Ignore:
Timestamp:
Apr 11, 2008, 3:21:24 PM (15 years ago)
Author:
Paula Bettio Staudt
Message:

First official version of packed stage and packed column with samples

File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed

  • trunk/sample/stage_separators/sample_column.mso

    r398 r498  
    503503end
    504504
    505 
     505# packed column section with 8 trays
     506FlowSheet PackedSectionColumn
     507        PARAMETERS
     508        PP      as Plugin(Brief="Physical Properties",
     509                Type="PP",
     510                Components = [ "isobutane", "n-pentane", "propylene",
     511                "benzene", "isobutene" ],
     512                LiquidModel = "PR",
     513                VapourModel = "PR"
     514        );
     515        NComp   as Integer;
     516
     517        SET
     518        NComp = PP.NumberOfComponents;
     519       
     520        DEVICES
     521        sec as Packed_Section_Column;
     522        feed as liquid_stream;
     523        reb as vapour_stream;
     524        cond as liquid_stream;
     525        zero as stream;
     526       
     527        CONNECTIONS
     528        feed to sec.stage(5).Inlet;
     529        zero to sec.stage([1:4]).Inlet;
     530        zero to sec.stage([6:sec.NStages]).Inlet;
     531        reb to sec.stage(8).InletV;
     532        cond to sec.stage(1).InletL;
     533       
     534        SPECIFY
     535        feed.F = 113.4 * 'kmol/h';
     536        feed.T = 291 * 'K';
     537        feed.P = 1.66 * 'atm';
     538        feed.z = [0.2, 0.2, 0.2, 0.2, 0.2];
     539
     540        zero.F = 0 * 'kmol/h';
     541        zero.T = 300 * 'K';
     542        zero.P = 1 * 'atm';
     543        zero.z = [0.2, 0.2, 0.2, 0.2, 0.2];
     544        zero.v = 0;
     545        zero.h = 0 * 'J/mol';
     546       
     547        cond.F = 85 * 'kmol/h';
     548        cond.P = 2.33 * 'atm';
     549        cond.T = 283.5 * 'K';
     550        cond.z = [0.599, 0.044, 0.035, 0.007, 0.315];
     551
     552        reb.F = 137.57 * 'kmol/h';
     553        reb.P = 2.46 * 'atm';
     554        reb.T = 325 * 'K';
     555        reb.z = [0.16, 0.542, 0.013, 0.008, 0.277];
     556
     557        sec.stage.deltaP = 0.001 * 'atm';
     558
     559        SET
     560        sec.H = 4 * 'm';
     561        sec.NStages = 8;
     562        sec.stage.Q = 0 * 'kW';
     563        sec.stage.d = 1.009 * 'm';
     564        sec.stage.Cpo = 0.763;
     565        sec.stage.e = 0.951;
     566        sec.stage.a = 112.6 * 'm^2/m^3';
     567        sec.stage.Qsil = 0.1;
     568
     569        INITIAL
     570        sec.stage.OutletL.T =[283:(325-283)/(sec.NStages-1):325] *'K';
     571        sec.stage.ML = 0.01 * 'kmol';
     572        sec.stage.OutletL.z([1:4]) = [0.3, 0.2, 0.002, 0.1];
     573
     574        OPTIONS
     575        DAESolver(File="dassl");
     576        NLASolver(File="nlasolver");
     577        TimeStep = 10;
     578        TimeEnd = 100;
     579end
     580
     581FlowSheet Packed_kettle_cond_Test
     582        PARAMETERS
     583        PP      as Plugin(Brief="Physical Properties",
     584                Type="PP",
     585                Components = [ "isobutane", "n-pentane", "propylene",
     586                "benzene", "isobutene" ],
     587                LiquidModel = "PR",
     588                VapourModel = "PR"
     589        );
     590        NComp   as Integer;
     591       
     592        VARIABLES
     593        Qc as energy_source (Brief="Heat rate removed from condenser");
     594        Qr as energy_source (Brief="Heat rate supplied to reboiler");
     595       
     596        SET
     597        NComp = PP.NumberOfComponents;
     598
     599        DEVICES
     600        col as PackedDistillation_kettle_cond;
     601        feed as source;
     602        zero as stream;
     603       
     604        CONNECTIONS
