Mô phỏng, tối ưu hóa thiết bị màng sợi rỗng phân tách co2 từ khí thiên nhiên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VƯƠNG QUỐC TUẤN MƠ PHỎNG, TỐI ƯU HỐ THIẾT BỊ MÀNG SỢI RỖNG PHÂN TÁCH CO2 TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá học Mã số: 8520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2023 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Tuấn Anh Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Ánh Nga Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Thành Duy Quang Cán chấm nhận xét 2: TS Lý Cẩm Hùng Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM Ngày 20 tháng 07 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS Nguyễn Đình Thành Chủ tịch hội đồng TS Nguyễn Thành Duy Quang Phản biện TS Lý Cẩm Hùng Phản biện TS Đặng Văn Hân Thư ký TS Phạm Hoàng Huy Phước Lợi Ủy viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Vương Quốc Tuấn MSHV: 2070496 Ngày, tháng, năm sinh: 03/02/1998 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá học Mã số : 8520301 I TÊN ĐỀ TÀI: MÔ PHỎNG, TỐI ƯU HOÁ THIẾT BỊ MÀNG SỢI RỖNG PHÂN TÁCH CO2 TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN SIMULATION AND OPTIMIZATION OF CO2 REMOVAL FROM NATURAL GAS BY HOLLOW FIBER MEMBRANES II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Xây dựng mơ hình thiết bị màng sợi rỗng dùng phân tách CO2 từ khí thiên nhiên - Tiến hành thẩm định, khảo sát thông số thiết kế, mô trình điều kiện thực tiễn - Lập hàm chi phí vận hành hàng năm và tối ưu hố mơ hình giải thuật di truyền III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/02/2023 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/06/2023 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Nguyễn Tuấn Anh TS Nguyễn Thị Ánh Nga Tp HCM, ngày 06 tháng 02 năm 2023 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên và chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) PGS TS Nguyễn Tuấn Anh TS Nguyễn Thị Ánh Nga TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC (Họ tên và chữ ký) ii LỜI CẢM ƠN Hai năm vừa qua quãng thời gian đáng nhớ nhất nghiệp học tập nghiên cứu tôi: vừa làm vừa học, trải qua đại dịch Covid 19, khủng hoảng kinh tế, thất nghiệp,… Những khó khăn ấy bao lần khiến gục ngã, chán nản, muốn từ bỏ bn xi tất Và có lẽ, đề tài luận văn này khơng thể hồn thành tơi khơng có giúp đỡ, động viên từ thầy cô hướng dẫn, từ gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp X́t phát từ tận đáy lịng, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Nguyễn Thị Ánh Nga, người hướng dẫn chính, người định hướng và giúp đỡ rất nhiều việc hoàn thành đề tài này Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Tuấn Anh, người thầy hỗ trợ tri thức, đồng hành suốt trình nghiên cứu Sự giúp đỡ thầy là động lực lớn nhất giúp tơi có niềm tin vững vàng với mục tiêu chọn Cảm ơn người bạn, đồng nghiệp san sẻ, gắn bó tơi lúc khó khăn nhất Lời cảm ơn cuối xin dành cho Bố Mẹ Cảm ơn Bố Mẹ sinh thành, dưỡng dục bao dung Cảm ơn Gia Đình bên cạnh động viên, chăm sóc khích lệ suốt q trình học tập Kết thúc trình hai năm, khép lại ước mơ, hoài bão giảng đường cao học, chặng đường lại bắt đầu Một chặng đường giữ vững khát vọng, đam mê nghiên cứu khát khao tri thức, để hoá thành lửa bừng cháy, và, mãi bất diệt TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 07 năm 2023 Học viên thực Vương Quốc Tuấn iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Quá trình phân tách CO2 từ khí thiên nhiên có vai trị vơ quan trọng ngành cơng nghiệp chế biến khí Theo tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế, hàm