Trong công nghiệp nói chung và công nghiệp dầu khí nói riêng, người ta cần phải đo và kiểm tra thường xuyên các đại lượng như: áp suất, nhiệt độ, nồng độ, lưu lượng,… Đó là những quá trình đo liên tục. Các tín hiệu đo từ các cảm biến được gửi về các trung tâm xử lý số liệu. Do đó đảm bảo đo chính xác các thông số này có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất và chế biến dầu khí.....
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Bộ Môn Lọc Hóa Dầu Bài Tiểu Luận: TÌM HIỂU Q TRÌNH CƠNG NGHỆ TRONG CHƯNG CẤT DẦU THÔ Ở ÁP SUẤT CHÂN KHƠNG Giáo viên: Phạm Trung Kiên Sinh Viên: Dỗn Anh Tuấn - 0921010382 Nguyễn Hữu Tuấn - 0921010383 Mai Văn Cường – 0921010023 Đinh Văn Phong - 0921010412 Lớp: Lọc hóa dầu B – K54 MỤC LỤC: Chương I : Tìm hiểu chung q trình cơng nghệ Giới thiệu chung Cơ sở lý thuyết Cơng nghệ q trình điều khiển Chương II : Thiết lập yêu cầu điều khiển thiết bị chưng cất dầu thô áp suất chân khơng Thiết kế điều khiển q trình Chương III: Tài liệu tham khảo Chương I: Tìm hiểu chung q trình cơng nghệ I Giới thiệu chung Định nghĩa Trong cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp dầu khí nói riêng, người ta cần phải đo kiểm tra thường xuyên đại lượng như: áp suất, nhiệt độ, nồng độ, lưu lượng,… Đó trình đo liên tục Các tín hiệu đo từ cảm biến gửi trung tâm xử lý số liệu Do đảm bảo đo xác thơng số có ảnh hưởng lớn đến q trình sản xuất chế biến dầu khí Điều khiển q trình khơng phải lĩnh vực mới, ln chiếm vị trí quan trọng hàng đầu tự động hóa cơng nghiệp Ngày nhà máy, xí nghiệp trang bị hệ thống điều khiển tự động mức độ cao với thiết bị tiên tiến Bất nhà máy xi măng, nhà máy điện, hay nhà máy lọc dầu định vận hành thiếu hệ thống điều khiển tự động Hệ thống điều khiển tự động đảm bảo cho hoạt động quy trình cơng nghệ đạt kết mong muốn Việc ứng dụng rộng rãi tự động hoá điều khiển q trình q trình cơng nghệ yếu tố then chốt để thúc đẩy tiến kỹ thuật ngành cơng nghệ Tự động hố bước phát triển logic khí hố sản xuất Nếu khí hố thay lao động bắp cho người tự động hố bước tiếp tục phát triển thay quan cảm giác logic người Chưng cất dầu thô áp suất chân không Sản phẩm chưng cất mazut chân không Các phương pháp tăng hiệu chưng cất chân không Đặc điểm chưng cất tháp chân không Đặc điểm chế độ hoạt động tháp chân khơng Đặc điểm kích thƯớc cấu tạo tháp chân khơng Phân tích đặc điểm sơ đồ trích distilat từ tháp chân khơng II Cơ sở lý thuyết Điều Khiển Quá Trình Trong q trình hóa học, có đối tượng gây biến đổi không tốt tới trạng thái hoạt động, thành phần tính chất vật lí dịng chảy Để giảm thiểu tối đa tác hại biến đổi gây nên, cần đến thiết bị điều khiển trình Trong trình lớn, thiết bị kiểm tra độ thích hợp, an tồn tối ưu hóa Để điều khiển q trình cần mơ mơ hình tốn học với biến độc lập phụ thuộc Khi giá trị biến độc lập thiết lập, giá trị khác tương ứng tìm máy tính truyền tới thiết bị điều khiển VD: Nếu nhiệt độ, thành phần, tốc độ dòng vào tháp chiết thay đổi, máy tính nhanh chóng xác định giá trị khác để trì độ tinh khiết đỉnh tháp Trong thực tế tất rối