(TIỂU LUẬN) NGHIÊN cứu CÔNG NGHỆ và mô PHỎNG PHÂN XƯỞNG sản XUẤT BENZENE từ TOLUENE BẰNG CÔNG NGHỆ DEHYDROALKYL hóa NĂNG SUẤT 105 KMOLH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA - - BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC: KHỐNG CHẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Đề tài: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BENZENE TỪ TOLUENE BẰNG CƠNG NGHỆ DEHYDROALKYL HĨA NĂNG SUẤT 105 KMOL/H (8210 KG/H) XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH CỦA TỪNG THIẾT BỊ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH CHO PHÂN XƯỞNG (PFD) Lớp học phần: 17H4 Sinh viên thực hiện: Cao Văn Chiến Huỳnh Minh Thiện Cao Văn Tú Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 LỜI NÓI ĐẦU Cơng nghiệp hóa dầu đóng vai trị then chốt phát triển xã hội đại, thật khó hình dung sống khơng có chúng Ngày nay, hóa chất làm từ dầu mỏ khí thiên nhiên hay cịn gọi sản phẩm hóa dầu thành phần tảng hầu hết ngành công nghiệp đại Sản phẩm hóa dầu hóa chất sản xuất từ nguyên liệu sản phẩm trung gian nhà máy lọc dầu từ khí thiên nhiên Nguyên liệu để sản xuất sản phẩm hóa dầu chia làm nhóm dựa cấu trúc hóa học chúng Nhóm olefin bao gồm ethylene, propylene butylene, butadiene Các olefin nguyên liệu sở để sản xuất hóa chất cơng nghiệp, loại chất dẻo, nhựa cao su tổng hợp Nhóm thứ hai hợp chất thơm (aromatics) bao gồm benzene, toluene xylene dùng để sản xuất thuốc nhuộm chất tẩy rửa tổng hợp, loại nhựa sợi nhân tạo Nhóm cuối khí tổng hợp tức hỗn hợp khí CO hydrogen, dùng làm nguyên liệu để sản xuất ammoniac methanol Benzene đánh giá sản phẩm quan trọng, mang tính thương mại cơng nghiệp hóa dầu Các phương pháp sản xuất benzene công nghiệp không ngừng phát triển để cung cấp nguồn nguyên liệu trung gian cho tổng hợp hữu hóa dầu Benzene thu từ số trình quan trọng lọc hóa dầu, q trình reforming xúc tác, cracking xúc tác, cracking Một phương pháp phổ biến dùng để sản xuất benzene trình hydrodealkyl hóa trực tiếp toluene sản phẩm benzene với độ chuyển hóa cao Q trình thực dễ dàng nhờ xúc tác hydrodealkyl hóa toluene - HDA hay tác dụng nhiệt độ thermal hydrodealkyl of toluen - THDA Với việc lựa chọn đề tài tiểu luận ‘‘Nghiên cứu công nghệ mô phân xưởng sản xuất benzene từ toluene công nghệ dehydroalkyl hóa, suất 105 kmol/h’’, nhóm em phân tích rõ ràng sơ đồ cơng nghệ, điều kiện tối ưu trình sản xuất Và sau lựa chọn, tính tốn, xây dựng hệ thống điều khiển q trình cho cơng nghệ khơng đáp ứng u cầu suất, chất lượng benzene mà thỏa mãn điều kiện kinh tế chi phí đầu tư, giá thành sản phẩm, xây dựng, … Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 CAM ĐOAN Chúng xin cam đoan toàn bô ̣ nô ̣i dung của tập lớn chính thực hiện, tìm kiếm tài liê ̣u và tham khảo từ nguồn tài liê ̣u trình bày bên dưới là đúng sự thâ ̣t Không có chép từ bất cứ tập, đồ án khác, tất tham khảo kế thừa trích dẫn tham chiếu đầy đủ Tôi xin chịu trách nhiê ̣m với lời cam đoan của mình Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CAM ĐOAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BENZENE TỪ TOLUENE .8 1.1 Phương pháp