tasetaulukkoon (pitoisuudet, T, p, tiheys, massavirta, tilavuusvirta) Kemikaalit/komponentit Yksikkö Virtojen numerointi ja selite 6

7 Taselaskenta Energiataseet Energiataseen kannalta tärkeimmät asiat Prosessivirtojen lämmitys ja jäähdytys Systeemin kehittämä tai kuluttama lämpö Eksoterminen tai endoterminen reaktio Faasimuutokset: höyrystyminen jne. Sekoitus Prosessisuunnittelussa energiataseita tarvitaan erityisesti prosessivirtojen ja reaktioseoksien lämmitys- ja jäähdytystarpeiden laskemiseen Lämmitys- ja jäähdytystarpeen selvittäminen on lähtökohta lämmönsiirtimien tai reaktorin lämmönsiirron mitoitukselle (lämmönsiirtopinta-alat) Virtauskaavion tasekentässä esitetään ominaislämpökapasiteetit ja lämpötilat (entalpiat) 7

8 Energiataseen esittäminen prosessikaavioissa Virtauskaavion aine- ja energiatasekentässä näkyy energiataseen suureista yleensä seuraavat Ainevirrat/energiavirrat Ominaislämmöt Lämpötilat Kemikaalit/komponentit Yksikkö Virtojen numerointi ja selite 8

9 Virtauskaaviot Virtauskaavio voi sisältää seuraavan lisäinformaation Energian virtaamat Kaikkien virtojen nimet ja massavirrat Tärkeät venttiilit loogisissa paikoissa, prosessisäädöt Täydentävät olosuhteet Laitteiden nimitykset ja tiedot luetteloissa Tasojen korkeusasemat 9

10 Säätöjärjestelmät Virtauskaaviossa esitetään prosessin säätötarpeet Perussäädöt Paine, lämpötila, virtaus, pinnankorkeus (P, T, F, L) 10

11 Instrumentoinnin tunnuskirjaimet Instrumentin tunnus muodostuu kirjainosasta ja numero-osasta Ensimmäinen kirjain tarkoittaa mitattavaa suuretta ja muut viittaavat yleensä mittauksen toimintatapaan Säädön periaate (C&Rv6) FIC 123 Väliviiva: valvomossa Ilman väliviivaa: kentällä Säätöventtiili F = virtaus I = osoitus C = säätö (muita mahd. A = hälytys) Instrumentointi 11

12 Esimerkki: Instrumentointitunnukset ja säädöt C&Rv6, ch 5 12

13 Seuraava vaihe Sanallinen prosessikuvaus Taselaskenta Lopullinen virtauskaavio 13