Farklı sıvı-buhar denge modellerinde destilasyon kolanlarının iç ve dış tasarımı

Abstract

80 ÖZET Çok bileşenli ayırma dest i lasyonun gerçekleştirileceği kolonların tasarımında eşanlı doğrusal olmayan denklem sistemi ile sonuçlanan matematik modellerle karşı laşılır. Bunları n oluşturulmasındaki güçlük yanında çözüm yöntemlerinin zorunlu olarak sayısal çözümü gerektirmesi bir takım yakınsama problemlerinin su yüzüne çıkması ön-tasarım işlemleri hoş olmayan koşullarla karşı karşıya kalınmasına neden olabilir. Bu bakımdan kısa algoritmalara dayalı bilgisayar programları ile bir çok sistemin kısa yöntemlerle ön tasarım boyutlandırma hesaplarını gerçekleştirmek olasıdır. Daha çok K değerlerinin bi l indiği, yada bu değerlerin bulunabileceği modellerle desteklenen sistemler için geçerli olan bu kısa yöntemlerin kısıtlandığı ek öğeler »sistemde azeotroplar ın bulunmaması reaksiyon olmaması bozunmanın yer almaması ve `akla uygun` basınç ve sıcaklık değerlerinin elde bulunması gerek li liğidir. Tüm bu kısıtların göz önüne alındığı çok bileşenli destilasyon kolonlarında ön tasarım değerlerini belirlemek için kullanılan kısa yoldan tasarım algoritması verili bir sistem için kolon alt ve üst ürün dağılımları ile birlikte alt ve üst sıcaklık değer ler inide eş anlı belirlemesinin ardından minimum kademe sayısı minimum geri döngü ve her bir geri döngü değeri için teorik kademe sayısı besleme kademesinin yeri ve yoğuşturucu buhar laştırıcı yüklerini saptar.Bel ir lenen bu ön-tasarım değerlerinin yardımı ile kolon iç tasarım hesaplamalarının gerçekleştirildiği adımlar izlenir. Bu adımlar sırasında gerekli olan K değer ler i, Antoine, Antoine+UNIFACCHAO-SEADER ve Wilson gibi dört ayrı modelle belirlenebilir. ön tasarımın yanısıra,her kademedeki sıvı ve buhar bileşimleri kütlesel debileri ve sıcaklıkları belirlemek için geliştirilen simülasyon programıda,bir çok verili sistem için denenerek istenen sonuçlar elde edilmiştir. Hem tasarım, hemde simülasyon programlarında gerekli olan termodinamik ve -Fiziksel özelliklerin hesaplamasına yardımcı olması amacı ile oluşturulan veri tabanı desteği her iki programdada etkin olarak kullanılmaktadır. Geliştirilerek kullanıcıya yöneltilen bu program dizisi »ÜSİGEM üniversite Sanayi İşbirliği Geliştirme Merkezi aracı lı ğı ile İZMİT-YARPET te bir proje çalışması olarak gerçekleştirilmiş ve endüstride kullanıma sunulmuştur.

81 SUMMARY In the design of mul ticomponenet separation columns »mathemat ical models appear as non-linear equation systems. Formulat ion of these systems is difficult and complex and numerical methods must be used to solve these equations. In design calculations, some convergence problems may arise and therefore, this may require computer effort. These short-cut methods are usually used for systems with known or easy to calculate K-values and additionally short-cut methods are restricted with some conditions such as azeotropic systems and separations accompanied with chemical reactions. Also temperature and pressure values must be in acceptable ranges. In the short-cut algorithm, minimum number of trays »minimum reflux ratio, number of theoretical trays, feed tray location, heat loads of the condenser and the reboiler are determined with initially calculated values of top and bottom product distributions, and top and bottom temperatures. Then internal design of column is made supported by the preliminary design results. K-values can be calculated by one of the following models: 1. Antoine S.Antoine+UNIFAC 3 -Chao-Seader h. Wi lson Simulation program is another part of this study. Using the preliminary design results, 1 iquid vapor compositions, temperatures, pressures and mass or molar flow rate values can be calculated for each tray by making the use of the simulation program. Both in the simulation and short-cut design programs, all physical and thermodynamical properties are taken or rigorously calculated from the Data Base program. The design and simulation program package was developed for ÎZMÎT-YARPET as a project work between the Department of Chemical Engineering and IZMÎT-YARPET Petrochemical Company. Yükseköğretim fitfd» Dokümantasyon