hydrodealkyl hóa toluene 1.2 Nhiệt động học phản ứng 1.3 Các công nghệ hydrodealkyl hóa .9 1.3.1 Q trình hydrodealkyl hóa có xúc tác 1.3.2 Q trình hydrodealkyl hóa nhiệt 10 1.3.3 Một số cơng nghệ điển hình q trình hydrodealkyl hóa toluene .11 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BENZENE BẰNG CƠNG NGHỆ HYDRODEALKYL HĨA TOLUENE 12 2.1 Giới thiệu sơ lược 12 2.2 Xác định kiểu thiết bị sử dụng phân xưởng, số lượng thiết bị, số nhận xét đặc biệt (nếu có) .13 2.3 Xác định số lượng dịng cơng nghệ, kiểu dịng phụ trợ có mặt phân xưởng (sử dụng PFD) 16 2.4 Mô tả hoạt động phân xưởng (trên sở phân tích sơ đồ PFD) 17 2.5 Xây dựng sơ đồ mô phân xưởng sản xuất benzene cơng nghệ Hydrodealkyl hóa Toluene 19 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BENZENE BẰNG CÔNG NGHỆ DEHYDROALKYL HÓA 20 3.1 Giới thiệu công cụ mô 20 3.1.1 Mục đích, vai trị mơ 20 3.1.2 Các phần mềm mô sử dụng cơng nghệ hóa học 20 3.1.3 Giới thiệu phần mềm PRO/II 21 a Lĩnh vực sử dụng .21 b Q trình mơ phần mềm PRO/II 22 c Các thành phần PRO/II 22 d Các bước sử dụng phần mềm PRO/II để mô 24 3.2 Khai báo ban đầu xác định số liệu đầu vào cho q trình mơ 25 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 3.2.1 Khai báo ban đầu: 25 3.2.2 Xác định số liệu đầu vào phân xưởng 26 3.2.3 Các thiết bị có mặt phân xưởng: 27 3.3 Xây dựng sơ đồ mơ tính tốn mơ phần tồn phân xưởng .30 3.4 Đánh giá kết mô xác định độ tin cậy .34 3.4.1 Xác định dịng cơng nghệ, tính chất dịng cơng nghệ để so sánh với số liệu công nghệ tham khảo, so sánh xác định sai số tươmg đối 34 CHƯƠNG 4: KHAI THÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 36 4.1 Xác định thống số vận hành quan trọng cho thiết bị .36 4.2 Xây dựng sơ đồ PFD có hệ thống điều khiển trình 38 4.3 Kết luận 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO .40 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 Bảng 1: Các kiểu thiết bị phân xưởng 14 Bảng 2: Dịng cơng nghệ dịng phụ trợ .16 Bảng 3: Các thơng số đầu vào dịng cơng nghệ 27 Bảng 4: Số liệu đầu vào thiết bị phân tách 27 Bảng 5: Số liệu đầu vào thiết bị trao đổi nhiệt 28 Bảng 6: Số liệu đầu vào bơm, máy nén .28 Bảng 7: Thông tin thiết bị phản ứng 29 Bảng 8: Các thông tin tháp chưng cất .29 Bảng 9: Các thông tin van 30 Bảng 10: Kết số liệu dịng thu từ mơ 33 Bảng 11: So sánh số liệu mô với số liệu tham khảo sai số tương đối .34 Bảng 12: Bảng thông số vận hành cho thiết bị 36 Bảng 13: Bảng thông số bổ sung cho hệ thống điều khiển 36 Bảng 14: Giá trị cần điều khiển thiết bị 38 DANH MỤC CÁC HÌNH VE Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 Hình Sơ đồ khối quy trình dehydroalkyl hóa toluene sản xuất benzene 12 Hình Sơ đồ PFD q trình dehydroalkyl hóa toluene sản xuất benzene 13 Hình PFD mơ cho q trình hydrodealkyl hóa toluene 19 Hình Sơ đồ mơ hồn chỉnh phân xưởng sản xuất Benzene cơng nghệ dehydroankyl hóa 32 Hình Sơ đồ PFD đầy đủ cho hệ thống điều khiển q trình sản xuất benzene cơng nghệ dehydroankyl hóa 38 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BENZENE TỪ TOLUENE Benzene một hydrocarbon thơm, có cơng thức hóa học C6H6, trong điều kiện bình thường là chất lỏng không màu, mùi dịu dễ chịu, dễ cháy Benzene tan nước rượu.  