Tislauskolonnin varopurkauksen laskeminen dynaamisen simuloinnin avulla

Työn tavoitteena oli tutkia tislauskolonnin dynamiikkaa ja dynaamista mallintamista simulointien avulla. Dynaamisen simulointimallin avulla selvitettiin pentaanin erotuskolonnin toimintaa poikkeus- ja häiriötilanteissa. Lisäksi pyrittiin arvioimaan työssä käytettyjen simulointiohjelmistojen soveltuvuutta tislauksen dynaamiseen simulointiin. Työn kirjallisuusosassa käsiteltiin tislauskolonnindynamiikan mallintamista matemaattisten mallien avulla sekä tislauskolonnimallin rakentamista simulointiohjelmistoon. Kirjallisuusosassa esiteltiin myös tislauskolonnin häiriötilanteita ja niiden aiheuttamia varopurkaustapauksia. Tämän lisäksi kirjallisuusosassa käytiin läpi tislauskolonnin varoventtiilien mitoittamisen perusteita. Työn soveltavassa osassa muodostettiin tislauskolonnille dynaaminen simulointimalli Aspen HYSYS Dynamics ja PROSimulator-simulointiohjelmistolla. Mallien avulla tarkasteltiin erilaisten häiriöiden ja poikkeustilanteiden vaikutusta kolonnin käyttäytymiseen ja varopurkaus-tapauksiin. Työssä arvioitiin myös ohjelmistojen soveltuvuutta tislauksen dynaamiseen simulointiin. Työssä saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että dynaamisen simuloinnin avulla saadaan hyödyllistä tietoa tislauskolonnin toiminnasta häiriö- ja poikkeustilanteissa. Dynaamisen simuloinnin onnistuminen ja luotettavien tulosten saaminen edellyttää kuitenkin tarkasteltavan prosessin tuntemista ja ohjelmiston käytön hallintaa. Työssä käytetyn Aspen HYSYS Dynamics simulointiohjelmiston käytettävyydessä havaittiin puutteita ja ohjelmisto vaatii vielä kehitystyötä. Työssä käytetty PROSimulator-simulointiohjelmisto soveltui pienistä puutteista huolimatta hyvin tislauskolonnin häiriötilanteiden tutkimiseen.

The aim of this work was to study distillation dynamics and dynamic modelling of a distillation column by using computer simulations. The behavior of a depentanizer column in operational failures was determined with a dynamic process model. Furthermore, applicability of used simulation softwares fordynamic simulation of distillation column was evaluated. In the literature survey part modelling of distillation dynamics was examined mathematical models used for. Building of distillation column model to the simulationsoftware was also approached. In the literature survey part operating failures in distillation column and dynamics of relief valves were introduced. Relief rating methods were also examined. In the experimental part a dynamic model for the distillation column was built using Aspen HYSYS Dynamics andPROSimulator-software. Using these models, operation failures and changes effects to the column and to relief flow cases were studied. Usability of used simulation software for dynamic simulation of distillation was studied. Dynamic simulation gives valuable information of a column dynamic behavior in operation failure situations. To get the best simulation results, it is important to know the studied process and to be able to use the simulation software properly. Aspen HYSYS Dynamics software was found insufficient and it needs more development work. PROSimulator software was observed to be suitable for studying operation failures of distillation column.