Đồ án công nghệ chưng cất dầu

Chương 1: Tổng quan về công nghệ lọc dầuChương 2 : Thiết bị điện và cảm biến của hệ thống điều khiển nhiệt độ tháp chưng cất dầuChương 3 : Lựa chọn cảm biến, các thiết bị điện và tìm hiểu phần mềm codevision AVR cho mô hình thực tếChương 4 : Xây dựng mô hình tháp chưng cất dầu mỏ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG

KHOA ĐIỆN - CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ

CHO THÁP CHƯNG CẤT DẦU MỎ

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Thạc Sĩ LẠI BẠCH THỊ THU HÀ SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN HOÀNG

NGUYỄN MẠNH TUẤN PHẠM THỊ PHƯỢNG

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

nghành công nghiệp mũi nhọn

lượng quan trọng trong cuộc sống và sự phát triển của thế giới

 Trước xu thế phát triển của ngành Dầu khí tại

Việt Nam và trên thế giới

BỐ CỤC CỦA ĐỒ ÁN

 Chương 1: Tổng quan về công nghệ lọc dầu

 Chương 2 : Thiết bị điện và cảm biến của hệ

thống điều khiển nhiệt độ tháp chưng cất dầu

 Chương 3 : Lựa chọn cảm biến, các thiết bị điện

và tìm hiểu phần mềm codevision AVR cho mô hình thực tế

 Chương 4 : Xây dựng mô hình tháp chưng cất

dầu mỏ

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LỌC DẦU

 1.1 : Quy mô phát triển công nghiệp chế biến dầu mỏ

 1.2: Giới thiệu chung về quy trình sản xuất chưng cất

dầu mỏ

 1.3 : Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất

 1.4 : Sản phẩm của quá trình chưng cất và các ứng dụng

1.1 Quy mô phát triển công nghiệp chế biến dầu mỏ

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp dầu khí trên thế giới, dầu khí Việt Nam cũng đã được phát hiện từ những năm 1970 và đang trên đà phát triển Chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ trữ dầu với trữ lượng tương đối lớn như mỏ Bạch Hổ, Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông, các mỏ khí như Lan Tây, Lan Đỏ… Đây là nguồn nhiên liệu quý

để giúp nước ta có thể bước vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí.

 Nước ta đang bắt dầu bước vào lĩnh vực công nghiệp

chế biến dầu mỏ với sự phát triển của Nhà máy lọc dầu Dung Quất, nhà máy lọc dầu cát lai đó là cơ sở để chúng

ta tin vào sự phát triển của nghành kinh tế quan trong này

1.2 : Giớí thiệu chung về quá trình chưng cất dầu mỏ

+ Dầu sau khi được làm

sạch sẽ được đưa vào bộ

trao đổi nhiệt trong đó nó

được gia nhiệt sau đó dầu

được đưa vào lò nung,ở

đây dầu sẽ được nung

nóng lớn hơn nhiệt độ

400 C.Dầu thô được

nung nóng đến nhiệt độ

cần thiết, dầu sẽ được

dẫn vào khoang bay hơi

của tháp chưng cất

+ Trong tháp chưng cất xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa pha hơi và pha lỏng

+ Để quá trình trao đổi nhiệt trong tháp chưng cất đạt hiệu suất cao, ta đưa các tác nhân bay hơi (nước, khí cacbonic, khí trơ, kerosel…).

1.3 : Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất

dầu mỏ

chưng cất Bằng cách thay đổi nhiệt độ của tháp nâng cao hiệu suất của quá trình trao đổi nhiệt giữa các pha và ngưng

tụ của các sản phẩm của quá trình chưng cất

+ Nếu nhiệt độ đáy tháp quá lớn sản phẩm đáy chứa nhiều phần nhẹ Vì vậy nhiệt độ đáy tháp phải chọn tối ưu tránh

sự phân hủy các cấu tử nặng, nhưng lại phải đủ để tách hơi nhẹ khỏi phần nặng

+ Nếu nhiệt độ đỉnh tháp cao do không làm lạnh đủ dẫn

đến thay đổi chế độ hồi lưu, ảnh hưởng đến sản phẩm đỉnh

Phân bố nhiệt độ trong tháp chưng cất dầu mỏ

-Áp suất của tháp chưng cất : Khi chưng cất áp suất trong toàn tháp sẽ cao hơn hoặc thấp hơn so với áp suất khí

quyển, tương ứng với việc tăng hay giảm nhiệt độ sản

phẩm lấy ra khỏi tháp Điều chỉnh áp suất trong tháp sẽ làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng

+ Áp suất trong mỗi tiết diện của tháp chưng luyện phụ

thuộc vào trở lực thuỷ tĩnh khi hơi qua các đĩa, nghĩa là phụ thuộc vào số đĩa và cấu trúc đĩa, lưu lượng riêng của chất lỏng và hơi Thông thường từ đĩa này sang đĩa khác, áp

suất giảm từ 5 ÷ 10 mmHg từ dưới lên khi chưng cất, ở áp suất chân không qua mỗi đĩa áp suất giảm từ 1>3 mmHg