lượng CO2 sau trình xử lý phải mức 2.5% để đảm bảo an toàn hệ thống hiệu sản x́t Mơ hình màng sợi rỗng xây dựng Matlab dựa phương pháp chọn điểm trực giao có xét đến ảnh hưởng áp suất hai phía màng thẩm thấu Mơ hình cho kết thẩm định tốt so sánh với phần mềm ChemBrane áp dụng vào mơ q trình phân tách CO2 từ khí thiên nhiên điều kiện thực tế Q trình khảo sát mơ hình cho thấy đường kính sợi có ảnh hưởng rất lớn đến độ giảm áp phía thẩm thấu Khi đường kính sợi rỗng 200 µm, độ giảm áp kiểm soát 2% Về chiều dài sợi, tác động yếu tố lên hiệu phân tách là khơng đáng kể lượng CH4 tồn dịng thành phẩm và lượng thất thoát thay đổi mức 0.1% Riêng mật độ màng, việc tăng mật độ làm tăng độ giảm áp thay đổi diện tích cắt ngang làm giảm đường kính vỏ thiết bị, nhìn chung tác động yếu tố lên trình phân tách không đáng kể Khảo sát yếu tố ảnh hưởng mô thực tế cho thấy thành phần CO2 áp śt dịng nhập liệu có tác động mạnh nhất lên hiệu śt q trình thơng qua tiêu đánh giá diện tích màng riêng và lượng hydrocarbon thất thoát Tuy nhiên, mặt kỹ thuật, yếu tố là đặc trưng trình khơng thể thay đổi, việc nhất làm điều chỉnh thiết kế cho thu hiệu suất phù hợp nhất với yêu cầu kỹ thuật đề Về mặt kinh tế, hàm mục tiêu tối ưu giải thuật di truyền, kết so sánh cho thâý màng PI cho độ thẩm thấu, giá trị hiệu trội nhiều so với màng CA loại Nhìn chung, mô hình thu kết xác, áp dụng học tập, nghiên cứu đoán trình Tuy vậy, mơ hình cịn nhiều mặt hạn chế cần khắc phục mở rộng nghiên cứu sau iv ABSTRACT The process of separating CO2 from natural gas plays an important role in the gas processing industry According to international technical standards, the CO2 content after the treatment process must be below 2.5% to ensure system safety and production efficiency The hollow fiber membrane model was built using Matlab based on the orthogonal collocation method taking into account the influence of pressure on both sides of the permeable membrane The model gives quite good validation results when compared with ChemBrane software and can be applied to simulate the process of separating CO2 from natural gas in real conditions The investigation of the model showed that the inner diameter of hollow fiber has a great influence on the pressure drop on the osmotic side and can be controlled under 2% when the hollow fiber diameter is over 200 µm In terms of fiber length, the effect of this factor on separation efficiency was not significant due to the amount of CH4 remaining in the finished product stream and the amount of loss varying at 0.1% As packing density, the increase in density increases the pressure drop due to the change in cross-sectional area and reduces the device diameter, in general, the impact of this factor on the separation process is negligible Investigating the influencing factors when the actual simulation shows that the CO2 composition and the inlet flow pressure have the strongest impact on the process performance through the evaluation criteria of the specific membrane area and the amount of hydrocarbon loss However, technically, these factors are process-specific and cannot be changed, the only thing that can be done is to optimize the design to obtain the performance that best matches the specification In terms of economic optimization, the objective function is optimized by genetic algorithm and the comparison results show that the permeability, value and efficiency of PI membrane are much better than that of CA membranes of the same type In general, the model obtained quite accurate results, which can be applied in learning, research