     605        feed.Outlet to col.stage(5).Inlet;
     606        zero to col.reb.Inlet;
     607        zero to col.stage([1:4]).Inlet;
     608        zero to col.stage([6:col.NStages]).Inlet;
     609        Qc.OutletQ to col.cond.InletQ;
     610        Qr.OutletQ to col.reb.InletQ;
     611       
     612        SPECIFY
     613        feed.Outlet.F = 113.4 * 'kmol/h';
     614        feed.Outlet.T = 291 * 'K';
     615        feed.Outlet.P = 168.3 * 'kPa';
     616        feed.Outlet.z = 1/NComp;
     617       
     618        zero.F = 0 * 'kmol/h';
     619        zero.T = 300 * 'K';
     620        zero.P = 1 * 'atm';
     621        zero.z = 1/NComp;
     622        zero.v = 0;
     623        zero.h = 0 * 'J/mol';
     624       
     625        col.sptop.Outlet2.F = 85 * 'kmol/h';
     626        col.reb.OutletL.F = 28.4 * 'kmol/h';
     627        col.sptop.frac = 0.444445;
     628        col.cond.OutletV.F = 0 * 'kmol/h';
     629        Qr.OutletQ.Q = 3.7743e6 * 'kJ/h';
     630        Qc.OutletQ.Q = -3.71e6 * 'kJ/h';
     631        col.pump1.dP = 16 * 'kPa';
     632
     633        col.stage.deltaP = 0.003 * 'atm';
     634
     635        SET
     636        col.H = 3.5 * 'm';
     637        col.NStages = 8;
     638        col.stage.Q = 0 * 'kW';
     639        col.stage.d = 2.24 * 'ft';
     640        col.stage.Cpo = 0.763;
     641        col.stage.e = 0.951;
     642        col.stage.a = 112.6 * 'm^2/m^3';
     643
     644        col.cond.V = 2 * 'm^3';
     645        col.cond.Across = 1 * 'm^2';
     646        col.reb.V = 2 * 'm^3';
     647        col.reb.Across = 1 * 'm^2';
     648        col.stage.Qsil = 2;
     649       
     650        INITIAL
     651        # condenser
     652        col.cond.OutletL.T = 260 *'K';
     653        col.cond.Level = 1 * 'm';
     654        col.cond.OutletL.z([1:4]) = [0.65, 0.05, 0.01, 0.01];
     655
     656        # reboiler
     657        col.reb.OutletL.T = 330 *'K';
     658        col.reb.Level = 1 * 'm';
     659        col.reb.OutletL.z([1:4]) = [0.1, 0.7, 0.01, 0.01];
     660
     661        # column trays
     662        col.stage.OutletL.T = [290:(330-290)/(col.NStages-1):330] * 'K';
     663        col.stage.ML = 0.1 * 'kmol';
     664        col.stage.OutletL.z([1:4]) = [0.15, 0.5, 0.001, 0.1];
     665
     666        OPTIONS
     667        TimeStep = 10;
     668        TimeEnd = 500;
     669end
     670
     671FlowSheet PackedColumn_ctrl
     672        PARAMETERS
     673        PP      as Plugin(Brief="Physical Properties",
     674                Type="PP",
     675                Components = [ "isobutane", "n-pentane", "propylene",
     676                        "benzene", "isobutene" ],
     677                LiquidModel = "PR",
     678                VapourModel = "PR"
     679        );
     680        NComp   as Integer;
     681       
     682        Qcmin as heat_rate (Brief="Minimum Condenser Heat supplied");
     683        Qcmax as heat_rate (Brief="Maximum Condenser Heat supplied");
     684        Qrmin as heat_rate (Brief="Minimum Reboiler Heat supplied");
     685        Qrmax as heat_rate (Brief="Maximum Reboiler Heat supplied");
     686        Frmin as flow_mol (Brief="Minimum bottom flow rate");
     687        Frmax as flow_mol (Brief="Maximum bottom flow rate");
     688        Fcmin as flow_mol (Brief="Minimum reflux flow rate");
     689        Fcmax as flow_mol (Brief="Maximum reflux flow rate");
     690        Hmint as length (Brief="Minimum liquid level in top tank");
     691        Hmaxt as length (Brief="Maximum liquid level in top tank");
     692    Hminb as length (Brief="Minimum liquid level in reboiler");
     693        Hmaxb as length (Brief="Maximum liquid level in reboiler");
     694        Pmax as pressure (Brief="Maximum column pressure");
     695        Pmin as pressure (Brief="Minimum column pressure");
