Đánh giá hiệu quả trao đổi nhiệt của hệ thống trao đổi nhiệt trong công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu thử nghiệm tại rptc hcmut bằng phần mềm htri

II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu mô phỏng các c m thiết ị trong uy tr nh c ng nghệ tinh luyện cồn để sản xuất xăng pha cồn tại Trung tâm nghiên cứu công nghệ Lọc Hóa dầu RPTC tr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

VÕ NHƯ HOÀNG PHƯỚC

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ TRAO ĐỔI NHIỆT CỦA HỆ THỐNG TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU THỬ NGHIỆM TẠI RPTC –

HCMUT BẰNG PHẦN MỀM HTRI

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HOÁ DẦU

MÃ SỐ: 605355

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS HUỲNH QUYỀN

Cán bộ chấm nhận xét 1:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1

2

3

4

5 Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp HCM, ngày 04 tháng 07 năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: VÕ NHƯ HOÀNG PHƯỚC Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 20/01/1984 Nơi sinh: Quảng Nam Chuyên ngành: Kỹ thuật hoá dầu MSHV: 09400141

I – TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ TRAO ĐỔI NHIỆT CỦA

HỆ THỐNG TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN

NHIÊN LIỆU THỬ NGHIỆM TẠI RPTC – HCMUT BẰNG PHẦN MỀM HTRI

II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu mô phỏng các c m thiết ị trong uy tr nh c ng nghệ tinh luyện

cồn để sản xuất xăng pha cồn tại Trung tâm nghiên cứu công nghệ Lọc Hóa dầu (RPTC) trên phần mềm mô phỏng HTRI từ số liệu thực tế của công nghệ

đang hoạt động

- ựa tr n phần mềm m phỏng, t nh toán thiết kế lại thiết bị trao đổi nhiệt, đề

xuất th ng số vận hành và những cải thiện cho c ng nghệ hiện hữu theo hướng giảm chi ph năng lượng

III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 04 tháng 07 năm 2011

IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 02 tháng 07 năm 2012

V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HUỲNH QUYỀN

QL CHUYÊN NGÀNH

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

TS HUỲNH QUYỀN

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Huỳnh Quyền, người thầy

đã trực tiếp hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn Sự chỉ bảo chân tình của thầy đã cho t i những ước đi uan trọng để có thể hoàn thành luận văn này

T i cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong khoa Kỹ thuật Hóa học – Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Ch Minh đã tận tình giảng dạy và trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong trong suốt thời gian học cao học Đồng thời tôi cũng rất cảm ơn những đồng nghiệp tại Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Lọc Hóa dầu – Trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh đã hỗ trợ nhiệt t nh và đóng góp nhiều ý kiến quan trọng giúp tôi hoàn thành luận văn

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đ nh, người thân và bạn

è đã lu n giúp đỡ động viên tôi trong học tập và cuộc sống Những tình cảm quý

áu đó lu n là động lực thúc đẩy tôi phấn đấu để có được kết quả như ngày h m nay

TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2012

Học viên thực hiện luận văn

Võ Như Hoàng Phước

ABSTRACT

Ethanol fuel which is derived from biomass conversion, has been widely using

as a gasoline additive for petrol engines to improve vehicle emission, reduce fossil

fuel consumption Ethanol production based on molecular sieve which brings the

ethanol concentration to over 99.5%, has many advantages than other technologies

An experimental workshop which produces 2000 liters ethanol per day for mixing with gasoline, was built at Refinery and Petrochemical Technology Research Center (RPTC) in 2010 However, this technology still needs improving to minimize energy comsumption And this is the important way to apply RPTC’s ethanol dehydration process into industry

The purpose of this study is evaluation the optimal operation of each equipment and calculate the energy balances in the whole ethanol dehydration system of RPTC workshop Waste Heat utilization is studied to reduce energy consumption in system Most of works in this study were carried out with the support of Mô phỏng softwares (Pro/II, HTRI) Some results of this study include: the improvement process with lower energy comsumption than initial process, the technological parameters of ethanol dehydration system Both of them can be applied to all scales

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Ethanol (cồn) có nguồn gốc sinh học đã được sử d ng rộng rãi trên thế giới như là một nguồn nhiên liệu bổ sung cho các động cơ xăng C ng nghệ sản xuất cồn nhiên liệu dựa trên nguyên lý rây phân tử có nhiều ưu điểm so với các công nghệ khác Một phân xưởng thử nghiệm tinh luyện cồn sản xuất xăng pha cồn quy mô

2000 l t/ngày đã được xây dựng tại Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Lọc Hóa dầu (RPTC) Tuy nhiên, vấn đề hoàn thiện công nghệ sản xuất sao cho chi ph năng

lượng là tối thiểu vẫn được uan tâm hàng đầu và là chìa khóa cho việc ứng d ng công nghệ ra quy mô công nghiệp

Nội dung luận văn này thực hiện đánh giá tối ưu hoạt động của các thiết bị và tính toán cân bằng năng lượng trong toàn hệ thống công nghệ tinh luyện cồn tại RPTC Phương án tận d ng nhiệt được đưa ra để giải quyết một phần năng lượng hao phí trong quá trình sản xuất Công việc được thực hiện với sự hỗ trợ của các phần mềm mô phỏng (Pro/II, HTRI) Kết quả của đề tài là một quy trình công nghệ được cải tiến với chi ph năng lượng thấp hơn cùng ộ số liệu về thông số công nghệ của hệ thống tinh luyện cồn và có thể ứng d ng cho nhiều quy mô khác nhau

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

ABSTRACT ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH viii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4