and process prediction However, the model has many limitations that need to be overcome and expanded in future studies v LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài ‘‘Mơ phỏng, tối ưu hố thiết bị màng sợi rỗng phân tách CO2 từ khí thiên nhiên’’ là cơng trình nghiên cứu độc lập thực thân Số liệu tài liệu dẫn chứng luận văn có nguồn gốc rõ ràng, cơng bố quy định Các kết thu luận văn phản ánh khách quan, trung thực, hồn toàn khơng chép và chưa công bố bất kỳ nghiên cứu khác Nếu phát có gian dối, tơi xin chịu trách nhiệm Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng năm 2023 Tác giả đề tài Vương Quốc Tuấn vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii ABSTRACT iv LỜI CAM ĐOAN .v DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC VIẾT TẮT xiii DANH MỤC KÝ HIỆU xiv CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các nghiên cứu liên quan 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Ý nghĩa đề tài 1.5 Phạm vi đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khí thiên nhiên 2.1.1 Tổng quan 2.1.2 Quá trình khai thác chế biến 2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật 10 2.2 Công nghệ màng phân tách khí 11 2.2.1 Giới thiệu .11 2.2.2 Vật liệu màng 12 2.2.3 Cấu trúc màng 13 2.2.4 Nguyên lý phân tách, chế truyền vận 15 vii 2.2.5 Mơđun màng q trình màng 19 2.2.6 Thiết kế cấu trúc dòng (kiểu dòng chảy) .22 2.3 Phương pháp chọn điểm trực giao (Orthogonal Collocation Method) 23 2.3.1 Giới thiệu phương pháp 23 2.3.2 Đa thức Legendre chuyển dịch toán bất đối 24 2.3.3 Đa thức Jacobi 25 2.3.4 Giải hệ phi tuyến phương pháp Newton 26 2.4 Giải thuật di truyền .27 2.4.1 Tổng quan 27 2.4.2 Nguyên lý toán tử 28 2.4.3 Thuật toán tổng quát .30 CHƯƠNG 3: TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN .32 3.1 Xác định toán 32 3.2 Xây dựng mơ hình 33 3.2.1 Mô hình dịng chảy ngược chiều .34 3.2.1 Mơ hình dịng chảy chiều .37 3.3 Giải mơ hình 38 3.3.1 Thế phương trình thử 39 3.3.2 Tìm nghiệm .40 3.3.3 Tìm ma trận trực giao 41 3.3.4 Giải hệ phi tuyến .42 3.4 Thẩm định khảo sát thơng số mơ hình 42 3.4.1 Phương pháp thẩm định 42 3.4.2 Khảo sát mơ hình 44 viii 3.5 Mô trình tách CO2 từ khí thiên nhiên 45 3.6 Tối ưu kinh tế 46 3.6.1 Thiết lập hàm mục tiêu 47 3.6.2 Thiết lập thuật toán 48 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 51 4.1 Thẩm định mơ hình 51 4.2 Khảo sát thông số thiết kế 52 4.2.1 Đường kính sợi rỗng .52 4.2.2 Chiều dài sợi rỗng 54 4.2.3 Mật độ màng 55 4.3 Mơ quy trình 57 4.3.1 Thành phần nồng độ và độ giảm áp 57 4.3.2 Nồng độ CO2 dòng nhập liệu 61 4.3.3 Áp suất nhập liệu 63 4.4 Tối ưu quy trình 66 4.4.1 Ảnh hưởng thông số khảo sát lên chi phí vận hành 66 4.4.2 Tối ưu tổng chi phí thuật tốn tiến hóa 69 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 5.1 Kết luận 71 5.2 Kiến nghị 72 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC .73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 64 SMA m2/(kmol/h) CA PI 40 50 60 70 80 90 100 P [bar] Hình 4.13 Ảnh hưởng áp suất đầu vào lên diện tích màng riêng 11.50% HC thất thoát (%) 11.00% 10.50% 10.00% CA 9.50% PI 9.00% 8.50% 8.00% 40 50 60 70 80 90 100 P [bar] Hình 4.14 Ảnh hưởng áp suất đầu vào lên lượng hydrocarbon thất thoát 65 0.2300 0.2100 0.1900 D (m) 0.1700 0.1500 CA 0.1300 PI 0.1100 0.0900 0.0700 40 50 60 70 80 90 100 P [bar] Hình 4.15 Ảnh hưởng áp suất đầu vào lên đường kính thiết bị Bảng 4.9 Ảnh hưởng áp suất đầu vào lên diện tích màng riêng, lượng hydrocarbon thất đường kính thiết bị P [bar] 40 60 80 100 CA PI 7.22 4.06 4.74 2.60 3.52 1.92 2.78 1.52 SMA [m /(kmol/h)] CA PI 