Benzene thành phần tự nhiên của dầu thô và những hóa chất dầu cơ Do liên kết  π  liên tục tuần hoàn nguyên tử carbon, benzene phân loại là hydrocarbon thơm Benzene một chất lỏng không màu và rất dễ cháy và có mùi thơm, tạo mùi thơm xung quanh trạm xăng Nó sử dụng chủ yếu tiền chất để sản xuất hóa chất có cấu trúc phức tạp hơn, chẳng hạn như ethylbenzene và cumene, với sản lượng hàng tỷ kg sản xuất hàng năm Vì benzene có chỉ số octan cao, dẫn xuất thơm như toluene và xylene thường chiếm tới 25% xăng Cơng nghệ hydrodealkyl hóa toluene công nghệ sản xuất benzene phổ biến ưu điểm cho hiệu suất chuyển hóa benzene cao 1.1 Phương pháp hydrodealkyl hóa toluene Hydrodealkyl hóa phản ứng cracking hydrocarbon thơm có mạch nhánh dòng hydrogen Giống hydrocracking, phản ứng tiêu thụ hydrogen thuận lợi điều kiện áp suất riêng phần hydrogen cao Quá trình thiết kế để hydrodealkyl hóa metylbenzene, etylbenzene C9+ thành benzene Nó xuất phát từ nhu cầu benzene cơng nghệ tổng hợp hóa dầu lớn nhiều so với hợp chất với toluene xylene (sản phẩm BTX) Sau phân tách benzene khỏi sản phẩm reforming, hydrocarbon thơm cao đến phân xưởng hydrodealkyl hóa Thiết bị phản ứng có dạng tương tự hydrocracking Tại đây, phân nhánh alkyl bẻ gãy đồng thời hydro hóa Dealkyl hóa hợp chất dạng vòng benzene nhiều làm tăng lượng hydrogen tiêu thụ đồng thời tạo nhiều sản phẩm khí Dưới ví dụ: CH3 + H2 + CH4 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 Trong q trình hydrodealkyl hóa, phản ứng tách nhóm alkyl gắn với nhân benzene dạng alkane Nếu trình vận hành đúng, chuyển hóa hồn tồn nhờ tuần hồn phần hydrocacbon thơm chưa phản ứng, sản phẩm thu benzene nhiều hydrocacbon nhẹ, chủ yếu methane Bất kỳ loại khơng phải hydrocacbon thơm có nguyên liệu, ví dụ phần xử lí trực tiếp phân đoạn xăng C5+ không qua giai đoạn chiết dung môi, bị phân hủy thành parafin nhẹ (methane) Điều nhằm mục đích thu sản phẩm benzene có độ tinh khiết cao, kéo theo lượng hydrogen tiêu thụ lớn Các hợp chất lưu huỳnh chuyển hóa phần thành H2S 1.2 Nhiệt động học phản ứng Nhìn chung, phản ứng liên quan đến q trình tỏa nhiệt mạnh (ví dụ hydrocracking ΔH= -190 ÷ -230 kJ/mol), ngoại trừ phản ứng tạo hydrocarbon thơm khối lượng phân tử lớn thu nhiệt nhẹ, phản ứng phân hủy methane thành C H Các phản ứng xảy nhiệt độ cao 650oC tùy trường hợp, thuận lợi tăng áp suất (phản ứng hydro hóa) không (phản ứng phân hủy, tạo cốc) Áp suất tối ưu cho q trình ÷ MPa 1.3 Các cơng nghệ hydrodealkyl hóa Các q trình hydrodealkyl hóa chia làm loại: Hydrodealkyl hóa nhiệt (thermal hydrodealkylation – THDA) Hydrodealkyl hóa có xúc tác (hydrodealkylation – HDA) 1.3.1 Q trình hydrodealkyl hóa có xúc tác Hiện nay, với q trình hydrodealkyl hóa có xúc tác, nhà máy sử dụng chủ yếu công nghệ Shell, UOP, Houdry BASF i Xúc tác Xúc tác sử dụng tổng hợp từ dạng tinh thể (hạt) nhiều phương pháp khác phương pháp ngâm tẩm, phương pháp kết tủa, … Thường sử dụng chất mang nhôm – silic oxide với tâm xúc tác đơn phân tử có kết hợp phân tử kim