1.4 : Sản phẩm của quá trình chưng cất và ứng dụng

Kết Luận Chương 1 :

Sau quá trình tìm hiểu quy trình và phương pháp chưng cất dầu mỏ Nhóm lựa chọn phương pháp chưng cất bay hơi dần dần cho bài toán “Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển

Nhiệt Độ Cho Tháp Chưng Cất Dầu Mỏ” với 3 sản phẩm ứng với nhiệt độ khác nhau trong tháp mô phỏng

+ Sản phẩm đỉnh : thu được khi nhiệt độ tháp mô phỏng đạt

CHƯƠNG 2 Thiết bị điện và cảm biến của hệ thống điều khiển nhiệt

độ tháp chưng cất dầu

I Cảm biến

II Các thiết bị chấp hành và thiết bảo vệ

I Cảm biến

1 Cảm biến nhiệt độ

Các loại cảm biến gồm 2 phần, phần bên ngoài là vỏ bảo

vệ, phần này sẽ tiếp xúc nhiệt độ môi trường đo Phần bên trong là các phần tử của cảm biến (bán dẫn, lưỡng kim…)

đo nhiệt độ và chuyển đổi thành đại lượng điện

* Phân loại cảm biến nhiệt:

- Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

- Nhiệt điện trở (RTD - resitance temperatur detector)

- Thermistor

- Bán dẫn (Diode, IC,…)- Ngoài ra còn có loại đo nhiệt không tiếp xúc (hỏa kế

Pyrometer) Dùng hồng ngoại hay lazer

Cặp nhiệt điện

Thermistor

- Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện.

- Phương pháp điện dựa trên tính chất điện của chất lưu

- Phương pháp bức xạ dựa trên sự tương tác giữa bức xạ

và chất lưu

II Các thiết bị chấp hành và thiết bảo vệ

1 Van điều khiển

Van Điều Khiển là phần tử cuối cùng trong hệ thống điều khiển và đóng một vai trò hết sức quan trọng trong

2 Đường ống

Để nối đường dầu giữa các phần tử và thiết bị trong hệ truyền động thủy lực với nhau (đường cấp, đường xả và đường điều khiển) Từ nguồn đến các van điều khiển rồi đến cơ cấu cháp hành

Hình 2.15 Ống chịu nhiệt

Ống dẫn dùng trong hệ thống điều khiển thuỷ lực phổ biến là ống dẫn cứng (vật liệu ống làm bằng đồng hoặc thép) và ống dẫn mềm (vải cao su và ống mềm bằng kim loại làm việc ở nhiệt độ 1350C)

3 Bơm

Máy bơm là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ

bên ngoài (cơ năng, điện năng, thủy năng …) và truyền

năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy đưa chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống đường ống

Máy bơm được chia làm 2 loại: Bơm động học và bơm thể tích

* Bơm động học: Trong buồng công tác của máy bơm

động học, chất lỏng được nhận năng lượng liên tục từ cánh bơm truyền cho nó suốt từ cửa vào đến cửa ra của bơm

* Bơm thể tích: Nguyên lý làm việc của loại bơm này

là thay đổi có chu kỳ thể tích của buồng công tác truyền áp lực hút đẩy chất lỏng

4 Rơle

Rơle là loại khí cụ điện tự động mà đặc tính vào ra có tính chất sau: Tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp (đột

ngột) khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định

Rơle được coi là phần tử cơ bản để tạo nên các thiết bị hoạt động trên cơ sở kỹ thuật số như: máy tính, PLC, tự động điều khiển thông minh, các quá trình sản xuất, điều khiển điện trong gia đình

5 Aptômat

Aptômát có nhiều loại, rất phong phú dùng để đóng, cắt mạch điện Có thể dòng điện có phụ tải lớn và tự động cắt dòng điện ngắn mạch nếu mạch điện xảy ra sự cố Aptômát

có chức năng bảo vệ

Dựa vào chức năng bảo vệ của aptômát có các loại

aptômát khác nhau, nguyên lý hoạt động khác nhau

- Aptômát dòng điện cực đại

- Aptômát dòng điện cực tiểu

- Aptômát công suất ngược

- Aptômát bảo vệ dòng điện dư

- Aptômát công suất lớn

CHƯƠNG 3:

LỰA CHỌN CẢM BIẾN, CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ TÌM HIỂU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CODE VISION AVR, VI

ĐIỀU KHIỂN AVR CHO MÔ HÌNH THỰC TẾ

I Lựa chọn cảm biến và các thiết bị điện

1 Cảm biến

1.1 Cảm biến nhiệt độ: LM 35

1.2 Thiết bị điện

 Van điều khiển :Chọn van điều khiển một chiều trong hệ

thống chưng cất Van một chiều dùng để điều khiển

dòng chất lỏng đi theo một hướng, và ở hướng kia đầu bị ngăn lại Trong hệ thống thủy lực, van một chiều thường được đặt ở nhiều vị trí khác nhau tùy thuộc vào những mục đích khác nhau Van một chiều gồm có: van bi, van kiểu con trượt.