10.90% 9.27% 10.80% 8.93% 10.71% 8.81% 10.59% 8.73% HC [%] CA PI 0.2144 0.1608 0.1738 0.1287 0.1497 0.1106 0.1331 0.0984 D [m] Nhìn vào sở liệu thu thập được, thấy tăng áp suất đầu vào, động lực truyền khối tăng dẫn đến hiệu phân tách tốt Điển hình nhất diện tích màng riêng có xu hướng giảm mạnh PI CA Lượng thất thoát hydrocarbon đường kính thiết bị có xu hướng giảm Tuy nhiên, vận hành áp suất cao dẫn đến rất nhiều vấn đề Thứ nhất, khó khăn thiết kế chế tạo thiết bị, yêu cầu nguyên liệu tiêu chuẩn cao nhằm đảm bảo an tồn vận hành Thứ hai, chi phí đầu tư thay hàng năm tăng cao việc vận hành môi trường khắc nghiệt dẫn đến khấu hao nhanh trang thiết bị Và cuối chi phí sử dụng lượng, yếu tố quan trọng định khả sinh lời trình phân tách Thực tế cần lưu ý rằng, nhiều trường hợp, áp suất khí thiên nhiên nguyên liệu giếng khai thác khơng thể thay đổi Vì việc cân nhắc lựa chọn loại 66 màng phù hợp tối ưu hố thơng số thiết kế vận hành yếu tố quan trọng, nhằm giảm chi phí tăng hiệu phân tách trình 4.4 Tối ưu quy trình 4.4.1 Ảnh hưởng thơng số khảo sát lên chi phí vận hành 4.4.1.1 Đường kính sợi rỗng Đường kính sợi rỗng thơng số thiết kế có ảnh hưởng lớn đến hiệu phân tách, đặc biệt áp suất dòng thẩm thấu thiết bị màng Việc khảo sát thực cách mô trường hợp bảng 3.6, thay đổi đường kính sợi rỗng từ 100 đến 300 µm Độ dày sợi giữ nguyên mức 25 µm đường kính ngồi sợi thay đổi khoảng từ 150 đến 350 µm Bài tốn khảo sát tiến hành với thơng số trình phân tách, chiều dài sợi L= 0.8 m, áp suất đầu vào Pf =40 bar, diện tích màng, số lượng sợi rỗng và đường kính thiết bị tính tốn thơng qua mối liên hệ thơng số thiết kế cơng thức (3.44) Hình 4.16 Ảnh hưởng đường kính sợi rỗng lên chi phi vận hành 67 Hình 4.16 mơ tả ảnh hưởng đường kính sợi rỗng lên tổng chi phí vận hành hàng năm Nhìn vào hình thấy tăng đường kính sợi rỗng, chi phí vận hành cho hai loại màng có xu hướng giảm Nguyên nhân điều chỉnh thông số thiết kế, đặc biệt là độ giảm áp giảm đường kính sợi rỗng tăng, từ dẫn đến giảm diện tích màng cần sử dụng Bên cạnh đó, màng PI cho mức giảm chi phí tốt màng CA đến từ độ thẩm thấu cao loại vật liệu 4.4.1.2 Chiều dài sợi rỗng Khảo sát ảnh hưởng chiều dài sợi rỗng đến chi phí vận hành q trình thực cách thay đổi chiều dài sợi từ 0.5 đến m Các thiết lập giữ nguyên trình mô ban đầu trường hợp bảng 3.6, đường kính sợi Di=200 µm, áp śt đầu vào Pf=40 bar, riêng số lượng sợi rỗng và đường kính thiết bị, diện tích màng điều chỉnh nhằm đạt yêu cầu kỹ thuật nồng độ CO2 Kết trình bày hình 4.17 Hình 4.17 Ảnh hưởng chiều dài sợi rỗng lên chi phi vận hành 68 Như hình minh hoạ, chi phí vận hành có xu hướng tăng tăng chiều dài sợi rỗng Ở áp śt giữ ngun và đường kính sợi khơng đổi, tăng chiều dài sợi làm tăng diện tích màng cần sử dụng kéo theo tăng chi phí thiết bị, phụ trợ chi phí thay khác 4.4.1.3 Áp suất đầu vào Ảnh hưởng áp suất đầu vào đến chi phí vận hành hàng năm thực thông qua việc thay đổi giá trị Pf khoảng 40 đến 90 bar Giữ giá trị L=0.8 m, Di=200 µm, thơng số mơ hình cịn lại giữ ngun mơ q trình bảng 3.6 Chi phí vận hành tăng mạnh theo giá trị áp suất đầu vào thể hình 4.18 Hình 4.18 Ảnh hưởng áp suất đầu vào lên chi phi vận hành Xét hàm mục tiêu xây dựng, thấy chi phí cho lượng chiếm phần trăm lớn nhiều so với chi phí thay hàng năm Việc tăng áp suất đầu vào đồng nghĩa với việc tăng lượng điện tiêu thụ máy nén Bên cạnh đó, liên quan đến vấn đề thiết kế, vật liệu sử dụng chế tạo thiết bị địi hỏi cao hơn, phí 69 tăng là điều tránh khỏi Giữa hai loại màng, màng PI cho giá trị chi phí tốt so với màng CA 4.4.2 Tối ưu tổng chi phí thuật tốn tiến