loại nhóm B ví dụ Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Ir, Rh, Cu, … Ngồi cịn số oxide Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 Do có mặt xúc tác nên điều kiện phản ứng khơng khó khăn hydrodealkyl nhờ tác dụng nhiệt độ ii Điều kiện phản ứng Các điều kiện phản ứng (tùy công nghệ với xúc tác cơng ty mà có khác nhau): - Nhiệt độ: 520 – 620 oC - Áp suất: – 30 bar - Tỉ lệ hydro/toluene = 3-8 - Vận tốc dịng: 3-8 thể tích toluen với thể tích xúc tác/1h iii Hiệu suất Qua thí nghiệm phản ứng hydrodeakylation với điều kiện: - Thời gian: 24h - Xúc tác: sử dụng chất mang hỗn hợp MgO – Al2O3 - Nhiệt độ: 600oC - Áp suất: MPa 1.3.2 Q trình hydrodealkyl hóa nhiệt Với q trình hydrodealkyl hóa nhiệt, cơng ty phát triển thương mại hóa cơng nghệ Atlantic Richfield Hydrocacbon Researche Inc, Mitsubishi Chioda, Gulf Oil… Điều kiện làm việc: Về bản, điều kiện vận hành cơng nghệ sau: • Nhiệt độ dịng vào thiết bị phản ứng 620oC nhiệt độ tối đa 730ữ750oC ã p sut 4,3 MPa ã Thi gian lu trung bỡnh 25 ữ 30 giõy ã T l mol H2/hydrocarbon dịng vào thiết bị • Độ chuyển hóa 75% • Độ tinh khiết tối thiểu dịng hydro 50 ÷60% Sản phẩm benzene có độ tinh khiết cao, hiệu suất trình đạt tới 98%, độ chuyển hóa đạt tới 80% Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 10 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển q trình Lớp: 17H4 3.2.3 Các thiết bị có mặt phân xưởng: Từ việc phân tích kiểu thiết bị có mặt phân xưởng phân tích tiểu mục chương 2, xác định kiểu thiết bị, số lượng tương ứng tiêu chuẩn thiết bị sở phân tích mục đích sử dụng thiết bị thơng số dịng vào thiết bị Lập bảng trình bày các thơng số đầu vào (tiêu chuẩn) loạn thiết bị: Thiết bị phân tách (Flash) Bảng 4: Số liệu đầu vào thiết bị phân tách Tên thiết bị V101 V102 V103 V104 Trở lực - Pressure drop P (Bar) 0 0 Công suất nhiệt – Duty (MKCal/h) 0 0 Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn khác Ghi chú: MKCal/h = 106Kcal/h Thiết bị trao đổi nhiệt (Chọn kiểu Simple HX) Bảng 5: Số liệu đầu vào thiết bị trao đổi nhiệt Tên thiết bị E101 E102 E103 E104 E105 E106 H101 Tiêu chuẩn Gia Làm Gia Làm Làm Gia Gia nhiệt lạnh nhiệt lạnh lạnh nhiệt nhiệt Trở lực P (Bar) 0.3 0.1 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 Nhiệt độ dòng (oC) 225 38 90 112 38 Kiểu thiết bị: Gia nhiệt, Làm lạnh 600 Tiêu chuẩn khác Bơm, máy nén Bảng 6: Số liệu đầu vào bơm, máy nén Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 23 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Tên thiết bị Lớp: 17H4 P101 P102 C101 Áp suất dòng (Bar) 25.8 3.3 26.2 Hiệu suất thiết bị (%) 80 80 80 Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn khác Ghi (nếu có) Thiết bị phản ứng Bảng 7: Thông tin thiết bị phản ứng Tên thiết bị R101 Tiêu chuẩn Kiểu thiết bị phản ứng (Chuyển hóa, cân bằng, khác ) Chuyển hóa Trở lực P (Bar) Độ chuyển hóa - Conversion (%) 75 Tiêu chuẩn khác Ghi (nếu có) Tháp chưng cất Bảng 8: Các thơng tin tháp chưng cất Tên thiết bị Tiêu chuẩn T101 Áp suất đỉnh (Bar) 2.7 Trở lức toàn tháp P (Bar) P/đĩa (Bar/đĩa) 0.007 (Bar/đĩa) Vị trí đĩa nạp liệu Đĩa số 21 Kiểu