 Bơm : Bơm giúp cho việc định hướng dòng chảy sản

phẩm của quá trình chưng cất đến các bể chứa vì vậy lựa chọn bơm thỏa mãn : Bơm chịu được nhiệt độ cao, bơm được nhiều loại chất lỏng khác nhau, có tốc độ cao và ổn định, giải lưu lương rộng và ổn định…

 Rơ le : rơle trung gian kiểu chân cắm gồm 4 tiếp diểm 2

tiếp điểm thường đóng 2 tiếp tiếp điểm thường mở

Kết Luận Chương 2 :

 Sau quá trình lựa chọn thiết bị cảm biến và các thiết bị

chấp hành Nhóm dùng Vi Điều Khiển AVR để điều khiển nhiệt độ cho tháp chưng cất mô phỏng

 Sơ đồ công nghệ :

THÁP CHỨA NHIÊN LIỆU

BỘ PHẬN GIA NHIỆT I

VAN 1

CB NHIỆT ĐỘ 1

MỨC CAO 1

MỨC THẤP 1

THÁP ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ

BƠM 1

BƠM 3

VAN 2

BỘ PHẬN GIA NHIỆT II

BƠM 2

MỨC CAO 2

MỨC THẤP 1

THÁP CHƯNG CẤT

II Lập trình Code VisionAVR và vi điều khiển AVR

 Phần mềm lập trình Codevision AVR

CHƯƠNG 4

Xây Dựng Mô Hình Tháp Chưng Cất Mô phỏng

 I Sơ đồ công nghệ

 II Sơ đồ mạch điều khiển

 III lưu đồ thuật toán

 IV Mô hình tháp chưng cất mô phỏng

+ Khi nhiên liệu đạt tới mức cao 1 van 1 và bơm 1 ngừng hoạt động

đồng thời bộ gia nhiệt 1 được bật lên Khi nhiệt độ đạt tới 400C van2, bơm 2 được bật Dầu được bơm từ tháp ổn định nhiệt độ sang tháp

chưng cất qua van2, bơm 2 Khi nhiệt độ tại tháp ổn định nhiệt độ tăng tới 500C thì bộ gia nhiệt 1 ngừng hoạt động Trong quá trình dầu được bơm từ tháp ổn định nhiêt độ sang tháp chưng cất mà nhiệt độ xuống dưới 400C thì bộ gia nhiệt 1 lai được bật lên.

Dầu bơm vào tháp chưng cất sẽ được kiểm tra bằng cảm biến mức 2 Nghĩa là: nếu dầu chưa đạt mức cao 2 thi van 2, bơm 2 mở để bơm dầu vào Khi đạt mức cao 2 van 2, bơm 2 đóng lại, bộ gia nhiệt ngừng hoạt động , tháp chưng cất được gia nhiệt bằng bộ gia nhiệt 2

+ Dầu được đun nóng, nhiệt độ đạt tới 500C - 600C thì LED xanh sáng + Khi nhiêt độ đạt từ 600C - 800C LED vàng sáng

+ Nhiệt độ đạt trên 800C LED đỏ sáng

Sau khi đạt được sản phẩm sau 30s thi quy trình ngừng hoạt động , sẽ đợi quy trình mới.

VAN 1

CB NHIỆT ĐỘ 1

MỨC CAO 1

MỨC THẤP 1

THÁP ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ

BƠM 1

BƠM 3

VAN 2

BỘ PHẬN GIA NHIỆT II

BƠM 2 MỨC CAO 2

MỨC THẤP 1 BƠM 4

II Sơ đồ mạch điều khiển

AVCC GND

(TOSC1)PC6 (TD1)PC5 (TDO)PC4

(TCK)PC2

(SCL)PC0

PB0(XCK/TO) PB1(T1) PB2(INT2/AINO) PB3(OC0/AIN1) PB4(SS) PB5(MOSI)

PB7(SCK) RESET VCC GND XTAL2

22pF

22pF Y2 4mHZ XT1

XT 2

VCC R30 10K

13

16

R61 502

VSS VDD VEE RS RW E D0 D2

X X

D4

D7

24V

DIODE D21

D26 LED

U7 TLP621 24V

R23 100

D28 LED

U8 TLP621 24V

R20 4,7K

1

2 4

3

1

2 4

3 C1815

R22 4,7K

C1815 Q6

D30 LED

U9 TLP621 24V

R27 100

D32 LED

U10 TLP621 24V

R24 4,7K

1

2 4

3

1

2 4

3 C1815

R26 4,7K

C1815 Q8

D4 D6

LCD CS

LCD RW

U17 LM35

U16 LM35

2

2 3

3 1

1

VCC GND

III Lưu đồ thuật toán

IV Mô hình tháp chưng cất mô phỏng