hóa Quy trình tối ưu thực cách thay đổi thông số bao gồm: áp suất từ 40 đến 90 bar, đường kính sợi từ 100 đến 300 µm chiều dài sợi từ 0.5 đến m Các thông số lại giữ nguyên thiết lập theo trường hợp phần mô trình (bảng 3.6) Vì thuật toán lập trình theo hướng tìm giá trị lớn nhất, nên kết tối ưu phải lấy 6*106 $ trừ giá trị tính được, tương tự với kết biểu diễn biểu đồ Kết tối ưu trình bày hình 4.19 với màng CA hình 4.20 với màng PI Hình 4.19 Tối ưu chi phí vận hành cho thiết bị màng CA Giá trị thấp nhất thu sử dụng màng CA 2.615*106 USD/năm, tương ứng với điều kiện vận hành 40 bar, thơng số thiết kế đường kính 297.65 µm 70 chiều dài sợi rỗng L=0.5 m Diện tích màng sử dụng 335.0830 m2, nồng độ CO2 thành phẩm mức 2.506, thoả yêu cầu kỹ thuật q trình Hình 4.20 Tối ưu chi phí vận hành cho thiết bị màng PI Với màng PI, thông qua trình tối ưu, giá trị thấp nhất thu 2.575*106 USD/năm Thiết bị vận hành áp śt 40 bar, đường kính sợi 300 µm chiều dài sợi 0.5176 m Diện tích màng sử dụng 175.3258 m2, nồng độ CO2 thành phẩm mức 2.498, đạt yêu cầu kỹ thuật So sánh chi phí vận hành hàng năm hai loại vật liệu màng, kết luận việc sử dụng màng PI cho chi phí thấp nhiều so với màng CA Diện tích màng sử dụng giảm 159.7572 m2, vào khoảng 47.68% Chi phí tiết kiệm xấp xỉ 40000 USD/năm Màng PI cho hiệu phân tách tốt tối ưu cao nên lựa chọn hàng đầu dự án phân tách CO2 từ khí thiên nhiên nói riêng dự án phân tách khí loại 71 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Trong bốn tháng nghiên cứu làm việc với đề tài ‘‘Mơ phỏng, tối ưu hố thiết bị màng sợi rỗng phân tách CO2 từ khí thiên nhiên” hoàn thành mục tiêu sau: • Xây dựng thành cơng mơ hình thiết bị màng sợi rỗng phục vụ tính tốn thành phần cấu tử dịng, lưu lượng áp suất trình phân tách CO2 từ khí thiên nhiên • Áp dụng ngơn ngữ Matlab lập trình mơ nhằm tối ưu hố thời gian tính tốn và tăng tính ứng dụng • Mơ hình cho kết thẩm định tốt, áp dụng mơ q trình phân tách thực tế • Sử dụng phương pháp chọn điểm trực giao mang lại tốc độ tính tốn nhanh, xác hiệu • Tiến hành khảo sát thơng số thiết kế bao gồm đường kính sợi, chiều dài sợi, mật độ màng yếu tố đầu vào thành phần CO2, áp suất nhập liệu lên hiệu suất phân tách trình Kết cho thấy ba thơng số thiết kế, thay đổi đường kính sợi có ảnh hưởng lớn trực tiếp nhất, mật độ màng chiều dài sợi có tác động khơng đáng kể Các thông số đầu vào yếu tố cần xem xét kỹ nhầm lựa chọn động lực phù hợp, hạn chế hệ giới hạn phân tách và gia tăng chi phí thiết kế, lượng • Xây dựng toán kinh tế sử dụng thuật tốn di truyền phân tích, tối ưu hố chi phí vận hành hàng năm • So sánh hiệu loại màng trình phân tách Màng PI cho hiệu suất trội nhiều so sánh với màng CA loại Nhìn chung, mơ hình cho kết tốt Các thông số vận hành tính chất sản phẩm đạt yêu cầu mục tiêu đề Tuy nhiên, để mơ hình áp 72 dụng phổ biến rộng rãi cần cải tiến nhiều tốc độ tính, độ xác khả áp dụng cho trường hợp phân tách hỗn hợp khí khác 5.2 Kiến nghị Do hạn chế mặt thời gian, số khía cạnh đề tài chưa quan tâm và điều chỉnh Thứ nhất vấn đề liên quan đến thẩm định mơ hình Trên thực tế, để kiểm tra khả ứng dụng, tính khả thi mơ hình, việc xây dựng sở liệu thực nghiệm là điều không tránh khỏi Việc thay sở cách đối chiếu, so sánh với cơng cụ khác q trình thẩm định là điều bất đắc dĩ Nếu có thời gian, tơi mong muốn tự thực trình xây dựng sở liệu, từ bước tổng hợp vật liệu đến khảo sát mô thực tế nhằm tăng độ xác mơ hình tạo Khía cạnh thứ hai liên quan đến phương pháp tính tốn Như biết, phương pháp tính tốn có ưu nhược điểm riêng Với phương pháp chọn điểm trực giao tương tự, hạn chế