ngưng tụ đỉnh: phần hay hoàn toàn Ngưng tụ hoàn toàn Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 24 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 Trở lực đỉnh tháp P (Bar) 0.1 Các tiêu chuẩn sản phẩm (Specifications – Specs) Stream 11B Flowrate of All Tiêu chuẩn sản phẩm components on a Wet basis in kg-mol/h = 35.7 Stream S11 Composition of Tiêu chuẩn sản phẩm component Toluene on a Wet basis in Mole percent =0.38 Tiêu chuẩn sản phẩm Ghi (nếu có) Các van Cần phải bổ sung thông tin van vào sơ đồ có nhiều van, mà dòng qua van bị tổn thất áp suất trở lực van Các van đóng vai trị quan trọng hệ thống điều khiển người điều khiển điều khiển thơng số dịng dựa vào van điều khiển Bảng 9: Các thông tin van Tên thiết bị V1 V2 V3 Trở lực qua van (Bar) 0 Áp suất dòng (Bar) 2.9 2.9 Tiêu chuẩn Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 25 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 3.3 Xây dựng sơ đồ mơ tính tốn mơ phần tồn phân xưởng Ban đầu ta khai báo thông số đầu vào dịng cơng nghệ số 1, số 3, số 5, số 7, số 11 bảng Dòng tolene nguyên liệu (dòng 1) dòng toluene hồi lưu (dịng 11) dẫn vào bình V101, sau qua bơm P101 để bơm vào thiết bị trộn hỗn hợp Mixer M2, bơm P101 có hiệu suất làm việc 80% áp suất dòng khỏi bơm 25.8 bar Trong thiết bị Mixer M2 cịn có thành phần dịng Hydro Dịng Hydro gồm có dòng Hydro nguyên liệu (dòng 3) dòng hydro hồi lưu (dòng 5) trộn lại với thiết bị Mixer M1 dẫn vào Mixer M2 để trộn với dịng toluene Hỗn hợp sau gia nhiệt qua thiết bị trao đổi nhiệt E101 dòng phụ trợ dòng nước áp suất cao, thiết bị E101 có trở lực 0.3 bar gia nhiệt cho hỗn hợp lên 225 0C Dòng số sau khỏi thiết bị E101 dẫn vào lị H101, lị gia nhiệt có trở lực 0.2 bar gia nhiệt cho dòng số lên đến nhiệt độ 600 0C để đạt nhiệt độ phản ứng hỗn hợp trước cho vào thiết bị phản ứng Bình phản ứng R101 phản ứng với hiệu suất 75% tính theo toluene trở lực bình bar, ngồi dịng dịng từ lị gia nhiệt vào cịn có dòng hydro (dòng 7) vào Sản phẩm khỏi thiết bị phản ứng (dòng 9) dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt E102 thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ hỗn hợp xuống 38 0C tổn thất áp suất dòng qua E102 0.1 bar Sau đó, dịng lỏng dẫn vào bình tách V102 để tách thành hai pha lỏng-hơi, bình tách khơng có trở lực Hỗn hợp lỏng sau dẫn qua van V1 có điều chỉnh áp suất dòng đạt 2.9 bar cho vào bình tách V103 Hỗn hợp khí sau tách V102 dẫn vào thiết bị tách khí Splitter để tách hỗn hợp khí dịng khí khí fuel gas khí hydro, dịng khí hydro sau qua máy nén C101 với hiệu suất nén 80% áp suất 25.5 bar, sau khỏi máy nén, dịng khí lại qua van V2, sau lại vào thiết bị Splitter để tách thành dòng dòng 5A dòng 7A Hỗn hợp lỏng vào bình tách V103 tách thành pha lỏng hơi, dòng dòng sản phẩm fuel gas dòng lỏng thu (dòng 18) dẫn vào thiết bị gia nhiệt E103 để gia nhiệt cho dòng 18 lên nhiệt độ 90 0C để đạt trạng thái sôi trước vào tháp chưng cất, tổn thất áp suất qua E103 0.3 bar Dòng nguyên liệu (dòng 10) vào tháp chưng cất T101 đĩa nạp liệu số 21, tháp có 42 đĩa, trở lực qua đĩa tháp thường từ 5-20 mbar, ta lấy