ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΑΘΑΡΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΩΝ

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΑΘΑΡΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΩΝ 1 ο Υπολογιστικό εργαστήριο Δρ. Νικολακόπουλος Θανάσης, Ε.ΔΙ.Π 1

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 2

MatLab Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 3

WATER http://www.cpi.umist.ac.uk/software/downloa ds/download_maintpage.asp C-5 Sugars Concentration - Stripping Stage C-5 Sugars Concentration Stripping Stage Lignin precipitation Lignin Precipitation LP-1 Water source Fresh water Washing stage FGSTAGE 2 Discharge Discharge Washing stage FGSTAGE 3 3 Deacidification Washing FGSTAGE stage 1 1 Deacidification Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 4

Περιεχόμενα Παραδείγματα με τη γραφική μέθοδο (MatLab ) Υπολογισμός στόχων επαναχρησιμοποίησης με προσομοίωση της γραφικής μεθόδου Άσκηση 1: Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Άσκηση 2: Υπολογισμός στόχων επαναχρησιμοποίησης Εντοπισμός μονάδων για τροποποίηση Εξέταση σεναρίων Παραδείγματα στο λογισμικό Water Υπολογισμός στόχων επαναχρησιμοποίησης Σχεδιασμός δικτύων: Επαναχρησιμοποίηση Άσκηση 3: Βιοδιυλιστήριο Υπολογισμός στόχου παροχής καθαρού νερού με επαναχρησιμοποίηση με την γραφική μέθοδο (Matlab ) Σχεδιασμός δικτύου χρήσης νερού με στόχο την επίτευξη του στόχου (WATER ) Άσκηση 4: Σχεδιασμός δικτύου χρήσης νερού με αναγέννηση επαναχρησιμοποίηση (WATER ) Άσκηση 5: Σχεδιασμός δικτύου χρήσης νερού με πολλούς ρύπους (WATER ) Άσκηση 6: Σχεδιασμός δικτύου επεξεργασίας ρευμάτων αποβλήτων (WATER ) Άσκηση 7: Σχεδιασμός δικτύου επεξεργασίας ρευμάτων αποβλήτων με πολλές διεργασίες και ρύπους (WATER ) Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 5

ΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ - Eφαρμογή σε MatLab Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 6

Eφαρμογή σε MatLab - Προετοιμασία Κατέβασμα του συμπιεσμένου αρχείου Matlab_1st_lab.7z από: http://ecourses.chemeng.ntua.gr/courses/clean_industries_design/?news και αποσυμπίεση Αποθήκευση σε κοινό φάκελο των αρχείων Limiting_Composite_Curve_TOOL_v2.m και Data5.xls Άνοιγμα του Current folder του Matlab στο φάκελο όπου έχουμε αποθηκεύσει τα αρχεία Άνοιγμα των αρχείων: Limiting_Composite_Curve_TOOL_v2.m : από το current folder Data5.xls: από το φάκελο Εισαγωγή δεδομένων στο αρχείο Data5.xls Τρέξιμο στο Matlab: F9 ή εισαγωγή του ονόματος Limiting_Composite_Curve_TOOL_v2 στο Command window και enter ή πατώντας το «play» > Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 7

Παράδειγμα Line 7: Data_matrix = xlsread('data5.xls', 'B2:F7'); Αλλάζουμε το Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 8

Οριακές γραμμές διεργασιών και Σύνθετη καμπύλη Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 9

Σύνθετη καμπύλη, Γραμμή καθαρού νερού, Κόμβος ανάσχεσης και Ελάχιστη ροή καθαρού νερού Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 10

Άσκηση 1 η 11

Άσκηση 1 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Οι διεργασίες 2 κ 3 συμμετέχουν στον κόμβο ανάσχεσης Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 12

Άσκηση 1 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Σενάριο 1 process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) 1 2000 0 100 20 2 5000 50 100 100 3 30000 50 800 40 4 4000 400 800 10 process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) 1 2000 0 100 20 2 5000 50 200 100 3 30000 50 800 40 4 4000 400 800 10 90 t/h 65 t/h Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 13

Άσκηση 1 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Σενάριο 2α process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) 1 2000 0 100 20 2 5000 50 100 100 3 30000 50 800 40 4 4000 400 800 10 process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) 1 2000 0 100 20 2 5000 50 100 100 3 30000 100 800 40 4 4000 400 800 10 90 t/h 70 t/h Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 14

Άσκηση 1 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Σενάριο 2β process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) 1 2000 0 100 20 2 5000 50 100 100 3 30000 50 800 40 4 4000 400 800 10 Παρατήρηση: Συγκέντρωση μεγαλύτερη από του κόμβου ανάσχεσης δεν φέρνει πρόσθετα αποτελέσματα process No mass of component (g/h) Cin_max (ppm) Cout_max (ppm) Limiting flowrate (t/h) 1 2000 0 100 20 2 5000 50 100 100 3 30000 200 800 40 4 4000 400 800 10 90 t/h 70 t/h Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 15