phương pháp liên quan đến số lượng nút tương tác và độ rung mơ hình Bên cạnh đó, việc quy đổi sang mơ hình tuyến tính trải qua nhiều bước làm tăng sai số hệ thống Bài tốn mơ cho kết tốt nhiều với phương pháp vấn đề cần nghiên cứu thêm Khía cạnh thứ ba nhằm vào tốn tối ưu kinh tế Thông số giá trị sử dụng hàm mục tiêu thực thông qua tham số lý thuyết, thực tế sai lệch nhiều dẫn đến kết không khách quan Do cần cập nhật liên tục giá trị thị trường nhằm hạn chế độ sai lệch tối thiểu Mối quan tâm cuối khả ứng dụng mơ hình Mơ hình phổ biến rộng rãi xây dựng thành dạng môđun hoặc phần mềm để hỗ trợ q trình thiết kế, thí nghiệm nghiên cứu 73 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC Tạp chí quốc tế V Q Tuấn and N T Anh "Modeling and Economic Optimization of a Hollow Fiber Membrane Module for CO2 Separation Using Collocation Methods and Genetic Algorithms," Engineering Proceedings, June 2023, DOI: https://doi.org/10.3390/ECP2023-14748 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] J Aizarani "Leading countries based on natural gas production in 2020 " Internet: https://www.statista.com/statistics/264771/top-countries-based-onnatural-gas-production/, April 2, 2023 V Đông (2021) "Vai trị khí đốt thiên nhiên q trình chuyển đổi lượng " PetroTimes Available: https://nangluongquocte.petrotimes.vn/vai-tro-cua-khi-dot-thiennhien-trong-qua-trinh-chuyen-doi-nang-luong-604490.html Y Chu and X He "Process simulation and cost evaluation of carbon membranes for CO2 removal from high-pressure natural gas," Membranes, vol 8, p 118, 2018 Y Chu, A Lindbråthen, L Lei, X He, and M Hillestad "Mathematical modeling and process parametric study of CO2 removal from natural gas by hollow fiber membranes," Chemical Engineering Research and Design, vol 148, pp 45-55, 2019 S Weller and W A Steiner "Separation of gases by fractional permeation through membranes," Journal of Applied Physics, vol 21, pp 279-283, 1950 Y Shindo, T Hakuta, H Yoshitome, and H Inoue "Calculation methods for multicomponent gas separation by permeation," Separation science and technology, vol 20, pp 445-459, 1985 C Pan "Gas separation by high‐flux, asymmetric hollow‐fiber membrane," AIChE Journal, vol 32, pp 2020-2027, 1986 M H M Chowdhury "Simulation, design and optimization of membrane gas separation, chemical absorption and hybrid processes for CO2 capture," Doctor of Philosophy, University of Waterloo, Canada, 2012 R Khalilpour, A Abbas, Z Lai, and I Pinnau "Analysis of hollow fibre membrane systems for multicomponent gas separation," Chemical Engineering Research and Design, vol 91, pp 332-347, 2013 A S Kovvali, S Vemury, and W Admassu "Modeling of multicomponent countercurrent gas permeators," Industrial & engineering chemistry research, vol 33, pp 896-903, 1994 D Coker, T Allen, B Freeman, and G Fleming "Nonisothermal model for gas separation hollow‐fiber membranes," AIChE journal, vol 45, pp 14511468, 1999 S Tessendorf, R Gani, and M L Michelsen "Modeling, simulation and optimization of membrane-based gas separation systems," Chemical engineering science, vol 54, pp 943-955, 1999 S Kaldis, G Kapantaidakis, and G Sakellaropoulos "Simulation of multicomponent gas separation in a hollow fiber membrane by orthogonal collocation—hydrogen recovery from refinery gases," Journal of Membrane Science, vol 173, pp 61-71, 2000 P K Kundu, A Chakma, and X Feng "Modelling of multicomponent gas separation with asymmetric hollow fibre membranes—methane enrichment 75 [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] from biogas," The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol 91, pp 1092-1102, 2013 M Scholz, T Harlacher, T Melin, and M Wessling "Modeling gas permeation by linking nonideal effects," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol 52, pp 1079-1088, 2013 J Lemanski and G Lipscomb "Effect of fiber variation on the performance of countercurrent hollow fiber gas separation modules," Journal of Membrane Science, vol 167, pp 241-252, 2000 A M Brownstein Renewable motor fuels: the past, the present and the uncertain future Butterworth-Heinemann, 2014, pp 15-17 N Altawell "Rural Electrification: Optimizing Economics, Planning and Policy in an Era of Climate Change and Energy Transition," Academic Press, pp 81-89, 2020 T M H Nguyễn Công nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành Khoa học kỹ thuật, 2006, pp 13-17 B Viswanathan Energy sources: fundamentals of chemical conversion processes and applications Elsevier, 2016, pp 59-79 M G Buonomenna "Membrane separation of CO2 from natural gas," Recent Patents on Materials Science, vol 10, pp 26-49, 2017 A J Kidnay and W R Parrish Fundamentals of natural gas processing CRC press, 2006, pp 136 N H Hiếu "Giới thiệu màng," in Công nghệ màng, ed: Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2021, pp 12-16 R W Baker Membrane technology and applications John Wiley & Sons, 2012, pp 15-160 M Phillips, D Graham, and H Hauser "Lateral compressibility and penetration into phospholipid monolayers and bilayer membranes," Nature, vol 254, pp 154-156, 1975 R W Baker "Future directions of membrane gas separation technology," Industrial & engineering chemistry research, vol 41, pp 1393-1411, 2002 M M D C Acosta "Process Modeling of CO2 Capture through Membranes," Master of Science The University of Toledo, Ohio, United States, 2021 J Pires, F Martins, M Alvim-Ferraz, and M Simões "Recent developments on carbon capture and storage: An overview," Chemical engineering research and design, vol 89, pp 1446-1460, 2011 W Schell, C Wensley, M Chen, K Venugopal, B Miller, and J Stuart "Recent advances in cellulosic membranes for gas separation and pervaporation," Gas Separation & Purification, vol 3, pp 162-169, 1989 N H Hiếu "Vật liệu, tính chất và phương pháp phân tích màng," in Cơng nghệ màng, ed: Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2021, pp 17-21 M Mulder and J Mulder Basic principles of membrane technology Springer science & business media, 1996, pp 210-240 J G Wijmans and R W Baker "The solution-diffusion model: a review," Journal of membrane science, vol 107, pp 1-21, 1995 76 [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] N H Hiếu "Tách khí," in Cơng nghệ màng, ed: Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2021, pp 144-152 E Drioli and G Barbieri Membrane engineering for the treatment of gases: Volume 2: Gas-separation problems combined with membrane reactors vol 2: Royal Society of Chemistry, 2011, pp 211-215 Y Aljajan Ro Water Desalination Units Design Deir ez-Zor, Syria: Alfurat University, 2017, pp 1-5 N H Hiếu "Dạng màng, môdun, kiểu dịng chảy, ghép mơdun, chọn mơdun màng," in Công nghệ màng, ed: Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2021, pp 62-71 E M V Hoek and V V Tarabara Encyclopedia of membrane science and technology vol 3: Wiley Online Library, 2013, pp 26-28 N C Mat, Y Lou, and G G Lipscomb "Hollow fiber membrane modules," Current Opinion in Chemical Engineering, vol 4, pp 18-24, 2014 J Villadsen and W E Stewart "Solution of boundary-value problems by orthogonal collocation," Chemical Engineering Science, vol 22, pp 14831501, 