trở lực mmbar Sản phẩm đáy tháp toluene, dòng toluene dùng để hồi lưu làm nguyên liệu sản xuất (dòng 11) Sản phẩm khỏi đỉnh ngưng tụ thiết bị ngưng tụ Condenser cho vào bình tách để tách khí fuel gas Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 26 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 lỏng benzene sản phẩm, ngồi cịn có dịng benzene hồi lưu đỉnh tháp để điều khiển q trình Dịng benzene sản phẩm dẫn qua thiết bị gia nhiệt E105 để nhiệt độ sản phẩm 38 0C, tổn thất áp suất dòng sau qua E105 0.2 bar Các dòng fuel gas thu từ thiết bị khác nối vào ống dẫn khí để thu sản phẩm cuối Số liệu tính chất dịng công nghệ sau qua thiết bị thay đổi dòng sau thiết bị tính từ dịng vào tiêu chuẩn thiết bị số liệu tự động tính dịng cuối Sau mơ ProII, ta có sơ đồ mơ sau: Hình Sơ đồ mơ hồn chỉnh phân xưởng sản xuất Benzene công nghệ dehydroankyl hóa Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 27 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 Bảng 10: Kết số liệu dịng thu từ mơ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 28 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 3.4 Đánh giá kết mô xác định độ tin cậy 3.4.1 Xác định dịng cơng nghệ, tính chất dịng cơng nghệ để so sánh với số liệu công nghệ tham khảo, so sánh xác định sai số tươmg đối Chúng em lựa chọn thông số nhiệt độ, áp suất, lưu lượng dịng cơng nghệ số 5, số 7, số 11 lưu lượng cấu tử C 6H6; C7H8 dòng số 15 để so sánh dịng số 5, số 7, số 11 dòng hồi lưu làm nguyên liệu ban đầu nhập sẵn vào để mô phỏng, dịng 5A, 7A, 11A dịng tính tốn nhờ mơ phỏng, từ ta so sánh dịng cho biết mơ ta có chấp nhận khơng Lưu lượng cấu tử dòng 15 cho biết sản phẩm ta tính tốn từ q trình mơ có phù hợp khơng Nếu sai số bé 5% kết mô chấp nhận đáng tin cậy Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 29 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 CHƯƠNG 4: KHAI THÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 4.1 Xác định thống số vận hành quan trọng cho thiết bị Bảng 11: Bảng thông số vận hành cho thiết bị Biến cần điều khiển Biến điều khiển Giải thích Mức chất lỏng V101 Lưu lượng dòng nguyên liệu Đảm bảo áp suất đầu vào bơm Điều kiện lưu lượng dịng Cơng suất bơm P-101A/B Đảm bảo cơng suất hoạt động phân xưởng Lưu lượng dịng H2 sau Lưu lượng dòng số nhập dòng Nhiệt độ dịng số Cơng suất thiết bị trao đổi nhiệt E101 (Lưu lượng dòng nước áp suất cao vào thiết bị gia nhiệt) Nhiệt độ dòng số Cơng suất lị đốt H101 (lưu lượng fuel gas khơng khí vào) Nhiệt độ dịng cơng nghệ Công suất thiết bị làm sau thiết bị E102 lạnh E102 (lưu lượng nước làm lạnh vào E012) Mức chất lỏng V102 Lưu lượng dịng cơng nghệ Đảm bảo thời gian lưu đáy V102 Áp suất V103 Trở lực van Vì định chất lượng hơi, lỏng thu Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 30 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 Mức chất lỏng V103 Lưu lượng dòng lỏng Đảm bảo thời gian lưu đáy V103 chất lỏng Nhiệt độ dịng 10 Cơng suất thiết bị gia nhiệt E103 (lưu lượng vào dòng nước áp suất thấp) Áp suất đỉnh tháp T101 Công suất thiết bị ngưng tụ E104 (lưu lượng nước làm mát vào