     696        Tmax as temperature (Brief="Maximum column temperature");
     697        Tmin as temperature (Brief="Minimum column temperature");
     698
     699        VARIABLES
     700        Qc as energy_source (Brief="Heat rate removed from condenser");
     701        Qr as energy_source (Brief="Heat rate supplied to reboiler");
     702        Had_top as Real (Brief="Dimensionless condenser level");
     703        Had_bot as Real (Brief="Dimensionless reboiler level");
     704        Pad as Real (Brief="Dimensionless pressure");
     705        Tad as Real (Brief="Dimensionless temperature");
     706        RR      as positive (Brief="Reflux ratio");
     707
     708        SET
     709        NComp = PP.NumberOfComponents;
     710
     711        DEVICES
     712        col as PackedDistillation_kettle_cond;
     713        feed as source;
     714        zero as stream;
     715        TCcond as PIDIncr;
     716        LCtop as PIDIncr;
     717        LCbot as PIDIncr;
     718        PC as PIDIncr;
     719
     720        CONNECTIONS
     721        feed.Outlet to col.stage(5).Inlet;
     722        zero to col.reb.Inlet;
     723        zero to col.stage([1:4]).Inlet;
     724        zero to col.stage([6:col.NStages]).Inlet;
     725        Qc.OutletQ to col.cond.InletQ;
     726        Qr.OutletQ to col.reb.InletQ;
     727
     728        EQUATIONS
     729   "Temperature Controller"
     730        TCcond.Parameters.tau = 0*'s'; 
     731        TCcond.Parameters.tauSet = 0*'s';       
     732        TCcond.Parameters.alpha = 0.3;
     733        TCcond.Parameters.bias = 0.5;   
     734        TCcond.Parameters.gamma = 1;
     735        TCcond.Parameters.beta = 1;
     736        TCcond.Options.action = 1;
     737        TCcond.Options.clip = 1;
     738        TCcond.Options.autoMan = 0;
     739        TCcond.Parameters.intTime = 60*'s';
     740        TCcond.Parameters.gain = 0.6;
     741        TCcond.Parameters.derivTime = 1*'s';
     742        TCcond.Ports.setPoint = ((15+273.15) * 'K' - Tmin)/(Tmax-Tmin);
     743        TCcond.Ports.input = Tad;
     744        Tad = (col.cond.OutletL.T-Tmin)/(Tmax-Tmin);
     745        Qc.OutletQ.Q = Qcmin+(Qcmax-Qcmin)*TCcond.Ports.output;
     746
     747        "Pressure Controller"
     748        PC.Parameters.tau = 0*'s';     
     749        PC.Parameters.tauSet = 0*'s';   
     750        PC.Parameters.alpha = 0.3;
     751        PC.Parameters.bias = 0;
     752        PC.Parameters.gamma = 1;
     753        PC.Parameters.beta = 1;
     754        PC.Options.action = -1;
     755        PC.Options.clip = 1;
     756        PC.Options.autoMan = 0;
     757        PC.Parameters.intTime = 50*'s';
     758        PC.Parameters.gain = 0.5;
     759        PC.Parameters.derivTime = 1*'s';
     760        PC.Ports.setPoint = (4.0*'bar'-Pmin)/(Pmax-Pmin);
     761        PC.Ports.input = Pad;
     762        Pad = (col.cond.OutletV.P-Pmin)/(Pmax-Pmin);
     763        col.cond.OutletV.F = (Fcmin+(Fcmax-Fcmin)*PC.Ports.output);     
     764       
     765        "Ttop Level Controller"
     766        LCtop.Parameters.tau = 0*'s';   
     767        LCtop.Parameters.tauSet = 0*'s';       
     768        LCtop.Parameters.alpha = 0.3;
     769        LCtop.Parameters.bias = 0.5;   
     770        LCtop.Parameters.gamma = 1;
     771        LCtop.Parameters.beta = 1;
     772        LCtop.Options.action = -1;
     773        LCtop.Options.clip = 1;
     774        LCtop.Options.autoMan = 0;
     775        LCtop.Parameters.intTime = 10*'s';
     776        LCtop.Parameters.gain = 1;
     777        LCtop.Parameters.derivTime = 0*'s';
     778        LCtop.Ports.setPoint = (1.0 * 'm' - Hmint)/(Hmaxt-Hmint);
     779        LCtop.Ports.input = Had_top;
     780        Had_top = (col.cond.Level-Hmint)/(Hmaxt-Hmint);
     781        col.sptop.Outlet1.F = Fcmin + (Fcmax-Fcmin) * LCtop.Ports.output;
     782
     783        "Tbottom Level Controller"