loạn tính tốn, đặc trưng q trình khơng biết xác Điều khiển phản hồi bổ sung tức thời Một đặc trưng hệ thống điều khiển đại thiết bị phân tích nhanh chóng xác VD: Trong tháp etylen, cần dùng đến 10 phân tích để đảm bảo độ tinh khiết Sắc kí khí có tốc độ cao thời gian phân tích 30 – 120s, độ nhạy cỡ phần triệu Phổ khối nhanh hơn, bền dễ sử dụng độ nhạy Phổ hồng ngoại cộng hưởng từ hạt nhân dùng phân tích, giá thành rẻ xong thiết bị có khả đo tính chất vật lý như: chiết suất, độ nhớt… Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất chân không Vẽ sơ đồ nguyên tắc cụm chƣng cất chân không Sơ đồ vận hành sơ đồ, lưu ý hoạt động cụm Cách tạo chân khơng tháp chƣng cất thơng qua cụm tạo chân khơng Hình Sơ đồ trích distilat từ tháp chân khơng a- Lấy chất lỏng từ ống rót mâm b- Qua tháp bay c- Qua bể chứa Hình Sơ đồ chưng cất mazut hai tháp chưng cất III Công Nghệ Quá Trình Điều Khiển Điều Khiển Phản Hồi Trong điều kiện phản hồi, sau tạo độ lệch cho biến điều khiển, thiết bị điều khiển hoạt động để giảm bớt xóa bỏ độ lệch Thơng thường, có dao động giá trị biến điều khiển, có biên độ chu kì dao động Độ lệch giảm dần hay không đổi phụ thuộc vào chất hệ thống kiểu hoạt động thiết bị điều khiển Thiết bị điều khiển thường có kiểu hoạt động hiệu chỉnh sau: Điều khiển tỉ lệ: Hoạt động điều khiển tỉ lệ với độ lệch Điều khiển tích phân: Hoạt động điều khiển thời gian t tỉ lệ với tích phân độ lệch thời điểm Điều khiển đạo hàm: Hoạt động điều khiển tỉ lệ với tốc độ mà độ lệch tạo Mối quan hệ độ chênh lệch đầu m – m0 đầu vào tín hiệu e sau: m−m0 =K p ( t de e+ ∫ edt + K d Ki dt ) PID điều khiển tỉ lệ - tích phân – đạo hàm kết hợp ba kiểu điều khiển Kiểu tỉ lệ tốc độ nhanh tăng tốc độ hoạt động sai số tăng Bổ xung kiểu tích phân giúp giảm triệt tiêu hoàn toàn sai số khả đáp ứng lại chậm Kiểu đạo hàm làm tăng tốc độ hiệu chỉnh Khi kết hợp kiểu tạo điều khiển PID hoạt động nhanh, khơng có sai số Các giá trị Kp, Ki, Kd tương ứng với kiểu điều khiển xác định thực nghiệm cài đặt sẵn cho thiết bị điều khiển Điều khiển đạo hàm nhạy với tạp âm rối loạn ngẫu nhiên bắn chảy rối dòng chảy đến gây trường hợp điều khiển mực chất lỏng bình Có nhiều loại điều khiển thành phần có nhiều loại thiết bị phân tích detecto dùng cho mục đích Nhiều loại hoạt động điều chỉnh cuối quy điều chỉnh tốc độ dòng chảy Ví dụ điều khiển nhiệt độ việc điều chỉnh trao đổi nhiệt áp suất thông qua điều chỉnh dịng khí KÍ HIỆU Khi lập sơ đồ trình sản xuất cho hệ thống điều khiển, thiết bị kí hiệu chữ chữ số thích hợp Van điều khiển kí hiệu CV – dãy số đằng sau, detecto khơng cần dùng kí hiệu đặc biệt, dùng điểm đơn giản kết nối đường truyền tín hiệu với thiết bị trình Điều Khiển Kết Hợp Trong vài điều kiện cần tương tác thiết bị điều khiển Điều khiển thành phần điều chỉnh giá trị cho trước điều khiển nhiệt độ Giá trị cho trước tốc độ dòng điều chỉnh điều khiển nhiệt độ Kết hợp thiết bị điều khiển giúp hoàn thiện hệ thống điều khiển, tăng tốc độ điều khiển Các Biến Điều Khiển a Nhiệt độ: Nhiệt độ điều chỉnh thiết bị trao đổi nhiệt (HTM) Việc