sổ tay vận hành xưởng cồn 2000l/ngày
XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 1 TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LỌC HÓA DẦU XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH & BẢO DƯỠNG XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 2 XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 3 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tên công trình: xưởng sản xuất cồn nhiên liệu Mục đích của xưởng sản xuất cồn nhiên liệu là sản xuất thử nghiệm cồn nhiên liệu dùng để pha xăng. Nguồn nguyên liệu đi từ cồn nồng độ thấp được cung cấp từ các nhà máy sản xuất cồn công nghiệp. 2. Cơ quan chủ quản: TRƯỜNG ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LỌC HÓA DẦU 3. Địa điểm: Xưởng được xây dựng tại khuôn viên Trung tâm nghiên cứu công nghệ lọc hóa dầu – Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG Minh họa chi tiết: xem thêm phần Sơ đồ quy trình công nghệ PFD. Tại phân xưởng, cồn nguyên liệu nồng độ thấp được chưng cất trong tháp chưng để đạt nồng độ tại điểm đẳng phí (95%V). Sau đó được đưa vào tháp hấp phụ để tạo ra cồn nhiên liệu (nồng độ 99,5%V) Xưởng gồm những khu vực hoạt động, hệ thống chính sau đây: Hệ thống chưng cất Hệ thống hấp phụ / giải hấp Hệ thống thu hồi cồn thải Hệ thống phụ trợ XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 4 CHƯƠNG 3: AN TOÀN 1. Mô tả về hệ thống cách ly cồn bằng Nitơ, hệ thống PCCC, nguyên lý an toàn. 1.1 Hệ thống cách ly cồn bằng khí Nitơ có những chức năng sau: Cách ly hoàn toàn cồn với không khí (nguồn duy trì sự cháy) bằng lớp khí Nitơ. Bảo vệ cồn tránh bị loãng nồng độ do bay hơi và hút ẩm từ không khí. 1.2 Hệ thống chữa cháy: Phân xưởng được trang bị các bình cứu hỏa tại các vị trí nguy hiểm dễ cháy nổ. 1.3 Nguyên lý an toàn: Các thiết bị, hệ thống được thiết kế để ngăn ngừa, đề phòng các tình huống nguy hiểm Giảm thiều sự rò rỉ của các chất khí và chất lỏng dễ cháy nổ. Ngăn ngừa sự gây nổ trong hộp lửa của lò hơi Cách ly sự rò rỉ của khí và lửa. Lắp đặt các van an toàn để xả khi quá áp. Lắp đặt các CB chống rò bảo vệ hệ thống khi có quá dòng, hệ thống điện động lực quá tải hay khi có sự cố. XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 5 PHẦN II: MÔ TẢ CÔNG NGHỆ CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ CHÍNH 1. Hệ thống chưng cất cồn công nghiệp: Bơm EP-00 chạy, bơm cồn nguyên liệu (nhiệt độ môi trường) từ bồn B-00 qua bộ trao đổi nhiệt E-00 và E-01 đạt nhiệt độ ổn định 80,8C trước khi vào tháp C-01. Nhiệt độ dòng nhập liệu được điều khiển bởi TIC-00 thông qua việc đóng mở van BV-00 để cấp hơi nước bão hòa gia nhiệt cho dòng nhập liệu đạt 80,8C. Nồi đun E-02 hoạt động để tạo dòng hơi trong tháp chưng. Nhiệt độ lỏng ở đáy tháp được điều khiển thông qua việc đóng mở van BV-01 cấp hơi nước bão hòa vào E-02. Mức chất lỏng trong nồi đun (đo bởi LIC-00) được duy trì bằng cách điều khiển đóng/mở van xả BV-06. Thiết bị trao đổi nhiệt E-03 hoạt động để ngưng tụ dòng hơi đỉnh. Đỉnh tháp được kiểm soát thông qua áp suất đỉnh (đo bởi PIC-00) và nhiệt độ đỉnh (đo bởi TIC- 02). Dòng hơi đỉnh được ngưng tụ bởi bộ trao đổi nhiệt E-03 và chảy vào bồn trung gian B-01. Áp suất đỉnh được ổn định ở