PowerPoint Presentation KHỐNG CHẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TRONG CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC Nguyễn Đình Lâm Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng 4 1 Đảm bảo hệ thống vận hành ổn định đảm bảo các điều kiện v.
KHỐNG CHẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH TRONG CƠNG NGHỆ HỐ HỌC Nguyễn Đình Lâm Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH CƠNG NGHỆ Đảm bảo hệ thống vận hành ổn định: đảm bảo điều kiện vận hành bình thường, thuận tiện, kéo dài tuổi thọ máy móc, thiết bị Đảm bảo vận hành an tồn: nhằm mục đích bảo vệ người, máy móc, thiết bị mơi trường Bảo vệ mơi trường: giảm nồng độ chất độc hại khí thải, nước thải, giảm bụi, sử dụng tiết kiệm hợp lý nguyên liệu nhiên liệu Nâng cao hiệu kinh tế, tăng lợi nhuận: giảm chi phí nhân cơng, ngun liệu nhiên liệu, thích ứng nhanh với yêu cầu thay đổi thị trường Đảm bảo suất chất lượng sản phẩm: thay đổi tốc độ sản xuất theo ý muốn, bảo đảm thông số chất lượng sản phẩm trước biến nhiễu thường xuyên trình sản xuất TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển trình Quá trình biến trình Quá trình: - Quá trình: trình tự diễn biến vật lý, hố học sinh học, vật chất, lượng, thông tin biến đổi, vận chuyển lưu trữ - Q trình cơng nghệ: trình liên quan đến biến đổi, vận chuyển lưu trữ vật chất lượng, nằm dây chuyền công nghệ nhà máy sản xuất lượng - Quá trình kĩ thuật: trình với đại lượng kĩ thuật đo hoặc/và can thiệp QTKT=QTCN+các phương tiện kĩ thuật (thiết bị đo, thiết bị chấp hành) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Các loại vẽ sử dụng để mô tả trình cơng nghệ: ✓ Sơ đồ khối - Block Flow Diagram (BFD) ✓ Sơ đồ dòng công nghệ - Process Flow Diagram (PFD) ✓ Sơ đồ công nghệ kết hợp dụng cụ đo điều khiển Process & Instrument Diagram (P&ID) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Mô tả q trình cơng nghệ Sơ đồ khối - Block Flow Diagram (BFD) Ftol, tổng = 105,26/0.75* (12*7+8) = 12911 kg/h 13731 kg/h FBz = 8210/(12*6+6) = 105,26 kmol/h 11121 kg/h Ftol, hồi lưu = 12911 - 10000 = 2911 kg/h Bài tập 1: Mô tả sơ đồ công nghệ cho tính tốn lưu lượng dòng công nghệ còn thiếu sơ đồ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Mơ tả q trình cơng nghệ Sơ đồ dòng công nghệ - Process Flow Diagram (PFD) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Mô tả q trình cơng nghệ So sánh cụm cơng nghệ sơ đồ khối sơ đồ dòng ✓ Cụm phản ứng: ✓ Cụm tách khí: ✓ Cụm chưng cất: RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC – GERENAL DESCIPTION OF PROCESS ❑ Conversion of cracking process: RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC – GERENAL DESCIPTION OF PROCESS ❑ Fluidizing state of catalyst: RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC – GERENAL DESCIPTION OF PROCESS ❑ Catalyst: ❑ Solid complex solid acid ❑ Consist of several ingredients, such as: Zeolites (Y-type Faujasite, ZSM-5), Active matrices (Silica-alumina…), Binder, Kaolin, Metal traps… ❑ Ion exchange of Sodium ion with NH4+ or RE3+ is essential for zeolites used as cracking catalyst ❑ RE exchanged zeolites (REY and REUSY) is favored in cracking catalysts because of theirs excellent stability and acidity ❑ Fresh catalyst ❑ Equilibrium Catalyst (E-Cat): ❑ Re-usable E-Cat ❑ Spend catalyst: Metal content (V + Ni) exceeds 15000ppm, FCC catalyst fines RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC – GERENAL DESCIPTION OF PROCESS ❑ Important reactions occurring: ❑ Cracking ❑ Isomerization ❑ Hydrogen transfer ❑ Cyclo-aromatization ❑ Trans-alkylation/Alkyl- group Transfer ❑ Cyclization of Olefins to Naphthenes ❑ Dehydrogenation ❑ Dealkylation ❑ Condensation RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC - PROCESS VARIABLES The quality of the reaction