Άσκηση 2 η Στοχευμένες τροποποιήσεις στις μονάδες της διεργασίας Υπολογισμός στόχων επαναχρησιμοποίησης Εντοπισμός μονάδων για τις οποίες έχει νόημα τροποποίηση ορίων Εξέταση σεναρίων Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 17

ΕΞΕΙΔΙΚΕΥΜΕΝΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΠΑΚΕΤΟ WATER http://www.cpi.umist.ac.uk/software/downloads/download_maintpage.asp --> WATER Standalone installation keyfile : http://ecourses.chemeng.ntua.gr/courses/clean_industries_design/?news download water_keyfile C-5 Sugars Concentration - Stripping Stage C-5 Sugars Concentration Stripping Stage Lignin precipitation Lignin Precipitation LP-1 Water source Fresh water Washing stage FGSTAGE 2 Discharge Discharge Washing stage FGSTAGE 3 3 Deacidification Washing FGSTAGE stage 1 1 Deacidification Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 18

Παράδειγμα 1 αρχείο WATER : data5_example.wwf 1 2 3 πηγή Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 19

Εισαγωγή δεδομένων 4 5 Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 20

Αναφορά αποτελεσμάτων και γραφική λύση 6 Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 21

Γραφική αναπαράσταση δικτύου <unnamed_src> Unit : Source 1 [source] Flowrate out : 89.9073 [t/hr] pr1 Unit : Process 1 [pr1] Flowrate in : 19.9997 [t/hr] Flowrate out : 20.0001 [t/hr] Unit : Process 2 [pr2] Flowrate in : 52.1184 [t/hr] Flowrate out : 52.1180 [t/hr] pr2 pr3 Unit : Process 3 [pr3] Flowrate in : 39.9600 [t/hr] Flowrate out : 39.9547 [t/hr] pr4 Unit : Process 4 [pr4] Flowrate in : 5.71228 [t/hr] Flowrate out : 5.71759 [t/hr] Unit : Discharge 1 [Discharge] Flowrate in : 89.9073 [t/hr] Contaminant : 1 [cont1] 456.023 [ppm] Discharge Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 22

Άσκηση 3: Βιοδιυλιστήριο Στόχος από Matlab αρχείο Excel: data4.xls Limiting process No mass of component g/h Cin_max ppm Cout_max ppm flowrate t/h 1 6353000,00 34082,11 622525,54 10,80 2 216616,00 328,87 39861,23 5,48 3 2060,00 0,00 337,04 6,11 Ολοκλήρωση στη χρήση νερού 24

Άσκηση 4: Αναγέννηση - Επαναχρησιμοποίηση αρχείο WATER : regeneration_reuse.wwf Διεργασία Μάζα ρύπων (kg/h) Cin (ppm) Cout (ppm) Οριακή ροή (t/h) 1 2 0 100 20 2 5 50 100 100 3 30 50 800 40 4 4 400 800 10 Αναγέννηση Cout = 5 ppm 26

Άσκηση 5: Αναγέννηση - Επαναχρησιμοποίηση αρχείο WATER : multiple_conts_reuse.wwf Διεργασία Ρύπος Μάζα ρύπων (kg/h) 1 2 3 Cin (ppm) Cout (ppm) οργανικά 1.01 0 30 υδρόθειο 27.00 0 800 άλατα 2.36 0 70 οργανικά 5.01 40 240 υδρόθειο 622.12 600 25000 άλατα 6.88 90 360 οργανικά 8.40 240 440 υδρόθειο 2.10 40 90 άλατα 781.20 400 19000 Οριακή ροή (t/h) 34.29 25.91 42.67 28

Άσκηση 6: Επεξεργασία ρευμάτων αποβλήτων αρχείο WATER : Treatment_flowrate.wwf p1 p2 tp1 Discharge p3 Ρεύμα Ροή (t/h) Cin (ppm) Ce (ppm) 1 292.61 250 2 182.88 80 3 73.15 40 20 Διεργασία Επεξεργασίας Ποσοστό απομάκρυνσης (RR)= 0.95 ppm Operating Cost = 0.27 $/ton 30

Άσκηση 7: δικτύου επεξεργασίας ρευμάτων αποβλήτων με πολλούς ρύπους σε πολλές διεργασίες αρχείο WATER : Multi_Treatment_Proc.wwf TP I stream 1 TP III stream 2 Discharge TP II stream 3 Ρεύματα και Ρύποι Ρεύμα Ρύπος Ροή (t/h) Cin (ppm) 1 2 3 H2S Ce (ppm) 390 5 Έλαια 47.91 10 30 άλατα 250 100 H2S 16780 5 Έλαια 119.60 110 30 άλατα 400 100 H2S 25 5 Έλαια 206.65 100 30 άλατα 350 100 Διεργασίες επεξεργασίας Διεργασία Ρύπος RR Πάγιο Κόστος ($/t/h) TP I TP II TP III H2S 0.99 Έλαια 0 άλατα 0 H2S 0.9 Έλαια 0.7 άλατα 0.98 H2S 0 Έλαια 0.7 άλατα 0.5 Λειτουργικό Κόστος ($/t) 4593 0.2734 3445 0.0184 1312 0 32