đề tài thiết kế hệ thống điều khiển quá trình và thiết bị chưng cất hệ ethanolnước bằng tháp đệm ứng dụng điều khiển quá trình trong ngành kỹ thuật hóa học và chuyên ngành vật liệu vô cơ

Tổng quan về Điều khiến quá trình Điều khiến quá trình là “ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động trong điều khiển, vận hành, giám sát các quá trình công nghệ, nhằm dam bảo chất lượng sản

TONG LIEN DOAN LAO DONG VIET NAM

TRUONG DAI HOC TON DUC THANG

DAI HOC TON ĐỨC THẮNG

TON DUC THANG UNIVERSITY

BAI TAP UNG DUNG ĐIÊU KHIỂN QUÁ TRÌNH - MÃ MÔN HỌC: 604039

(BAO CAO CHUYÊN ĐÈ CÁ NHÂN)

DE TAI: THIET KE HE THONG DIEU KHIỂN QUA

TRINH VA THIET BI CHUNG CAT HE ETHANOL-

NUOC BANG THAP DEM (UNG DUNG DIEU KHIEN

QUA TRINH TRONG NGANH KY THUAT HOA HOC VA

CHUYEN NGANH VAT LIEU VO CO)

GVHD: GVC, T.S TRAN VAN NGU SVTH: CHUNG THE SANG MSSV:62000221

NHÓM: 01 - 12 NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC CHUYEN NGANH: VAT LIEU VO CƠ

TP HO CHI MINH, THANG 4 NAM 2023

MUC LUC

MỞ ĐẦU 52 S2 TỰ HE 2122112221 1212121212121212 12 ng rau 3

CHUONG 1: UNG DUNG DIEU KHIEN QUA TRINH TRONG NGANH KY THUAT

HOA HOC ccccccccccssessesesssessessessessessessessessvssessrsssssiessssressesiessesstssesssesssestavaneaesasavsessesseevees 4

1 Tổng quan vé Diéu khién qua trinh oo ccccccccccccsccscsscssesecsessesecssesvesvsevsesevevsveveeeseees 4

2 Ung dung trong Chung cat.c.c.cccccccccccccsccsssscsscsscsessnsecsvesessessvssssevsuesessesevsesseseesesenes 5

3 Ứng dụng trong Say c.cccccccccccccsssssescssessesessssessesecsessvssesevsrssnsevsrsssensevsnsrvevsiseseveveess 6

4 Ung dung trong C6 d8C 0.ccccccccccccccsscsscssesscsecsvsensecsessvssesecsvsssevsesisetsevssevevsreeveeseses 7

5 Ung dung trong Hap thu c.cccccccccccccccscsscscssesessesscsessessessvsessnssvsnssetsvsnssesvseseseveveees 8

CHUONG 2: UNG DUNG DIEU KHIEN QUA TRINH TRONG CHUYEN NGANH

VẬT LIỆU VÔ CƠ 1 2s 122222121102 2212212121211 1211 tren 10

1 Ứng dụng trong Nhà máy sản xuất Axi( SunÍUri€ s- ác tt hiên 10

2 Ung dụng trong Nhà máy sản xuất phân bón 52-52 tt SE tr ưu 10

KẾT LUẬN - 52221 2122122112112 12112112112112112211 1212121112111 eo 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 2-52 2s 21221E2152121211121221211211211212121122 1e 13

MO DAU

Diéu khién quá trình tự động đang chiếm xu thế ngày càng quan trọng trong các ngành công nghiệp từ khai thác, chế biến và năng lượng Một hệ thông điều khiển quá

trình tự động gồm những giải pháp đo lường, thiết bị điều khiển, phương pháp vận hành

để đảm bảo các yêu cầu của quá trình và thiết bị công nghệ như chất lượng, sản lượng, hiệu quả, an toàn cho con người và môi trường

Nội dung trong báo cáo chuyên đề cá nhân này gồm hai phần chính là Ứng dụng điều khiến quá trình trong ngành Kỹ thuật Hóa học nói chung và chuyên ngành Vật liệu

Vô cơ nói riêng

CHUONG 1: UNG DUNG DIEU KHIEN QUA TRINH TRONG NGANH KY THUAT HOA HOC

1 Tổng quan về Điều khiến quá trình

Điều khiến quá trình là “ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động trong điều khiển,

vận hành, giám sát các quá trình công nghệ, nhằm dam bảo chất lượng sản phẩm, hiệu quả sản xuất và an toàn cho con người và môi trường

Đề thực hiện điều khiển quá trình phải cần hệ thống điều khiển — là hệ thống thực

hiện tác động của thiết bị điều khiển lên đối tượng điều khiển

Mục đích và chức năng của Điều khiển quá trình:

+ Đảm bảo hệ thống vận hành ồn định: đảm bảo các điều kiện vận hảnh

bình thường, thuận tiện, kéo dài tuổi thọ của máy móc, thiết bị

+ Đảm bảo vận hành an toàn: nhằm mục đích bảo vệ con nguoi, may moc,

thiết bị và môi trường

+ Bảo vệ môi trường: giảm nồng độ các chất độc hại trong khi thải, nước thải, giảm bụi, sử dụng tiết kiệm và hợp lý nguyên liệu và nhiên liệu

+ Nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng lợi nhuận: giảm chi phí nhân công,

nguyên liệu và nhiên liệu, thích ứng nhanh với yêu cầu thay đối của thị trường

+ Đảm bảo năng suất và chất lượng sản phâm: thay đôi tốc độ sản xuất theo

ý muốn, bảo đảm các thông số chất lượng sản phẩm trước các biến nhiễu thường xuyên trong quá trình sản xuất

Trong ngành Kỹ thuật Hóa học, điều khiển quá trình được ứng dụng phô biến trong các ngành công nghiệp sản xuất các sản phẩm thích hợp với những quá trình liên tục như lọc dầu, sản xuất giấy, nước trái cây, hóa chất, v.v Hệ thống điều khiển được tự động hóa nên có thể vận hành, kiểm soát một quá trình, dây chuyền phức tạp bằng bộ điều khiến trung tâm

Y Y py Y sv

¥

Hình 1.1: Sơ đồ ¿hành phân cấu trúc của hệ thông điều khiển tự động ĐT: Đối tượng tự động hóa; CB: Cảm biến, SS: So sánh; BĐ: Bộ đặt, N: Nguồn; BDK:

Bộ điều khiển: CCCH: Cơ cấu chấp hành, X: Tác động điểu chỉnh; Y: Thong số điểu Chỉnh; Z- Các thông số nhiễu; YPV: Giá trị thực tẾ của thông số Ÿ; YSV: Giá trị đặt của thong so Y

2 Ung dung trong Chung cat

Chưng cất là quá trình tách dung dịch hỗn hợp lỏng đồng nhất thành các cầu tử

riêng biệt nhờ kết quả của trình truyền khối hai chiều nhiều lần giữa pha hơi và pha lỏng

Hiện nay, trong ngành Kỹ thuật Hóa học ứng dụng điền hình điều khiển quá trình

là trong Chưng cất phân đoạn dầu mỏ của hệ thống nhà máy lọc dầu

Đây là quá trình sản xuất liên tục nên các thông số đo và điều khiên bao gồm nhiệt

độ, áp suất, lưu lượng và sử dụng sách lược điều khiển phân tầng

Qu

Q7

Hình 1.2: 7 đồ điều khiển hệ thống Chưng cất phân đoạn dầu mỏ

PDC- Điều khiển hiệu ap suat; FC- Diéu khién leu luong; TI- Hiền thị nhiệt độ

3 Ứng dụng trong Say

Say la quá trình tách âm (hơi nước) ra khỏi bề mặt vật liệu bằng tác nhân chủ yếu

là nhiệt Quá trình xảy ra khi áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường

Hiện nay, trong ngành Kỹ thuật Hóa học ứng dụng điền hình điều khiển quá trình trong Say giấy của hệ thống nhà máy sản xuất giấy

Đây là quá trình sản xuất liên tục nên các thông số đo và điều khiên bao gồm, áp suất, mức lỏng ngưng và sử dụng sách lược điều khiển phân tầng

Phan hoi dau

Nhóm sấy

Đên bình ngưng

Hình 1.3: 7 đồ điều khiển hệ thống Sáy đối lưu giấy

PC- Điều khiên áp suất, PT- Điều khiển hiệu áp suất; LC- Điều khiển mức lỏng ngưng

4 Ứng dụng trong Cô đặc

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của dung dịch (gồm dung môi và chất tan — thường là nước) bằng cách tách một phần dung môi ra khỏi dung dịch theo phương pháp nhiệt hoặc phương pháp lạnh

Hiện nay, trong ngành Kỹ thuật Hóa học ứng dụng điền hình điều khiển quá trình trong Cô đặc nước mía trong nhà máy sản xuất đường

Đây là quá trình sản xuất liên tục nên các thông số đo và điều khiên bao gồm nhiệt

độ, áp suất, mức chất lỏng và sử dụng sách lược điều khiển phân tầng

Hình 1.4: 7w đồ điều khiển Hệ thống cô đặc chân không gián đoạn mía đường PIC- Hién thị và điều khiến áp suất; PT- Truyền dẫn tín hiệu áp suất, LT- Truyền dân tín hiệu mức chất long; LC- Điều khiển mức chất lỏng; TT-Truyền dân tín hiệu nhiệt độ; TT-

Hiên thị nhiệt d6; TIC-Hién thị và điều khiến nhiệt độ: M- Động cơ điện

5 Ung dung trong Hap thu

Hap thy là quá trình mà có một hoặc vài cấu tử khí hay hơi tách ra khỏi hỗn hợp

khí hay hơi hóa tan có chọn lọc vào môi trường lỏng

Hiện nay, trong ngành Kỹ thuật Hóa học ứng dụng điền hình điều khiển quá trình trong Hap thụ hơi nước từ khí thiên nhiên bằng etylen glycol trong nhà máy chê biến khí Đây là quá trình sản xuất liên tục nên các thông số đo và điều khiên bao gồm nhiệt