E104) Dòng hồi lưu đỉnh tháp Độ mở van điều khiển T101 Điều khiển tỉ số hồi lưu tháp rf Mức chất lỏng đáy tháp Để điều khiển tỷ số đun sôi lại rb Lưu lượng dòng 11 hổi lưu Nhiệt độ đĩa nhạy cảm 40 Công suất thiết bị reboiler tháp (lưu lượng vào nước áp suất trung bình) Mức chất lỏng đáy Lưu lượng dòng chất lỏng Đảm bảo thời gian lưu V104 khỏi đáy V104 chất lỏng Nhiệt độ dòng 15 Cống suất thiết bị làm lạnh E105 (lưu lượng nước làm mát) Áp suất đầu C101 Công suất máy nén Lưu lượng dòng số Độ mở van điều khiển Lưu lượng dòng fuel Độ mở van điều khiển gas ( V102) dịng 19 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 31 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Nhiệt độ ℃ Design D+5%D 111.0784 113.45413 111.40815 115.02783 111.69072 116.43542 112.00394 117.65913 112.35053 118.66535 112.73181 119.46059 113.14742 120.07456 113.59495 120.54465 10 114.06968 120.90651 11 114.56468 121.18978 mô 12 115.07124 121.41737 13 115.57987 121.60613 14 116.08026 121.76807 15 116.56361 121.91162 16 117.02254 122.04259 17 117.4517 122.16497 18 117.84793 122.28147 19 118.21005 122.39393 20 118.53856 122.50358 21 118.8352 122.61123 22 119.09977 125.8068 23 119.21449 129.70366 24 119.32868 133.9588 25 119.44384 137.9042 26 119.56096 141.07252 27 119.68193 143.35532 28 119.81023 144.8896 29 119.95209 145.88624 30 120.11958 146.53147 31 120.33412 146.95929 32 120.63431 147.25678 33 121.08763 147.47752 34 121.80635 147.65348 35 122.96082 147.80344 36 124.7677 147.93831 37 127.41019 148.06438 38 130.87918 148.18529 39 134.83986 148.30314 40 138.72453 148.41913 41 142.03176 148.53396 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm 42 144.54413 148.64802 43 146.30547 148.76154 Tieu luan 44 147.48462 148.87466 Lớp: 17H4 Số đĩa D-5%D 111.01973 111.30706 111.54613 111.81117 112.106 112.43394 112.79732 Từ 113.19714 113.63252 trình 114.10026 114.59468 115.10782 115.63001 116.15076 116.65981 117.14808 117.60845 118.03609 118.42846 118.78508 119.0529 119.16645 119.27878 119.39094 119.50309 119.6155 119.72869 119.84352 119.96161 120.08598 120.22231 120.38123 120.58257 120.8677 121.2873 121.96883 123.08559 124.87726 127.56918 131.19229 135.40735 139.58048 Trang | 32 143.13076 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 xác định đĩa nhạy cảm bên dưới, khống chế cân vật chất Đĩa nhạy cảm nhóm xác định đĩa số 40 BIỂU ĐỒ XÁC ĐỊNH ĐĨA NHẠY CẢM Số đĩa Design D+5%D D-5%D 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130 132 134 136 138 140 142 144 146 148 nHIỆT độ ℃ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 33 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 4.2 Xây dựng sơ đồ PFD có hệ thống điều khiển trình Trên sở bảng số liệu mục 4.1, biện luận, tham khảo sơ đồ PFD cung cấp, đề xuất sơ đồ PFD có hệ thống điều khiển trình phân xưởng sản xuất benzene từ toluene cơng nghệ hydrodealkyl hóa Trình bày vẽ PFD có hệ thống điều khiển q trình tồn phân xưởng Hình Sơ đồ PFD đầy đủ cho hệ thống điều khiển trình sản xuất benzene cơng nghệ dehydroankyl hóa Bảng 13: Giá trị cần điều khiển thiết bị Tên thiết bị Biến cần điều