I.1 Công nghệ và thiết bị cho quá trình tinh luyện cồn 4

I.1.1 Các công nghệ tinh luyện cồn 4

I.1.2 Công nghệ tinh luyện cồn đã triển khai quy mô công nghiệp 4

I.1.3 Lựa chọn công nghệ tinh luyện cồn 7

I.2 Các nghiên cứu về công nghệ rây phân tử đã công bố 8

I.3 Các nghiên cứu về tối ưu tiêu hao năng lượng cho hệ thống công nghệ 9

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU TẠI RPTC 12

II.1 Thuyết minh công nghệ 12

II.1.1 C m chuẩn hóa nguyên liệu 13

II.1.2 C m hấp ph - giải hấp và thu hồi cồn sản phẩm 15

II.1.3 Thu hồi cồn từ nước thải của quá trình giải hấp 18

II.2 Hệ thống điều khiển công nghệ: 20

II.2.1 Các cảm biến đo: 20

II.2.2 Các thiết bị điều khiển: 23

II.2.3 Hệ thống điều khiển trung tâm: 26

CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU TẠI RPTC 29

III.1 Giới thiệu các phần mềm hỗ trợ mô phỏng, đánh giá tối ưu thiết bị: 29

III.1.1 Phần mềm Pro/II 29

III.1.2 Phần mềm HTRI [27] 31

III.2 Đánh giá hiệu quả hoạt động cụm chuẩn hóa nguyên liệu 38

III.2.1 Tháp chưng cất 38

III.2.2 Thiết bị đun s i đáy tháp E-02 45

III.2.3 Thiết bị đun s i nhập liệu E-01 51

III.2.4 Thiết bị ngưng t đỉnh E-03 53

III.3 Đánh giá hiệu quả hoạt động cụm hấp phụ - giải hấp 55

III.3.1 Thiết bị hóa hơi gia nhiệt E-04 55

III.3.2 Thiết bị tận d ng nhiệt E-00 58

III.3.3 Thiết bị ngưng t cồn sản phẩm E-06 60

III.4 Cụm thu hồi cồn từ nước thải của quá trình giải hấp 62

III.4.1 Thiết bị ngưng t E-05 62

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN TIÊU HAO NĂNG LƯỢNG VÀ HƯỚNG ĐỀ XUẤT CẢI THIỆN CÔNG NGHỆ 65

IV.1 Tính chất của các dòng quá trình trong hệ thống: 65

IV.2 Xác định nhiệt lượng cần thiết của quá trình và khả năng tận dụng nhiệt: 66

IV.3 Lựa chọn sơ đồ tận dụng nhiệt phù hợp: 68

IV.3.1 Sử d ng HTRI thiết kế thiết bị E_new: 69

IV.3.2 Đánh giá lại thiết bị E-00 trong điều kiện hoạt động mới: 72

IV.3.3 Đánh giá lại thiết bị E-06 trong điều kiện hoạt động mới: 73

IV.3.4 Đánh giá lại thiết bị E-04 trong điều kiện hoạt động mới: 74

IV.3.5 Đánh giá lại thiết bị E-01 trong điều kiện hoạt động mới: 75

IV.3.6 Đánh giá lại thiết bị E-05 trong điều kiện hoạt động mới: 75

IV.3.7 Đánh giá hiệu quả năng lượng khi cải thiện công nghệ: 77

IV.4 Quy trình công nghệ hoàn chỉnh: 79

IV.4.1 Sơ đồ công nghệ hoàn chỉnh: 79

IV.4.2 Bảng cân bằng vật chất – năng lượng cho toàn hệ thống: 79

IV.5 Thông số tối ưu công nghệ: 80

KẾT LUẬN 83

KIẾN NGHỊ 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

PHỤ LỤC 88

DANH MỤC BẢNG

Bảng II.1: Bảng liệt kê các thiết bị chính và ph trợ 13

Bảng II.2: Bảng liệt kê các thông số công nghệ của tháp chưng 15

Bảng II : Bảng liệt kê các thiết bị trong c m hấp ph và giải hấp 16

Bảng II.4: Bảng liệt kê các thông số công nghệ của tháp hấp ph và giải hấp 18

Bảng II.5: Bảng liệt kê các thiết bị trong c m thu hồi cồn sau quá trình giải hấp 19