1967 B A Finlayson "Orthogonal collocation in chemical reaction engineering," Catalysis Reviews Science and Engineering, vol 10, pp 69-138, 1974 W F Ramirez Computational methods for process simulation ButterworthHeinemann, 1997, pp 305-351 H Binous and A Bellagi "Orthogonal collocation methods using Mathematica© in the graduate chemical engineering curriculum," Computer Applications in Engineering Education, vol 24, pp 101-113, 2016 R S Esfandiari Numerical methods for engineers and scientists using MATLAB® Crc Press, 2017, pp 375-380 X.-S Yang "Genetic Algorithms," in Nature-Inspired Optimization Algorithms, ed: Academic Press, 2021, pp 91-100 H Jh Adaptation in natural and artificial systems Massachusetts, United States: The MIT Press, 1975, pp 120-135 S Katoch, S S Chauhan, and V Kumar "A review on genetic algorithm: past, present, and future," Multimedia Tools and Applications, vol 80, pp 8091-8126, 2021 M Mitchell An Introduction to Genetic Algorithms Massachusetts, United States: The MIT Press, 1998, pp 10-19 X He and M B Hägg "Investigation on nanocomposite membranes for high pressure CO2/CH4 separation," J Membr Sci Technol, vol 7, p 2, 2017 D Grainger "Development of carbon membranes for hydrogen recovery," Doctor of Philosophy, Faculty of Natural Sciences and Technology, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norway, 2007 Y Tang, Y Zhen, and B Fang "Nonlinear vibration analysis of a fractional dynamic model for the viscoelastic pipe conveying fluid," Applied Mathematical Modelling, vol 56, pp 123-136, 2018 77 [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] C Nagel, K Günther-Schade, D Fritsch, T Strunskus, and F Faupel "Free volume and transport properties in highly selective polymer membranes," Macromolecules, vol 35, pp 2071-2077, 2002 U S E I Administration "Average Price of Electricity to Ultimate Customers by End-Use Sector." Washington DC, USA, 2022 X He, Y Chu, A Lindbråthen, M Hillestad, and M.-B Hägg "Carbon molecular sieve membranes for biogas upgrading: Techno-economic feasibility analysis," Journal of Cleaner Production, vol 194, pp 584-593, 2018 R Turton, R C Bailie, W B Whiting, and J A Shaeiwitz Analysis, synthesis and design of chemical processes Pearson Education, 2008, pp 240-245 C Maxwell "Cost Indices." Internet: https://toweringskills.com/financialanalysis/cost-indices/, April 24, 2023 S Sethi "Transient permeate flux analysis, cost estimation, and design optimization in crossflow membrane filtration," Doctor of Philosophy, Rice University, Texas, United States, 1997 C Guo and X Yang "A programming of genetic algorithm in matlab7 0," Modern applied science, vol 5, p 230, 2011 78 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Thơng tin cá nhân Họ và tên: Vương Quốc Tuấn Ngày, tháng, năm sinh: 03/02/1998 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh Địa chỉ: 38/3 Liên khu 8-9, P Bình Hưng Hoà A, Q Bình Tân, TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 0395785151 Email: vuongqt98@gmail.com Quá trình đào tạo 2.1 Đại học Tốt nghiệp trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật Hoá học Thời gian đào tạo: từ năm 2016 đến năm 2020 Xếp loại tốt nghiệp: Giỏi 2.2 Sau đại học Đang theo học chương trình Thạc sĩ trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Chun nghành: Kỹ thuật Hố học Học cao học từ năm 2021 đến năm 2023 Q trình cơng tác • Giám sát sản x́t nhà máy Giang Điền tập đoàn Olam Việt Nam Thời gian làm việc: từ 11/2020 đến 4/2023 • Chuyên viên kỹ thuật chất lượng tập đoàn Hoa Sen Thời gian làm việc: từ 5/2023 đến