khoảng 1 atm bằng cách đóng mở van BV-02 để cấp nước lạnh vào E-03. Cồn trong bồn trung gian B-01 được chia làm 2 phần: một phần hoàn lưu về tháp bằng bơm EP- 01 để điều chỉnh nhiệt độ làm việc trong tháp, lưu lượng hoàn lưu được điều chỉnh bằng độ mở van VCV-00 thông qua tín hiệu nhiệt độ từ TIC-02 ở đỉnh tháp; một phần đưa qua bồn trung gian B-02 bằng van xả BV-01 (lấy tín hiệu từ bộ cảm biến mức LIC-01) để ổn định mức chất lỏng trong bồn B-01. Chi tiết về chế độ vận hành được chỉ rõ trong bản vẽ sơ đồ công nghệ PFD. 2. Hệ thống hấp phụ/ giải hấp: Khi tháp chưng cất đạt đến trạng thái làm việc ổn định, cồn trong bồn trung gian B-02 sẽ có nồng độ khoảng 92% wt. Bơm EP-02 chạy, bơm cồn từ bồn trung gian B-02 qua thiết bị trao đổi nhiệt E-04 để hóa hơi/quá nhiệt trước khi vào tháp hấp phụ, nhiệt độ dòng hơi cồn đạt khoảng 130 o C ở áp suất 3 atm. XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 6 Nhiệt độ hơi cồn được ổn định bằng cách lấy tín hiệu từ TIC-03 để đóng mở van BV-03 cấp hơi nước vào E-04. Lưu lượng cồn đi vào tháp hấp phụ được điều chỉnh nhờ tín hiệu từ FIC-00 để điều chỉnh độ mở van VCV-01. Áp suất dòng hơi cồn nhập liệu được ổn định nhờ hệ thống gồm bình tích áp và van điều áp PRV-00 đặt sau E-04. Áp suất trong bình tích áp vào khoảng 3,5 – 5 atm và được duy trì bằng bộ điều khiển áp suất PIC-01 điều chỉnh đóng mở van BV-06 hồi lưu dòng cồn nhập liệu về bồn B-02. Hệ thống hấp phụ gồm 2 tháp A-01 và A-02 hoạt động luân phiên nhau. Khi tháp A-01 thực hiện quá trình hấp phụ thì tháp A-02 thực hiện quá trình giải hấp. Nhiệt độ được duy trì trong 2 tháp khoảng 130 o C. Lúc này van 3 ngã BV-09 mở về hướng tháp A-01, dòng hơi cồn 92% wt được thổi vào tháp A- 01, tại đây hơi nước trong hỗn hợp được zeolit 4A trong tháp hấp phụ 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 qua tháp A-02 để thực hiện quá trình giải hấp. Tại tháp A-02, hơi cồn sản phẩm được bơm chân không hút ra ngoài qua van 3 ngã BV-10 mở về hướng tháp A-02. - Phần còn lại đi qua thiết bị trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu E-00 và thiết bị ngưng tụ/làm mát E-06 để ngưng tụ hoàn toàn thành lỏng ở 35 o C và được chứa trong bồn sản phẩm trung gian để phân tích nồng độ. Ở bồn sản phẩm trung gian B-04 có gắn cảm biến nồng độ (AIC-00) để xác định chất lượng sản phẩm. Nếu cồn chưa đạt yêu cầu (< 99,5% wt) thì van BV-12 mở, van BV-11 đóng và cồn được bơm trở về bồn B-02 để đưa vào hấp phụ lại. Ngược lại, cồn đạt yêu cầu (≥ 99,5% wt) thì van BV-12 đóng lại, van BV-11 mở và dòng cồn được bơm về bồn chứa sản phẩm. Sau một chu kỳ hoạt động (khoảng 16 phút) thì zeolit trong tháp A-01 bị bão hòa còn zeolit trong tháp A-02 đã được hoàn nguyên, lúc này các van BV-09, BV-10 được TIMER tác động chuyển hướng. Quá trình xảy ra ngược lại: tháp A-02 thực hiện quá trình hấp phụ còn tháp A- 01 giải hấp. Quá trình cứ như thế xảy ra luân phiên. 