Bảng II.6: Bảng liệt kê các thông số công nghệ của bồn tách lỏng 19

Bảng II : Bảng liệt kê các cảm biến đo nhiệt độ 20

Bảng II.8: Bảng liệt kê các cảm biến đo lưu lượng chất lỏng 21

Bảng II : Bảng liệt kê các cảm biến đo mức lỏng 21

Bảng II.10: Bảng liệt kê các cảm biến đo áp suất 22

Bảng II.11: Bảng liệt kê các van tuyến tính 23

Bảng II.12: Bảng liệt k các van đóng/mở 23

Bảng II.1 : Bảng liệt k các ơm chất lỏng 25

Bảng III.1: Các m đun trong HTRI 31

Bảng III.2: Đặc tính chi tiết tháp chưng cất 41

Bảng III.3: Kết quả mô phỏng tháp và giá trị thực tế 44

Bảng III.4: Th ng số thiết kế thiết bị E-02 45

Bảng III.5: Bảng kết quả tóm tắt sau khi mô phỏng E-02 50

Bảng III.6: Th ng số thiết bị E-01 51

Bảng III : Tóm tắt kết quả đánh giá thiết bị E-01 53

Bảng III : Th ng số thiết bị E-03 53

Bảng III : Tóm tắt kết quả đánh giá thiết bị E-03 55

Bảng III.10: Th ng số thiết bị E-04 55

Bảng III.11: Tóm tắt kết quả đánh giá thiết bị E-04 57

Bảng III.12: Kết quả mô phỏng E-04 ở chế độ Mô phỏng 58

Bảng III.1 : Th ng số thiết bị E-00 58

Bảng III.14: Kết quả đánh giá thiết bị E-00 60

Bảng III.15: Thông số thiết bị E-06 60

Bảng III.16: Kết quả đánh giá thiết bị E-06 62

Bảng III.1 : Th ng số thiết bị E-05 62

Bảng III.1 : Kết quả mô phỏng thiết bị E-05 64

Bảng IV.1: Nhiệt độ và nhiệt chuyển pha các dòng quá trình 65

Bảng IV.2: T nh toán điểm pinch của dòng quá trình 67

Bảng IV : Tổng hợp nhiệt độ tại các thiết bị trao đổi nhiệt 68

Bảng IV.4: Kết quả thiết kế được sử d ng để đánh giá E_New 70

Bảng IV.5: Kết quả thiết kế thiết bị E_New bằng HTRI 71

Bảng IV.6: Thông số thiết kế thiết bị E_New 71

Bảng IV : Kết quả đánh giá lại thiết bị E-00 73

Bảng IV : Kết quả đánh giá lại thiết bị E-06 74

Bảng IV.9: Kết quả đánh giá lại E-04 trong điều kiện mới 75

Bảng IV.10: Kết quả đánh giá E-05 trong điều kiện mới 76

Bảng IV.11: Tổng hợp công suất nhiệt và nhu cầu dòng ph trợ cho hệ thống 77

Bảng IV.12: Chi ph nhi n liệu cho một lít sản phẩm 78

Bảng IV.1 : Cân ằng vật chất năng lượng trong toàn bộ công nghệ 79

Bảng IV.14: Th ng số công nghệ tối ưu 81

DANH MỤC HÌNH

H nh I.1: Sơ đồ công nghệ tinh luyện cồn bằng phương pháp chưng cất đẳng phí 5

H nh I.2: Sơ đồ công nghệ tinh luyện cồn bằng phương pháp rây phân tử 7

H nh II.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tinh luyện cồn 12

H nh II.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển 26

H nh II : Màn h nh điều khiển/giám sát hệ thống 28

H nh III.1: Biểu tượng phần mềm Pro/II 29

Hình III.2: Giao diện phần mềm Pro/II 30

H nh III : Vào m i trường mô phỏng thiết bị chùm ống (Xist) 33

H nh III.4: M i trường mô phỏng thiết bị chùm ống 34

H nh III.5: Giản đồ cân bằng pha hệ ethanol – nước theo số liệu thực tế 39

H nh III.6: Lựa chọn mô hình nhiệt động 40

H nh III : Giản đồ cân bằng pha theo mô hình UNIFAC 40

H nh III : Nhập cấu tử cho hệ 40

H nh III : Nhập thông số dòng nguyên liệu 41

H nh III.10: Nhập dữ liệu cho tháp và ước lượng dòng sản phẩm 42

H nh III.11: Nhập hiệu suất đĩa 43

H nh III.12: Nhập yêu cầu công nghệ 43

H nh III.1 : Nhập dữ liệu của đĩa tháp chưng 44

H nh III.14: Nhập các thông số phía vỏ ống 46

H nh III.15: Lựa chọn kiểu thiết bị đun s i lại 46

H nh III.16: Nhập các thông số phía ống 47

H nh III.1 : Nhập dữ liệu cho lỗ vào/ra 47

H nh III.1 : Khai báo vị trí các lỗ vào/ra 48

H nh III.1 : K ch thước đường ống của thiết bị đun s i lại 48

H nh III.20: Nhập dữ liệu các dòng 49

H nh III.21: Mặt chiếu bằng của chùm ống thiết bị E-02 51

H nh III.22: Nhập dữ liệu cho E-01 52

H nh III.2 : Nhập dữ liệu cho thiết bị E-03 54

H nh III.24: Nhập dữ liệu cho thiết bị E-04 56

H nh III.25: M phỏng E-04 ở chế độ Mô phỏng 57

H nh III.26: Nhập dữ liệu cho thiết bị E-00 59

H nh III.2 : Nhập dữ liệu cho thiết bị E-06 61

H nh III.2 : Nhập dữ liệu mô phỏng E-05 63

H nh IV.1: Nhập dữ liệu thiết kế E_new 70

H nh IV.2: Đánh giá một kết quả trích từ kết quả thiết kế 71

H nh IV : Nhập dữ liệu thiết kế lại E-00 72

H nh IV.4: Nhập dữ liệu thiết kế lại E-06 73

H nh IV.5: Nhập dữ liệu đánh giá lại E-04 trong điều kiện mới 74

H nh IV.6: Nhập dữ liệu đánh giá lại E-05 trong điều kiện mới 76

H nh IV : Nhu cầu nước hơi nước bão hòa cấp nhiệt cho hệ thống 78

H nh IV : Nhu cầu nước làm mát cho hệ thống 78

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việc phát hiện ra nguồn nhiên liệu truyền thống là một trong những ước tiến vượt bậc của loài người Dầu mỏ và những sản phẩm của dầu mỏ đã đóng góp một phần quan trọng trong tất cả các lĩnh vực của đời sống đồng thời đảm bảo được

an ninh năng lượng cho các quốc gia trên thế giới Tuy nhiên, với sự phát triển không ngừng của xã hội, nhu cầu sử d ng nhiên liệu ngày một tăng cao đã gây ra những tác động không nhỏ Hiện nay, trữ lượng nguồn nguyên liệu để sản xuất ra nhiên liệu truyền thống đang ngày càng cạn kiệt, từ đó dẫn tới những biến động về giá cả trên thị trường nhiên liệu Bên cạnh đó, việc khai thác, chế biến và sử d ng nhiên liệu hóa thạch là một trong những nguyên nhân dẫn tới sự ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà k nh, gây tác động to lớn đến cuộc sống của cộng đồng

Hiện nay, các quốc gia trên thế giới đặc biệt là những quốc gia có nguồn tài nguyên về năng lượng bị hạn chế đã và đang nỗ lực tìm kiếm một giải pháp nhằm từng ước hạn chế sự ph thuộc vào nhiên liệu truyền thống, tránh nguy cơ khủng hoảng về năng lượng đồng thời đảm bảo an ninh năng lượng của quốc gia Ngoài ra, nguồn năng lượng thay thế cũng phải giải quyết được bài toán cấp bách về môi trường Và một trong những nguồn năng lượng mới đang được chú ý hiện nay đó là nhiên liệu sinh học Các nước như Mỹ, Brazil, Trung Quốc, các nước châu Âu… là những nhà ti n phong trong lĩnh vực nghiên cứu, phát triển, ứng d ng và thương mại hóa nhiên liệu sinh học

Hòa cùng xu thế phát triển chung của thế giới, Việt Nam cũng đang từng ước triển khai các dự án sản xuất nhiên liệu sinh học nhằm đảm bảo ổn định nhu cầu tiêu th nhiên liệu và giá thành sản phẩm trong nước Xăng sinh học E5 (pha 5% cồn tinh khiết vào nhiên liệu xăng truyền thống) đã được cung cấp rộng rãi trên thị trường và nhu cầu cồn nhiên liệu pha xăng ngày một gia tăng Tuy nhi n, cho đến hiện nay chúng ta chưa có một công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu hiện đại được đưa vào sử d ng mà các dự án sản xuất cồn nhiên liệu ở Việt Nam đều nhập từ nước

Từ những vấn đề cấp bách trên, và từ những nghiên cứu trước đây đã đạt được, Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Lọc Hóa dầu (RPTC) đã tiến hành thiết kế, chế tạo thành công hệ thống công nghệ tinh luyện cồn để sản xuất xăng pha cồn bằng phương pháp rây phân tử với năng suất 2000 lít cồn (99,5%V) /ngày và hiện nay đã đưa vào hoạt động ổn định Tuy nhi n, để đẩy nhanh việc ứng d ng công nghệ này vào thực tiễn thì việc hoàn thiện công nghệ mà c thể là vấn đề đánh giá hiệu quả trao đổi nhiệt của hệ thống và tối ưu năng lượng đóng vai trò rất quan trọng Vì vậy đề tài này sẽ tập trung vào việc khai thác hệ thống sản xuất cồn nhiên liệu tại RPTC cùng sự hỗ trợ của các phần mềm mô phỏng để đưa ra quy trình và thông số hoạt động với ti u hao năng lượng tối thiểu cho công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu bằng phương pháp rây phân tử

Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

M c tiêu chung của đề tài sẽ tập trung vào vấn đề đánh giá hiệu quả trao đổi nhiệt của từng thiết bị trao đổi nhiệt, đề ra các biện pháp nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt cho công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu theo phương pháp rây phân tử đang vận hành tại RPTC

Nội dung c thể của đề tài sẽ tập trung vào các vấn đề sau:

- Nghiên cứu mô phỏng các c m thiết ị trong uy tr nh c ng nghệ tinh luyện cồn từ số liệu thực tế của công nghệ đang hoạt động và so sánh đánh giá kết uả m phỏng so với th ng số thực tế

- ựa tr n chương tr nh m phỏng, tiến hành t nh toán cân bằng năng lượng trong uy tr nh

- Đề xuất th ng số vận hành tối ưu và những cải tiến để hoàn thiện c ng nghệ hiện hữu

Ý nghĩa khoa học, thực tiễn:

Hoàn chỉnh công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu, làm chủ hoàn toàn công nghệ hiện đại tương đương c ng nghệ nước ngoài Kết quả nghiên cứu có thể được ứng

d ng để tính toán thiết kế hệ thống sản xuất cồn nhiên liệu quy mô công nghiệp với chế độ vận hành kinh tế nhất

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I.1 Công nghệ và thiết bị cho quá trình tinh luyện cồn

Công nghệ tinh luyện cồn để sản xuất cồn nhiên liệu đã được nghiên cứu và triển khai từ khá lâu trên thế giới, đi đầu là các nước có nền nông nghiệp phát triển như Brazil, Ấn Độ, Thái Lan,… Tại Việt Nam, đây là một trong những hướng nghiên cứu đang được tập trung với m c tiêu công nghệ sản xuất hoàn toàn tự động,

ti u hao năng lượng thấp, không ô nhiễm m i trường và phù hợp với các nồng độ

khác nhau của nguyên liệu cồn th an đầu

I.1.1 Các công nghệ tinh luyện cồn

Để thu được sản phẩm cồn đạt tiêu chuẩn sử d ng làm nhiên liệu, có nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và ứng d ng để tách nước trong cồn công nghiệp

đã chưng cất đến điểm đẳng phí, c thể có thể liệt k các phương pháp sau:

 Phương pháp chưng cất:

o Phương pháp chưng đẳng phí

o Phương pháp chưng phân tử

 Phương pháp rây phân tử dùng chất hấp ph chọn lọc Zeolite

 Phương pháp dùng các chất hút ẩm

 Phương pháp thẩm thấu qua màng

 Phương pháp kết hợp bốc hơi thẩm thấu qua màng và rây phân tử

I.1.2 Công nghệ tinh luyện cồn đã triển khai quy mô công nghiệp

I.1.2.1 Công nghệ chưng cất đẳng phí ứng dụng tại Brazil:

Quy tr nh chưng cất đẳng phí dùng cấu tử lôi cuốn là benzene, heptan hoặc

cyclohexane đã được ứng d ng tại Brazil từ những năm 0 của thế kỷ trước

Dòng nguyên liệu là ethanol 95% (thể tích) sau khi gia nhiệt được đưa vào cột tách nước (Dehydrating Column) tại vị trí giữa tháp Các cấu tử lôi cuốn từ bồn chứa và từ sau thùng lắng gạn được ơm vào trong cột tại vị tr đỉnh cột Dòng

ethanol nguyên chất có nhiệt độ sôi cao thu được tại đáy và hỗn hợp đẳng phí ba

cấu tử có nhiệt độ sôi thấp thu được tại đỉnh

Ethanol khan nồng độ 99,9% thể t ch thu được ở đáy tháp tách nước, qua thiết

bị làm lạnh rồi đưa về bồn chứa, bảo quản

Hỗn hợp đẳng phí ba cấu tử ra khỏi tháp tách nước được ngưng t trong thiết

bị ngưng t và qua thiết bị làm lạnh rồi được đưa về thùng lắng gạn để thực hiện quá trình phân tách Lớp trên của thùng lắng gạn là các hydrocac on phá đẳng phí, ethanol, một lượng hơi nước được đưa tuần hoàn về tháp tách nước Phần dưới được

đưa trở về cột tách hydrocacbon Đáy của cột phân tách hydrocacbon thành phần chủ yếu là nước có thể được thải bỏ ra ngoài

Ưu điểm:

- Phương pháp thiết kế, công nghệ và thiết bị đã hoàn thiện

Nhược điểm của công nghệ:

- Chi phí vận hành cao

- Sử d ng dung môi lôi cuốn gây ô nhiễm m i trường trong quá trình

vận hành cũng như trong việc sử d ng sản phẩm cồn nhiên liệu

I.1.2.2 Công nghệ rây phân tử ứng dụng tại Ấn Độ, Thái Lan:

Dòng nhập liệu ở trạng thái lỏng, nồng độ thể tích 95,5% thể tích ethanol được đưa vào tháp gia nhiệt, sau đó đưa vào tháp ốc hơi òng ra ở tháp bốc hơi

có nhiệt độ khoảng 78,2oC được đưa vào thiết bị quá nhiệt để tăng nhiệt độ lên

100oC Sau đó được đưa vào tháp hấp ph Mỗi tháp hấp ph hoạt động bao gồm 4 chu kỳ: chu kỳ tăng áp, chu kỳ hấp ph , chu kỳ giảm áp và rồi lại thực hiện chu kỳ tăng áp nhờ dòng nhập liệu Mỗi mẻ hấp ph là 30 phút, quá trình giải hấp chiếm khoảng 25 phút, quá trình hạ áp chiếm phút, uá tr nh tăng áp chiếm 2 phút Hai tháp hoạt động luân phiên nên cả quá trình sản xuất là liên t c òng hơi từ tháp hấp ph ra có nồng độ trung bình khoảng 99,5% thể t ch ethanol Sau đó dòng hơi được đưa vào thiết bị lọc sơ ộ để tách b i zeolite, tiếp t c đưa ua thiết bị ngưng t

và làm lạnh, cuối cùng được ơm đưa vào thùng chứa

Trong quá trình giải hấp với áp suất tuyệt đối khoảng 0,5 atm, một phần hơi sản phẩm được tr ch ra để quay trở lại tháp đang giải hấp nhằm lôi cuốn các cấu tử đang ị tách ra Sau đó dòng hơi của quá trình giải hấp được đưa trở lại thiết bị bốc

hơi

Ưu điểm công nghệ:

- Công nghệ hiện đại

H nh I.2: Sơ đồ công nghệ tinh luyện cồn bằng phương pháp rây phân tử

I.1.3 Lựa chọn công nghệ tinh luyện cồn

Việc nghiên cứu chọn lựa công nghệ có thể vận d ng vào điều kiện Việt Nam phải phù hợp với tr nh độ khoa học công nghệ tại Việt Nam, công nghệ phải mang tính hiện đại, các thiết bị có thể chế tạo tại Việt Nam, giá thành vận hành thấp để có thể giảm tối đa giá thành cồn nhiên liệu, góp phần đẩy nhanh việc sử d ng nhiên liệu sinh học tại Việt Nam theo chủ trương của Chính Phủ trong những năm trở lại

đây

Đứng về nguyên tắc, hiện nay chỉ có hai công nghệ đang được sử d ng phổ biến trong công nghiệp đó là c ng nghệ chưng cất đẳng phí và công nghệ Rây phân

tử Trong hai công nghệ này, thì công nghệ Rây phân tử có nhiều ưu điểm vượt trội

về tính hiện đại, dễ vận hành, chi ph năng lượng cho quá trình vận hành thấp, đảm bảo không ô nhiễm trong quá trình vận hành cũng như chất lượng sản phẩm cồn

nhiên liệu đảm bảo yêu cầu Công nghệ Rây phân tử là công nghệ hiện đại nhất

đang được sử d ng trong công nghiệp sản xuất cồn nhiên liệu hiện nay

Tr n cơ sở phân tích hai công nghệ trên, công nghệ Rây phân tử thực sự là công nghệ phù hợp để có thể triển khai tại Việt Nam Công nghệ này hoàn toàn phù hợp với tr nh độ khoa học công nghệ cũng như những yêu cầu về bảo vệ m i trường tại Việt Nam hiện nay và tương lai

I.2 Các nghiên cứu về công nghệ rây phân tử đã công bố

 Mô phỏng hệ thống hấp phụ loại PSA trong quy trình sản xuất cồn nhiên liệu: [13]

Đây là ài áo của tác giả Marian Simoa, Christopher J Brownb và Vladimir Hlavaceka, năm 200 Tác giả áp d ng các mô hình toán học để mô phỏng quá trình hấp ph PSA M h nh được xây dựng tr n cơ sở dữ liệu từ thực tế và thư viện cơ

sở dữ liệu sẵn có Kết quả nghiên cứu cung cấp kiến thức, sự hiểu biết về nhiệt động lực học của quá trình hấp ph PSA và các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số vận hành của hệ thống

 Sản xuất ethanol tinh khiết từ dung dịch đẳng phí bằng phương pháp hấp phụ PSA [14]

Công trình nghiên cứu quá trình tách ethanol ra khỏi hỗn hợp đẳng phí ethanol – nước bằng phương pháp hấp ph PSA M c đ ch của quá trình nghiên cứu là phân tích những dữ liệu động học và nhiệt động lực học của quá trình hấp ph hỗn hợp ethanol – nước trên zeolite A trong thiết bị tầng cố định Trong đó, c ng tr nh chú ý quan sát và phân tích ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ đầu vào của nguyên liệu, nồng độ nguyên liệu và tốc độ nhập liệu Kết quả cho thấy rằng: đường đẳng nhiệt hấp ph Langmuir thì phù hợp với quá trình thực tế Và các yếu tố chính ảnh hưởng đến tính hiệu quả của hệ thống hấp ph PSA là: tốc độ nạp liệu, nồng độ nguyên liệu, áp suất, và thời gian Kết quả mô phỏng có thể được sử d ng để thiết kế hệ thống PSA

 Mô phỏng và thiết kế mô hình của quá trình hấp phụ [15]

Các tác giả sử d ng các phương tr nh toán học để mô hình hóa và mô phỏng

hệ thống quá trình hấp ph một tầng cố định Từ đó, họ xem xét các yếu tố tác động đến hệ thống hấp ph Trong đó, các tác giả đề cập đến các m h nh như: m h nh cân bằng, mô hình Freundlich, mô hình IAST (Ideal Adsorbed Solution Theory),

m h nh động học

 Sản xuất ethanol nhiên liệu [16]

Bài báo trình bày về lịch sử hình thành và phát triển, cũng như t nh h nh sản xuất ethanol trên thế giới (t nh đến thời điểm 2003) Bên cạnh đó, tác giả cũng đề cập đến các yếu tố li n uan đến quy trình sản xuất ethanol, như là: hiệu suất chuyển hóa, uá tr nh l n men, uá tr nh chưng cất và khử nước, nguyên liệu là mỡ động vật, năng lượng sử d ng Đặc biệt, tác giả phân tích các quy trình sản xuất và hiệu quả của quá trình

pilot [17]

Bài báo trình bày quá trình sản xuất ethanol nhiên liệu bằng phương pháp hấp

ph PSA với zeolite A Năng suất của sản phẩm là 2000 lít/ngày ethanol 99,5% khối lượng Thông số vận hành của hệ thống PSA là: lưu lượng nhập liệu (2 đến

62 Nm3/h cồn 93,2% khối lượng), nhiệt độ hấp ph (1 0 đến 140oC), tỷ lệ thu hồi,

và áp suất hấp ph (1,2 atm)

I.3 Các nghiên cứu về tối ưu tiêu hao năng lượng cho hệ thống công nghệ

 Tối ưu năng lượng trong thiết kế nhà máy ethanol từ ngô [18]

Nhóm tác giả Ramkumar Karuppiah, Andreas Peschel, Mariano Martín, Ignacio E Grossmann, Wade Martinson, Luca Zullo đã kết hợp các phương tr nh cân bằng vật chất & năng lượng cho từng thiết bị để tính toán lại tổng năng lượng tiêu th của nhà máy với sự hỗ trợ của máy t nh Phương án t nh toán tận d ng

hiện nhằm tối ưu ti u th năng lượng trong nhà máy Kết quả chỉ ra rằng chi phí năng lượng cho thiết kế cải tiến thấp hơn 40% so với thiết kế an đầu

 Nghiên cứu tích hợp các dòng nhiệt trong nhà máy sản xuất ethanol và nấm men [19]

Đây là một nghiên cứu nhằm giảm chi ph năng lượng bằng cách tích hợp các dòng nhiệt dựa trên các kết quả phân tích điểm giới hạn của động lực truyền nhiệt (pinch)

Quá trình sản xuất trong nhà máy được xem như là một mô hình vật lý và được chia nhỏ thành nhiều hệ thống con Mỗi hệ thống được thiết kế lại để cải thiện hiệu quả năng lượng Sau những cải thiện từng phần này là phân tích pinch trên toàn

bộ hệ thống để tối ưu hóa năng lượng sử d ng với sự xây dựng hệ thống trao đổi nhiệt hợp lý