điều chỉnh nhiệt độ thực theo cách sau: Điều chỉnh tốc độ dòng HTM Điều chỉnh áp suất ngưng tụ khí Làm ngập bề mặt trao đổi nhiệt tiếp xúc với ngưng nước ngưng Các hệ thống phản ứng áp suất thích hợp trì nhiệt độ sơi mong muốn cách cất hồi lưu áp suất b Áp suất: Áp suất điều khiển việc điều chỉnh dịng chảy từ bình Dịng chảy q trình tự chảy, ngưng tụ khí sinh từ hệ thống Trong hệ thống chưng cất phân đoạn, áp suất điều khiển theo cách làm ngập bề mặt truyền nhiệt để thay đổi tốc độ ngưng tụ dịng khí c Mực chất lỏng: Mực chất lỏng bình thường điều chỉnh cách bổ xung chảy qua van Mực chất lỏng bắn chảy rối thường không ổn định, TH sử dụng thiết bị điều khiển chậm d Tốc độ dòng: Tốc độ dòng thường đo thơng qua chênh lệch áp suất, ngồi sử dụng tới thiết bị khác Đo tức thời nhiệt độ áp suất cho phép đo dòng đơn vị khối lượng, đo khối lượng dòng trực tiếp sử dụng Kết đo dòng truyền tới thiết bị điều khiển để điều chỉnh độ mở van trì điều kiện mong muốn e Dòng chất rắn: Ngoại trừ việc định lượng liên tục điều khiển dịng chất rắn xác dịng lỏng Cân tự động băng chuyền liên tục có khả xác tới ± 1% ± 0.1% cần thiết Thiết bị cấp chất rắn truyền động có tốc độ thay đổi f Tỷ lệ dòng: Điều khiển tỉ lệ dòng dùng trình pha trộn hỗn hợp cấp cho phản ứng, pha trộn nhiên liệu – khơng khí Trong q trình dịng chảy, dịng có thiết bị điều khiển riêng, tín hiệu từ sơ cấp tới thiết bị điều khiển tỉ lệ phận điều chỉnh giá trị cho trước cho thiết bị khác Trong hệ thống khí đốt – khơng khí, nhiệt độ tính chất vật lí biểu thành phần hỗn hợp g Thành phần: Phân tích thành phần sử dụng sắc kí khí phổ khối phổ biến Hoặc sử dụng thiết bị đặc thù chất pH, oxy sản phẩm cháy Sử dụng băng tẩm làm đetector thích hợp nồng độ chất thấp Điều khiển thành phần cách điều khiển vài trạng thái khác như: thời gian, nhiệt độ, áp suất, tốc độ tái sinh xúc tác… Chương II: Quá trình điều khiển thiết bị chưng cất dầu thô áp suất chân không Chưng cất trình tách dung dịch cách đun sơi nó, ngưng tụ bay để phần: Phần nhẹ distillat có nhiệt độ sơi thấp, chứa nhiều chất dễ sơi, cịn phần nặng lại cặn chưng cất (redue) Chưng cất dầu sản phẩm dầu với mục đích tách dầu thô thành phân đoạn, thực phương pháp sôi dần sôi nhiều lần Chưng cất bay nhiều lần gồm hai hay nhiều trình bay lần Chưng cất dầu công nghiệp hoạt động liên tục nhiệt độ không 370 oC - nhiệt độ hydrocarbon bắt đầu phân hủy - cracking Từ dầu thô nhận sản phẩm sáng xăng, dầu hỏa, diesel I Cơ sở lý thuyết q trình chưng cất: Sự sơi dung dịch Sự sôi chất nguyên chất: Một chất lỏng sơi nhiệt độ mà áp suất bão hồ áp suất mơi trường đè lên mặt thống Ví dụ nước sơi 1000C P = atm (760mmHg) Nhiệt độ sôi Butan Áp suất, atm Nhiệt độ,oC 3.41 36 4.80 50 Ta gọi chất có áp suất bão hồ lớn, có nhịêt độ sơi thấp chất dễ sơi Chất khó sơi có áp suất bão hồ bé, có nhiệt độ sơi cao Thành phần pha sinh đun sôi dung dịch: Pha sinh chất lỏng nguyên chất sôi pha đơn chất Pha sinh dung dịch sôi hỗn hợp tất hợp phần dung dịch có thành phần phụ thuộc vào thành phần dung dịch lỏng theo định luật Konovalov