3. Hệ thống thu hồi cồn thải từ quá trình giải hấp: Thiết bị trao đổi nhiệt E-05 hoạt động để ngưng tụ hơi cồn sau giải hấp. XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 7 Khi hệ thống làm việc, quá trình giải hấp xảy ra thì dòng hơi cồn giải hấp được bơm chân không hút qua thiết bị ngưng tụ E-05 để ngưng tụ và làm nguội trước khi vào cơ cấu tách lỏng. Áp suất chân không trong hệ thống được duy trì ở 0,8 atm bằng bộ điều khiển PIC-02 lấy tín hiệu áp suất ở bồn tách lỏng B-03 để điều chỉnh tốc độ bơm chân không VP-00. Nhiệt độ trong bồn tách lỏng B-03 được duy trì ở 35 o C bằng bộ điều khiển nhiệt độ TIC-04 lấy tín hiệu nhiệt độ dòng lỏng ngưng tụ để đóng mở van BV-04 cấp nước lạnh vào E-05. Mực chất lỏng trong bồn tách lỏng được ổn định nhờ bộ điều khiển mức LIC-02. Khi mực lỏng vượt quá giới hạn trên/dưới của bồn thì LIC-02 sẽ truyền tín hiệu chạy/dừng bơm EP-03 hút cồn lỏng về bồn nguyên liệu để phối trộn. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỆN 1. Nguồn điện chính và biện pháp bảo vệ: Phân xưởng sử dụng nguồn điện 3 pha từ đường dây của trường Đại học Bách khoa. Được trang bị công tơ điện và CB tự ngắt khi có quá tải. 2. Tủ cung cấp điện chính: Tủ cung cấp điện chính có vai trò cung cấp điện cho các thiết bị phụ trợ như bơm nước giải nhiệt, quạt gió làm mát, máy nén khí, máy sấy khí và cung cấp điện qua tủ điều khiển hệ thống chính và tủ điện động lực cho hệ thống công nghệ chính. 3. Tủ điện động lực: Tủ cung cấp điện cho các thiết bị động lực trong hệ thố ng bao gồm các bơm EP-00, EP-01, EP- 02, EP-03, EP-04, VP-00. 4. UPS cấp nguồn liên tục cho hệ thống điều khiển: UPS duy trì làm việc liên tục cho hệ thống điều khiển, không được dừng hệ thống này. Hệ thống này cung cấp nguồn cho các thiết bị điều khiển và cảm biến. Khi mất nguồn điện chính, toàn bộ nguồn điện của phân xưởng cũng bị mất và vì vậy hệ thống UPS được sử dụng để cung cấp điện cho hệ thống điều khiển, bảo vệ hệ thống. XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 8 CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 1. Nguyên lý chung: Nguyên tắc điều khiển cho phân xưởng dựa trên nguyên lý điều khiển trung tâm, sử dụng hệ thống công nghệ cao SCADA. 2. Đo lường thông số công nghệ: Mô tả hệ thống điều khiển trung tâm. Hệ thống điều khiển trung tâm bao gồm các thiết bị điều khiển công nghệ của h ệ thống. Chức năng chính của hệ thống này là điều tiết, phối hợp giữa thao tác điều khiển của con người và thiết bị điều khiển công nghệ nhằm đạt được chế độ vận hành an toàn, liên tục của hệ thống. Vận hành viên điều khiển sẽ theo dõi các dữ liệu hiển thị trên màn hình, các dữ liệu này cho phép hiểu một cách rõ ràng những thông số công nghệ trong quá trình vận hành nhà máy. Dữ liệu được hiển thị là những giá trị tức thời, trạng thái báo động và những giữ liệu lưu trữ trước đó luôn sẵn sàng để có thể kiểm tra bất cứ lúc nào. Hệ thống điều khiển sẽ cho phép vận hành viên thao tác bằng tay cũng như kết hợp với các phương tiện tự động khác. Cho phép điều khiển bằng tay các thiết bị đầu cuối, điều chỉnh điểm đặt (setpoint - SP) và cho phép dừng khẩn cấp các thiết bị khi cần thiết. Hệ thống điều khiển, giao diện giữa tín hiệu công nghệ đầu vào đầu ra của hệ thống, xử lý và tính toán thông số hệ thống sẽ được đặt trong một phòng riêng - phòng điều khiển. Phòng điều khiển sẽ được trang bị hệ thố ng điều hòa không khí để duy trì một môi trường thích hợp cho các thiết bị lắp đặt bên trong. Phòng điều khiển Phòng điều khiển là nơi diễn