Nghiên cứu trong bài báo chủ yếu tập trung nâng cao hiệu quả thu hồi nhiệt trong quá trình hóa học bằng cách sử d ng mạng trao đổi nhiệt công nghiệp (HENs) HENs có thể được thiết kế với sự kết hợp sử d ng nhiều phương pháp khác nhau Tất cả các phương pháp trong thiết kế HENs đều phù hợp cho tối thiểu hóa chi ph và gia tăng lợi nhuận Trong những dòng quá trình, có những dòng còn hữu

ch để làm nóng hay làm nguội các dòng khác ph thuộc vào nhiệt độ vào và nhiệt

độ ra cần đạt đến của quá trình, và có thể tiết kiệm năng lượng để khỏi phải tốn nước (hay hơi hước) từ dòng tiện ích Nhiệm v chính là sử d ng kĩ thuật phân tích điểm pinch để tối ưu số thiết bị trao đổi nhiệt, diện tích truyền nhiệt, chi phí sản xuất, chi phí tiện ích, bằng cách sử d ng năng lượng các dòng hiện có Với cách tối

ưu này, HENs có thể tăng lợi nhuận của nhà máy trong tương lai

thế hệ II [20]

M c đ ch của nghiên cứu là giảm thiểu lượng nước sạch sử d ng trong quá trình sản xuất ethanol, nhờ vậy lượng nước thải cũng giảm đi Phương pháp tiếp cận

lượng Từ mỗi lựa chọn thay thế đó được tích hợp tương ứng với một mạng xử lý nước Để làm điều này, sử d ng a phương pháp: Thứ nhất, tối ưu năng lượng sử

d ng trong quá trình sản xuất, giảm được nhu cầu làm mát của quá trình, giảm được mất mát nước do bốc hơi…Thứ hai, sử d ng một số công nghệ thay thế nước làm tác nhân làm mát tương tự Cuối cùng thiết kế mạng lưới nước tối ưu cho mỗi quá trình sản xuất bằng cách xác định lượng nước tiêu th , tái sử d ng và xử lý Kết quả cho thấy lượng nước tiêu th giảm từ 1,5 – 3 lần, thấp hơn nhu cầu nước sản suất gasoline

 Thiết kế tối ưu và mô phỏng hoạt động của mạng trao đổi nhiệt trên máy tính [21]

Ngày nay các kĩ sư thiết kế có thể linh hoạt và kiểm soát hơn các vấn đề về tối

ưu chi chi ph các thiết bị truyền nhiệt với một chương tr nh máy t nh có t n là CA – HEN (Computer Aided esign Heat Exchanger Networks) Chương tr nh thiết kế trên các nguyên tắc nhiệt động lực học, có khả năng phân t ch và m phỏng tốc độ hoạt động của các bộ trao đổi nhiệt bằng các mô hình c thể Trong giai đoạn đầu

ti n chương tr nh sẽ tính toán tối ưu nhiệt độ để đạt được thu hồi nhiệt tối ưu Vòng lặp an đầu với các tối thiểu diện tích truyền nhiệt và dòng tiện ch được tổng hợp

và sau đó tối ưu hóa ởi các vòng lặp tiếp theo của thuật toán Cuối cùng mạng nhiệt được kiểm tra lại khả năng hoạt động, tốc độ trên mô hình c thể Đây là c ng

c mạnh mẽ cho phép khảo sát các mạng trao đổi nhiệt đồng thời t nh toán được chi

ph đầu tư, chi ph sản xuất hằng năm cũng như thời gian khấu hao đem lại lợi nhuận

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU

TẠI RPTC

II.1 Thuyết minh công nghệ

Công nghệ được nghiên cứu dựa trên sự hấp ph nước trong ethanol của vật liệu rây phân tử Zeolite 3A Quy trình công nghệ tinh luyện cồn tại RPTC gồm 3

giai đoạn chính: (Ph l c A)

 Chuẩn hóa nguyên liệu

 Hấp ph - giải hấp và thu hồi cồn sản phẩm

 Thu hồi cồn từ nước thải của quá trình giải hấp

H nh II.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tinh luyện cồn

II.1.1 Cụm chuẩn hóa nguyên liệu

C m chuẩn hóa nguyên liệu với m c đ ch tinh luyện cồn từ nồng độ 0%wt

đến 2 hoặc 5%wt để làm nguy n liệu cho c m thứ 2 (c m hấp ph và giải hấp)

Cồn nguyên liệu công nghiệp được sử d ng là cồn có nồng độ tối thiểu 70%wt

và cồn giải hấp (được t nh toán theo điều kiện thiết kế tháp hấp ph cũng khoảng 70%wt) được trộn tại ồn chứa B-00 Khi đó, dòng nguy n liệu có nồng độ khoảng 70%wt được ơm EP-00 đưa ua ộ gia nhiệt E-00 và E-01 đạt nhiệt độ ổn định 80,8C trước khi vào tháp chưng Việc sử d ng bộ gia nhiệt E-00 nhằm m c đ ch tận d ng nguồn nhiệt của cồn sản phẩm, giảm năng lượng sử d ng của hệ thống Tại tháp chưng cất, hỗn hợp ethanol – nước thực hiện các uá tr nh truyền khối và phân tách thành 2 dòng: òng hơi đỉnh tháp với nồng độ cồn khoảng 2%wt được ngưng

t bởi bộ trao đổi nhiệt E-03 và chảy vào bồn trung gian B-01 Tại đây, một phần được hoàn lưu về tháp th ng ua ơm EP-01, phần còn lại là sản phẩm đỉnh chảy

ua ồn trung gian B-02 làm nguyên liệu cho uá tr nh tiếp theo òng lỏng ở đáy tháp được gia nhiệt bởi nồi đun E-02 cung cấp hơi và năng lượng cho tháp Hơi ốc lên ở nồi đun được đưa trở lại vào đáy tháp, phần lỏng lấy ra khỏi nồi đun có nồng