độ, áp suất, mức chất lỏng, lưu lượng và sử dụng sách lược điều khiển phân tầng

Khi nóng 7 L (ic)

! "` J

Ki (anh TU, be

nh 15: Luu dé diéu khién hé thong Hap thu hoi meéc tie khi thién nhién bang etylen

glycol PIC- Hién thi va diéu khién ap suất; PSV- Van diéu chinh ap suất ở mức an toan; LC- Diéu khién mức chất long; TIC-Hién thi va diéu khién nhiét d6; FIC- Hién thi va diéu khiến lưu lượng

CHUONG 2: UNG DUNG DIEU KHIEN QUA TRINH

TRONG CHUYEN NGANH VAT LIEU VO CO

1 Ứng dụng trong Nhà máy sản xuất Axit Sunfuric

Điều khiến tự động quá sản xuất axit Sunfuric theo công nghệ đã định, mô phỏng trạng thái hoạt động của toàn dây chuyền sản xuất trên màn hình, đồng thời lưu trữ và thống kê số liệu trong từng thời gian làm việc cụ thê

-Công suất dây chuyền đến 500.000 tấn/ năm

- Công nghệ sản xuất axit sunfuric: phương pháp tiếp xúc kép với xúc tác là V;O; ( hàm lượng 5-12%).Phương pháp tiếp xúc này cho nồng độ axit cao (98-99%),

- Quá trình sản xuất axit sunftric tiên hành theo 4 giai đoạn chính

+ Tao SO: bang cách đốt nhiên liệu chứa S

+ Tỉnh chế khí (làm sạch tạp chất có trong khí)

+ Chuyển hóa SO; thành SO;

+ Hap thu SO; bang H2O > H)SO,

- Hệ thống cho phép vận hành ở ba chế độ: tự động hoàn toàn, bán tự động và hoàn toàn bằng tay đề đảm bảo hoạt động liên tục của quá trình sản xuất khi có sự cổ một phần hoặc toàn bộ hệ tự động

2 Ứng dụng trong Nhà máy sản xuất phân bón

Điều khiển tự động cấp liệu định lượng các thành phần theo định mức đặt trước, thông qua việc cân và điều khiển các băng tải cấp liệu, mỗi băng cho một thành phần Mô phỏng trạng thái hoạt động toàn dây chuyền sản xuất trên màn hình, đồng thời lưu trữ và thống kê số liệu trong từng thời gian làm việc cụ thê

- Cho phép tạo mác mới (quy định lưu lượng định mức các thành phần và năng suất làm việc) Cho phép lưu 500 mác

- Có khả năng quản lý và điều khiên 8 bang tai cap liệu (có thê hơn nữa theo yêu

cầu cụ thê)

- Năng suất tông từ 20T/h dến 100T/h; thành phần nhỏ nhất chiếm tỷ lệ 2%; thành

phần lớn nhất chiếm đến 70% trên tông

10

- Diéu khién 8 can cho 8 bang tai cap ligu: Phy gia, DAP, AMS, Apatit, Supe lân,

KCI, Urê Độ chính xác cân động: 3%

- Cho phép làm việc ở chế độ tự động và bán tự động

- Hoạt động phân cấp: Bộ BFC điều khiến, máy tính mô phỏng, lưu trữ và quản lý

đữ liệu

- Bộ BFC có chế độ làm việc độc lập và lưu trữ số liệu tạm thời

- Có chế độ chạy kiểm tra đề kiểm tra toàn bộ dây chuyền trong điều kiện không tải

11

KET LUAN

Diéu khién quá trình tự động có rất nhiều ứng dụng trong ngành Kỹ thuật Hóa học

và riêng với chuyên ngành Vật liệu Võ cơ thì ứng dụng trong các ngành công nghiệp san xuất hóa chất vô cơ, hóa chất dùng trong nông nghiệp và một số ứng dụng khác liên quan nữa

Trong giới hạn của bài báo cáo chuyên để cá nhân này, có thê rút ra được những nội dung cần thiết về điều khiên tự động trong quá trình và thiết bị công nghệ đề áp dụng

cụ thé va phát triển hệ thống dây chuyền sản xuất hoặc xứ lý chất thải khi thực tập ngoài thực tê ở các nhà máy liên quan

12

TAI LIEU THAM KHAO

[1] Co sé hé théng diéu khién qua trinh, Hoang Minh Son, NXB Bach Khoa Hà Nội

[2] Điều khiến tự động các quá trình công nghệ sinh học — thực phẩm, Nguyễn Minh Hệ - Nguyễn Ngọc Hoàng - Nguyễn Đức Trung, NXB Bách Khoa Hà Nội

[3] Điều khiến quá trình, Bùi Quốc Khánh — Pham Quang Đăng — Nguyễn Huy Phương —

Vụ Thụy Nguyên, NXB Khoa học và Kỹ thuật

13