     784        LCbot.Parameters.tau = 0*'s';   
     785        LCbot.Parameters.tauSet = 0*'s';       
     786        LCbot.Parameters.alpha = 0.3;
     787        LCbot.Parameters.bias = 0.5;   
     788        LCbot.Parameters.gamma = 1;
     789        LCbot.Parameters.beta = 1;
     790        LCbot.Options.action = -1;
     791        LCbot.Options.clip = 1;
     792        LCbot.Options.autoMan = 0;
     793        LCbot.Parameters.intTime = 100*'s';
     794        LCbot.Parameters.gain = 1;
     795        LCbot.Parameters.derivTime = 0*'s';
     796        LCbot.Ports.setPoint = (1.0 * 'm' - Hminb)/(Hmaxb-Hminb);
     797        LCbot.Ports.input = Had_bot;
     798        Had_bot = (col.reb.Level-Hminb)/(Hmaxb-Hminb);
     799        col.reb.OutletL.F = Frmin + (Frmax-Frmin) * LCbot.Ports.output;
     800
     801        RR * (col.cond.OutletV.F + col.sptop.Outlet1.F) = col.sptop.Outlet2.F;
     802       
     803        if time < 1 * 'h' then
     804                col.sptop.Outlet2.F = 75 * 'kmol/h'; # reflux
     805        else
     806                col.sptop.Outlet2.F = 85 * 'kmol/h'; # reflux
     807        end
     808
     809        SPECIFY
     810        feed.Outlet.F = 113.4 * 'kmol/h';
     811        feed.Outlet.T = 291 * 'K';
     812        feed.Outlet.P = 5 * 'bar';
     813        feed.Outlet.z = 1/NComp;
     814       
     815        zero.F = 0 * 'kmol/h';
     816        zero.T = 300 * 'K';
     817        zero.P = 1 * 'atm';
     818        zero.z = 1/NComp;
     819        zero.v = 0;
     820        zero.h = 0 * 'J/mol';
     821       
     822        Qr.OutletQ.Q = 4e6 * 'kJ/h';
     823        col.pump1.dP = 16 * 'kPa';
     824       
     825        col.stage.deltaP = 0.003 * 'atm';
     826
     827        SET
     828        col.H = 3.5 * 'm';
     829        col.NStages = 8;
     830        col.stage.Q = 0 * 'kW';
     831        col.stage.d = 2.24 * 'ft';
     832        col.stage.Cpo = 0.763;
     833        col.stage.e = 0.951;
     834        col.stage.a = 112.6 * 'm^2/m^3';
     835
     836        col.cond.V = 2 * 'm^3';
     837        col.cond.Across = 1 * 'm^2';
     838        col.reb.V = 2 * 'm^3';
     839        col.reb.Across = 1 * 'm^2';
     840
     841        col.stage.Qsil = 2;
     842
     843        # Controllers type
     844        TCcond.PID_Select = "Ideal_AW";
     845        PC.PID_Select = "Ideal_AW";
     846        LCtop.PID_Select = "Ideal_AW";
     847        LCbot.PID_Select = "Ideal_AW";
     848
     849        Qrmax = 5e6 * 'kJ/h';
     850        Qrmin = 1e6 * 'kJ/h';
     851        Frmin = 0 * 'kmol/h';
     852        Frmax = 60 * 'kmol/h';
     853        Fcmin = 0 * 'kmol/h';
     854        Fcmax = 120 * 'kmol/h';
     855        Hmint = 0 * 'm';
     856        Hmaxt = 2 * 'm';
     857        Hminb = 0 * 'm';
     858        Hmaxb = 2 * 'm';
     859        Pmin = 0.5 * 'bar';
     860        Pmax = 6 * 'bar';
     861        Qcmax = -5e5 * 'kJ/h';
     862        Qcmin = -5e6 * 'kJ/h';
     863        Tmax = (30+273.15) * 'K';
     864        Tmin = (-20+273.15) * 'K';
     865       
     866        INITIAL
     867        # condenser
     868        col.cond.OutletL.T = 260 *'K';
     869        col.cond.Level = 1 * 'm';
     870        col.cond.OutletL.z([1:4]) = [0.2, 0.2, 0.4, 0.05];
     871
     872        # reboiler
     873        col.reb.OutletL.T = 350 *'K';
     874        col.reb.Level = 1 * 'm';
     875        col.reb.OutletL.z([1:4]) = [0.1, 0.4, 0.1, 0.3];
     876
     877        # column trays
     878        col.stage.OutletL.T = [290:(330-290)/(col.NStages-1):330] * 'K';
     879        col.stage.ML = 0.1 * 'kmol';
     880        col.stage.OutletL.z([1:4]) = [0.15, 0.3, 0.25, 0.2];
     881
     882        OPTIONS
     883        TimeStep = 0.1;
     884        TimeEnd = 5;
     885        TimeUnit = 'h';
     886end
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.