khiển Giá trị Biến điều khiển V101 Mức chất lỏng 50% H Lưu lượng dòng toluenen nguyên liệu P101 Lưu lượng dòng số 144.4 kmol/h Lưu lượng hồi lưu V101 Mixer Lưu lượng dòng 1059.9 Lưu lượng dòng hydrogen hydrogen sau nhập kmol/h lại E101 Nhiệt độ dòng số 225 oC Lưu lượng HPS vào E-101 H101 Nhiệt độ dòng số 600 oC Lưu lượng fuel gas vào H-101 E-102 Nhiệt độ dòng sau 38 oC Lưu lượng CW vào E-102 khỏi E-102 Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 34 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 V-102 Mức chất lỏng V-102 50%H Lưu lượng lỏng khỏi V-102 V-102 Áp suất chất lỏng vào 2.9 bar Trở lực van E-103 V-103 Mức chất lỏng V-103 50%H Lưu lượng lấy khỏi V-103 E-103 Nhiệt độ dòng số 10 90 oC Lưu lượng LSP vào E-103 T-101 Áp suất đỉnh tháp 2.4 bar Công suất thiết bị ngưng tụ E-104 T-101 Lưu lượng hồi lưu vào 121.43 Độ mở van hồi lưu lại tháp kmol/h T-101 Mức chất lỏng đáy tháp 50%H Lượng sản phẩm đáy lấy V-104 Mức chất lỏng bình hồi 50% H Lưu lượng benzene sản phẩm 2.2 bar Lưu lương fuel gas 138.74 Lượng MPS vào lưu V-104 V-104 Áp suất bình hồi lưu V-104 E-106 Nhiệt độ đĩa nhạy cảm (Đĩa 40) E-105 Nhiệt độ dòng số 15 38 oC Lưu lượng CW vào E-105 C-101 Áp suất dịng khỏi 25.5 bar Cơng suất máy nén máy nén C-101 Lưu lượng fuel gas 801,4 kmol/h Độ mở van vào máy nén R-101 Lưu lượng dịng số 42.560 Độ mở van khí vào thiết bị kmol/h phản ứng 4.3 Kết luận Qua q tìm hiểu, trao đổi với thơng qua tập lớn này, nhóm em hiểu tiếp thu nhiều kĩ kiến thức cần thiết hoạt động sản xuất benzene từ toluene công nghệ hydrodeakyl hóa khả đọc PFDs mơ phỏng, Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 35 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển q trình Lớp: 17H4 trích xuất liệu, xử lý số liệu tối ưu hóa điều khiển Việc làm tập lớn giúp chúng em nâng cao kĩ làm việc nhóm, word, exel khả viết báo cáo Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 36 Bài tập lớn - Khống chế Điều khiển trình Lớp: 17H4 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] "Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes” Richard Turton, Richard Bailie, Wallace Whiting, Joseph Shaeiwitz Prentice Hall, 1998 - King - 1999 - Chemie Ingenieur Technik - Wiley Online [2] "(PDF) ĐỒ ÁN Thiết kế phân xưởng sản xuất benzen phương pháp hydrodealkyl toluen - NhatSinhHoang - Academia.edu" [3] "Toluene Hydrodealkylation Process" (Revised from Senior Project of Patricia Quinones, 2002) Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Tieu luan Trang | 37 ... ‘? ?Nghiên cứu công nghệ mô phân xưởng sản xuất benzene từ toluene cơng nghệ dehydroalkyl hóa, suất 105 kmol/h’’, nhóm em phân tích rõ ràng sơ đồ công nghệ, điều kiện tối ưu q trình sản xuất Và. .. cơng nghệ, kiểu dịng phụ trợ có mặt phân xưởng (sử dụng PFD) 16 2.4 Mô tả hoạt động phân xưởng (trên sở phân tích sơ đồ PFD) 17 2.5 Xây dựng sơ đồ mô phân xưởng sản xuất benzene công nghệ. .. ngành công nghiệp đại Sản phẩm hóa dầu hóa chất sản xuất từ nguyên liệu sản phẩm trung gian nhà máy lọc dầu từ khí thiên nhiên Nguyên liệu để sản xuất sản phẩm hóa dầu chia làm nhóm dựa cấu trúc hóa