which determines the product quality and quantity depend on the: ❑ Riser outlet temperature; ❑ Reactor pressure; ❑ Catalyst activity The quality of the regeneration depends on the: ❑ Regenerator air balance; ❑ Regenerator temperature; ❑ Regenerator resident time; ❑ Regenerators fluidization velocities RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC - PROCESS VARIABLES Reaction and regeneration are interdependent through the overall heat balance the heat balance depends on the following variables: ❑ Feedstock properties; ❑ Feed temperature; ❑ Coke production/ delta-coke/ catalyst to oil ratio RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC - PROCESS VARIABLES ❑ Riser Outlet temperature ❑ 510oC ( maximum distillate operation mode) ❑ 525-530oC(maximum gasoline operation mode) ❑ Disengager pressure ❑ A lower pressure in the reaction zone thermodynamically improves product yields A pressure of around 0.8 barg can be considered as an optimum value for very heavy feedstock ❑ Catalyst activity ❑ Surface area, density, pore volume, particle size, distribution, metal content ❑ Regenerator air balance RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC - PROCESS VARIABLES ❑ Regenerator temperature ❑ Dense phase temperature ❑ First stage The tem is controlled by varying the air flow to the vessel, about 636-683oC ( not to exceed a tem of 730oC); ❑ Second Stage The normal operating temperature is around 100oC higher than the first stage regenerator dense bed ❑ Dilute phase temperature ❑ The dilute phase temperature will normal run within 10oC of it corresponding dense phase tem ❑ Regeneration resident time ❑ The catalyst resident time in the regenerator is a key parameter for the regeneration quality; ❑ Typically, a total residence time around minutes RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC - PROCESS VARIABLES ❑ Regenerators velocities ❑ The quality of the combustion depends on the catalyst fluidization; ❑ The corresponding superficial velocities are in the range of 1- 1.3 m/s; ❑ A minimum velocity of 0.5 m/s should be kept in any case (especially for reduced capacity operation) ❑ Heat balance ❑ The reaction/regeneration are interdenpendent through the overall heat balance RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC - PROCESS VARIABLES ❑ RFCC reaction variables ❑ Can be classified into categories: ❑ Independent Variables ❑ Dependent Variables ❑ Independent variables: ❑ Dependent variables: ❑ Riser Outlet Temperature ❑ Regeneration temperature ❑ Feed temperature ❑ Conversion ❑ Feed rate ❑ Coke on catalyst (spend and ❑ Catalyst activity regenerated) ❑ Feed quality ❑ Catalyst to Oil ratio (C/O ratio) ❑ Contac time ❑ CO2 to CO ratio ❑ Recycle rate ❑ Catalyst circulation rate ❑ Air rate RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC - PROCESS VARIABLES ❑ Example of the influence of independent variables to the heat balance RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC – PRIMARY FRACTIONATION RFCC– PROCESS BACKGROUND RFCC – PRIMARY FRACTIONATION RFCC– PROCESS BACKGROUND TREATMENT OF FCC GAS RFCC– PROCESS BACKGROUND TREATMENT OF FCC GAS ... nhiễu thường xuyên trình sản xuất TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển trình Quá trình biến trình Quá trình: - Quá trình: trình tự diễn biến vật lý, hố học sinh học, vật chất, lượng,... tả q trình cơng nghệ Sơ đồ công nghê dụng cụ - Process & Instrument Diagram (P&ID) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển trình Quá trình biến trình Các biến trình: - Biến vào:... THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển trình Quá trình biến trình Các biến q trình: - Nhiễu: biến cịn lại không can thiệp cách trực tiếp hay gián tiếp phạm vi trình quan tâm + Nhiễu trình: biến vào