độ cồn 1%wt được xem như nước thải

ảng II.1: Bảng liệt kê các thiết bị chính và phụ trợ

1 Tháp chưng cất C-01 Tháp đĩa có ống chảy

2 Trao đổi nhiệt E-01 Thiết bị gia nhiệt ống chùm

STT Tên thiết bị Kiểu thiết bị Ghi chú

4 Trao đổi nhiệt E-03

Thiết bị ngưng t ngược chiều dạng ống chùm đặt

ngang

Nước giải nhiệt đi

trong ống

6 Bơm EP-01 Bơm ánh răng

7 Van tuyến tính VCV-00 Điều khiển tuyến tính Điều khiển bằng khí

00, 01,

TIC-02, TI-01, TI-TIC-02, TI-03

Pt-100

10 Cảm biến mức LIC-00,

LIC-01, LI-00

Đo mức lỏng th ng ua độ

chênh áp so với mặt thoáng

11 Cảm biến lưu lượng

ảng II.2: Bảng liệt kê các thông số công nghệ của tháp chưng

STT Thông số làm việc Đơn vị Giá trị Ghi chú

3 Áp suất làm việc bar 1,3 Áp suất tuyệt đối

4 Lưu lượng nhập liệu kg/h 126 150 lít/h

II.1.2 Cụm hấp phụ - giải hấp và thu hồi cồn sản phẩm

Nhiệm v : thực hiện uá tr nh tinh luyện cồn với nguy n liệu là cồn có nồng

độ 2%wt để tạo ra sản phẩm cồn có nồng độ tối thiểu là ,5%wt Gồm hai giai

đoạn hấp ph và giải hấp hoạt động liên t c

Cồn sau chưng cất đạt nồng độ khoảng 2%wt được đưa về bồn trung gian

B-02 Từ đó cồn được ơm EP-02 đưa vào thiết ị hóa hơi và quá nhiệt E-04 để đạt nhiệt độ trên 130oC ở áp suất 3 atm Hệ thống hấp ph gồm 2 tháp A-01 và A-02 hoạt động luân phi n (một tháp thực hiện uá tr nh hấp ph , tháp kia sẽ giải hấp và ngược lại), nhiệt độ được duy trì trong 2 tháp khoảng 130oC òng hơi cồn 92%wt

zeolite trong tháp hấp ph gần như hoàn toàn, dòng hơi cồn tuyệt đối đi ra đạt nồng

độ tối thiểu 99,5%wt Sản phẩm cồn tuyệt đối đi ra được chia thành 2 phần: Phần thứ nhất được dẫn ua tháp giải hấp (v d tháp A-02) để thực hiện quá trình giải hấp Trong quá trình di chuyển trong tháp, dòng hơi cồn sẽ lôi cuốn theo hơi nước

đã ị hấp ph và giúp hoàn nguyên lại zeolite Quá trình giải hấp trong tháp được thực hiện ở điều kiện áp suất chân không khoảng 0,8at Phần còn lại được đưa ua thiết bị trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu E-00 và thiết ị ngưng t /làm mát E-06

để ngưng t hoàn toàn thành lỏng và được chứa trong bồn sản phẩm trung gian

B-04 Từ đây, dòng cồn tuyệt đối sẽ được phân tích nồng độ để xác định chất lượng của sản phẩm Nếu cồn đạt yêu cầu (nồng độ ≥ ,5%wt) th được ơm EP-04 ơm

về bồn chứa sản phẩm B-05 Còn nếu cồn chưa đạt yêu cầu th được ơm EP-04

ơm trở lại bồn trung gian B-02 để tiến hành hấp ph lại

Khi tháp A-01 tiến hành hấp ph th tháp A-02 tiến hành giải hấp và ngược lại

Cứ như thế uá tr nh diễn ra luân phiên nhau theo chu kỳ với thời gian được cài đặt phù hợp

ảng II.3: Bảng liệt kê các thiết bị trong cụm hấp phụ và giải hấp

1 Tháp hấp ph A-01,

2 Trao đổi nhiệt E-00

Thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều dạng ống

STT Tên thiết bị Loại thiết bị Ghi chú

4 Trao đổi nhiệt E-06

Thiết bị ngưng t ngược chiều dạng ống chùm đặt

TIC-03, TI-03, TI-04,

TI-05, TI-06, TI-07,

LI-01, LI-02, LI-03

Đo mức lỏng thông qua

độ chênh áp so với mặt

thoáng

ảng II.4: Bảng liệt kê các thông số công nghệ của tháp hấp phụ và giải hấp

STT Thông số làm việc Đơn vị Giá trị Ghi Chú

1 Nhiệt độ làm việc oC 130 - 150

2 Nhiệt độ nhập liệu oC 130 Hơi uá nhiệt

3 Áp suất làm việc (max) bar 4 Áp suất tuyệt đối

4 Lưu lượng nhập liệu kg/h 100

10 Áp suất giải hấp bar - 0,8 Áp suất chân không

II.1.3 Thu hồi cồn từ nước thải của quá trình giải hấp

Nhiệm v : là c m thu hồi cồn thải từ quá trình giải hấp đồng thời đóng vai trò

tạo áp suất chân kh ng cao với m c đ ch hỗ trợ cho uá tr nh giải hấp

Sau một chu kỳ hoạt động th zeolite trong tháp hấp ph (v d tháp A-01) bị

ão hòa và cần được hoàn nguyên Khi hệ thống làm việc, quá trình giải hấp diễn ra

th dòng hơi cồn sau giải hấp được ơm chân kh ng VP-00 hút qua bộ trao đổi nhiệt E-05 để ngưng t và làm lạnh đến nhiệt độ thường trước khi vào hệ thống tách lỏng òng lỏng ngưng t tại bình tách lỏng B-0 được ơm EP-03 hút về bồn nguyên liệu để phối trộn

ảng II.5: Bảng liệt kê các thiết bị trong cụm thu hồi cồn sau quá trình giải hấp

1 Thiết bị tách lỏng B-03 Hình tr đứng SUS 304

2 Thiết bị làm lạnh E-05 Thiết bị truyền nhiệt ngược

chiều dạng ống chùm đặt ngang

3 Bơm chân kh ng VP-00 Bơm cánh gạt (Rotary vane)

4 Cảm biến mức LIC-02 Đo mức lỏng th ng ua độ

chênh áp so với mặt thoáng

4 Áp suất làm việc bar (g) -0,8 Áp suất chân không

5 Mức lỏng duy trì m 0,03 – 0,2 Đảm bảo tách lỏng tối đa

II.2 Hệ thống điều khiển công nghệ:

II.2.1 Các cảm biến đo:

ảng II.7: Bảng liệt kê các cảm biến đo nhiệt độ

STT Vị trí

Giá trị xác lập

STT Vị trí

Giá trị xác lập

1 FI-00 150 l/h

+ Lưu chất: lỏng + Dải đo: 0 1000 l/h

II.2.2 Các thiết bị điều khiển:

ảng II.11: Bảng liệt kê các van tuyến tính

1 VCV-00

+ Van khí nén

+ Đường kính: 21 + Lưu lượng (lỏng) tối đa: 1000 l/h

Van điều chỉnh lượng cồn hồi lưu

c m hấp ph

ảng II.12: Bảng liệt kê các van đóng/mở

Van điều chỉnh lượng hơi nước

ở bộ trao đổi nhiệt E-01 gia

nhiệt cồn đi vào cột chưng cất

Van điều chỉnh lượng hơi nước

ở bộ trao đổi nhiệt E-02 gia

nhiệt cồn ở đáy cột chưng cất

3 BV-02

+ Van điện

+ Đường kính: 21

+ Lưu lượng (lỏng) tối đa: m3/h

Van điều chỉnh lượng nước ở

bộ trao đổi nhiệt E-0 ngưng

t cồn vào bồn trung gian B-01

4 BV-03

+ Van khí nén

+ Đường kính: 34

+ Lưu lượng (hơi) tối đa: 20 m3/h

Van điều chỉnh lượng hơi nước

ở bộ trao đổi nhiệt E-04 hóa hơi và uá nhiệt cồn trước khi

STT Vị trí Thông số kỹ thuật Ý nghĩa

6 BV-06

+ Van khí nén

+ Đường kính: 21 + Lưu lượng (lỏng) tối đa: 50 l t/h

Van xả cồn (nước thải) ở đáy

tháp chưng cất

8 BV-07

+ Van khí nén

+ Đường kính: 21 + Lưu lượng (lỏng) tối đa: 1000l/h

Van xả cồn từ bồn sản phẩm trung gian B-04 vào bồn sản

phẩm B-05

9 BV-08

+ Van khí nén

+ Đường kính: 21 + Lưu lượng (lỏng) tối đa: 1000l/h

Van xả hồi lưu dòng cồn nhập

liệu về bồn trung gian B-02

Van xả cồn từ bồn sản phẩm trung gian B-04 vào bồn sản

STT Vị trí Thông số kỹ thuật Ý nghĩa

ảng II.13: Bảng liệt kê các bơm chất lỏng

1 EP-00

+ Lưu lượng: 200 l/h

+ Đường kính ống: 21 + Công suất: 0,5 Hp

Bơm đẩy cồn từ bồn nguyên liệu

B-00 vào tháp chưng cất

2 EP-01

+ Lưu lượng: 450 l/h

+ Đường kính ống: 21 + Công suất: 1 Hp

Bơm đẩy cồn từ bồn B-01 vào tháp

chưng cất (dòng hồi lưu)

3 EP-02

+ Lưu lượng: 150 l/h

+ Đường kính ống: 21 + Công suất: 1 Hp

Bơm đẩy cồn từ bồn B-02 vào c m

tháp hấp ph

4 EP-03

+ Lưu lượng: 30 l/h

+ Đường kính ống: 21 + Công suất: 1 Hp

Bơm đẩy cồn từ bồn tách lỏng B-03

vào bồn nguyên liệu B-00

STT Vị trí Thông số kỹ thuật Ý nghĩa

5 EP-04

+ Lưu lượng: 120 l/h

+ Đường kính ống: 21 + Công suất: 0,5 Hp

Bơm đẩy cồn từ bồn sản phẩm trung gian B-04 vào bồn B-02 hay bồn sản

phẩm B-05

6 VP-00

+ Lưu lượng: 100 l/h

+ Đường kính ống: 34 + Công suất: 1,5 Hp

Bơm chân kh ng hút cồn khỏi tháp

hấp ph

II.2.3 Hệ thống điều khiển trung tâm:

H nh II.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển trung tâm hoạt động tr n nguy n lý như tr n H nh II.2

Hệ thống này bao gồm thiết bị phần cứng là SNAP PAC của hãng Opto 22 và gói phần mềm đi kèm hỗ trợ viết chương tr nh điều khiển cho hệ thống Chương tr nh điều khiển cho hệ thống tinh luyện cồn có những t nh năng sau:

 Đo các th ng số trạng thái của toàn hệ thống

 Điều khiển hoạt động của các thiết bị

 Giám sát toàn bộ thông số trong quá trình làm việc để đảm bảo an toàn Điều khiển hệ thống về trạng thái an toàn khi có sự cố Dừng Khẩn Cấp

 Thu thập và lưu trữ toàn bộ thông số trong quá trình làm việc để ph c

v công tác kiểm tra, chẩn đoán lỗi và thống kê

 Cho phép vận hành trực tiếp bằng tay và chạy theo chu trình tự động

 Lưu trữ và thiết lập thông số vận hành cho chu trình tự động phù hợp với các dữ liệu đầu vào khác nhau

Các giai đoạn/trạng thái làm việc của chương tr nh điều khiển:

Chương tr nh điều khiển tự động hệ thống thực thi tuần tự 6 giai đoạn/trạng

thái ứng với mỗi c m công nghệ: Bắt đầu, Sẵn Sàng, Khởi Tạo, Khởi Động, Sản Xuất, Ngừng và Kết Thúc Ngoài nhiệm v điều khiển hoạt động của hệ thống, chương tr nh còn thực thi nhiệm v Giám Sát, và điều khiển quá trình Dừng Khẩn Cấp khi có sự cố

Mỗi giai đoạn của chương tr nh được đánh dấu bằng một cờ trạng thái Nhờ

đó, có thể kiểm soát hoạt động của chương tr nh, đồng thời dễ dàng quản lý hoạt động của từng c m (chương tr nh con) trong chương tr nh ch nh điều khiển toàn bộ dây chuyền công nghệ

Trong mỗi chu kỳ điều khiển, chương tr nh ch nh điều khiển toàn bộ hoạt động của dây chuyền công nghệ sẽ dựa vào chương tr nh điều khiển con Các chương tr nh con tiến hành đọc các thông số trạng thái của hệ thống Kiểm tra và

đưa ra cảnh báo cần thiết, hoặc đưa hệ thống vào trạng thái Dừng Khẩn Cấp Nếu

các thông số trạng thái đều trong giới hạn cho phép, chương tr nh sẽ tiến hành xử lý theo thông tin từ trạng thái hệ thống và m c tiêu mong muốn, sau đó thực thi các tác

v (đóng/mở van, bật/tắt ơm, điều khiển van tuyến tính) trong trạng thái đang vận

hành (Sẵn Sàng, Khởi Tạo, Khởi Động, Sản Xuất hay Dừng hệ thống) Cuối

cùng, chương tr nh con sẽ thoát ra và trở về chương tr nh ch nh

Toàn bộ các giai đoạn/trạng thái làm việc tr n do chương tr nh tự xác lập dựa

yêu cầu Các thông số công nghệ được thể hiện tr n màn h nh giám sát như H nh II.3 và người vận hành có thể thao tác điều chỉnh hoạt động của hệ thống một cách trực tiếp trên màn hình này

H nh II.3: Màn h nh điều khiển/giám sát hệ thống