ra các thao tác vận hành của hệ thống điều khiển trung tâm. Những người vận hành phòng điều khiển làm việc phối hợp với các người vận hành thiết bị khác để điều khiển hệ thống. Tủ đi ều khiển Tủ bao gồm các ngõ tín hiệu vào, ngõ tín hiệu ra, bộ điều khiển trung tâm và các môđun hỗ trợ. Bộ điều khiển trung tâm Bộ điều khiển trung tâm có nhiệm vụ thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu và xuất tín hiệu đến các thiết bị đầu cuối. Hoạt động của bộ điều khiển này được lập trình theo yêu cầu công nghệ đặt ra. XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 9 Các phương thức điều khiển 2 phương thức điều khiển cho hệ thống được áp dụng như sau: A. Phương pháp on-off: Điều khiển theo mức cao, mức thấp, mức báo động của các thông số công nghệ. Các mức này được quy định theo yêu cầu công nghệ. B. Phương pháp PID: Điều khiển áp dụng giải thuật PID được áp dụng để điều chỉnh chính xác nhiệt độ đỉnh tháp ch ưng cất, lưu lượng hơi đưa vào hấp phụ. (Tham khảo bản vẽ P&ID để nắm rõ phương pháp điều khiển áp dụng cho từng thông số công nghệ) CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG PHỤ TRỢ 1. Hệ thống nước làm mát: Hệ thống nước làm mát cung cấp nước làm mát cho hệ thống công nghệ chính (các thiết bị ngưng tụ cồn E-03, E-05, E-06). Hệ thống nước làm mát bao gồ m tháp giải nhiệt nước bằng không khí, bơm nước, quạt gió, đường ống PVC dẫn nước, van chặn, van by pass, … (Xem bản vẽ mô tả hệ thống nước làm mát) 2. Hệ thống hơi nước bão hòa: Hệ thống hơi nước bão hòa cung cấp hơi gia nhiệt cho hệ thống công nghê chính(các thiết bị đun nóng, hóa hơi cồn E-01, E-02, E-04). Hệ thống hơi nước bão hòa bao gồm lò hơi đốt dầu DO, đường ống dẫn hơi, đường ống dẫn nước ngưng, bể chứa nước, thiết bị xử lý nước, bơm nước cao áp, … (Xem bản vẽ mô tả hệ thống hơi nước bão hòa) 3. Hệ thống khí nén điều khiển: Hệ thống khí nén điều khiển gồm những thiết bị cung cấp khí cho tất cả các thiết bị điều khiển. Máy nén khí chạy điện sẽ đảm nhiệm việc cung cấp khí điều khiển. Áp suất đầu ra của bình khí là 5-7 kg/cm 2 . XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 10 Thiết bị sấy khô khí có nhiệm vụ tách ẩm gần như hoàn toàn trước khi dẫn khí đến các thiết bị điều khiển. Ngoài ra trước các thiết bị điều khiển còn có các bộ lọc tinh để đảm bảo việc cấp khí nén hoàn toàn sạch. Hệ thống khí Nitơ Khí Nitơ được dùng cho việc cách ly cồn với không khí, làm sạch các thiết bị khi cần thiết. Khí Nitơ được dẫn từ bình chứa khí cao áp, qua van giảm áp đến các bồn chứa và duy trì một áp suất cố định tại đó. . (< 99,5% wt) thì van BV-12 mở, van BV-11 đóng và cồn được bơm trở về bồn B-02 để đưa vào hấp phụ lại. Ngược lại, cồn đạt yêu cầu (≥ 99,5% wt) thì van BV-12 đóng lại, van BV-11 mở và dòng. SỔ TAY VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Trang 1 TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LỌC HÓA DẦU XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY VẬN HÀNH & BẢO DƯỠNG XƯỞNG SẢN XUẤT CỒN NHIÊN LIỆU SỔ TAY. điều khiển thông qua việc đóng mở van BV-01 cấp hơi nước bão hòa vào E-02. Mức chất lỏng trong nồi đun (đo bởi LIC-00) được duy trì bằng cách điều khiển đóng/mở van xả BV-06. Thiết bị trao đổi