7. Cấu trúc của luận văn
4.1.2. Điều chỉnh thông số công nghệ của hệ thống
Mục tiêu là xác định các điều kiện vận hành mà tại đó muối NH4Cl bắt đầu ngưng tụ và tích tụ trên thiết bị. Từ kết quả có được sẽ điều chỉnh các thông số công nghệ nhằm ngăn chặn hoặc hạn chế sự ngưng tụ của muối này ngay trong hệ thống thiết bị.
Về mặt lý thuyết, rất dễ dàng để ngăn chặn sự ngưng tụ của muối NH4Cl. Bằng việc thay đổi các thông số vận hành như nhiệt độ và áp suất của hệ thống, của tháp tách có thể giúp di chuyển điểm ngưng tụ muối NH4Cl từ một nơi này đến nơi khác ít gây ảnh hưởng đến quá trình vận hành hơn. Cụ thể của việc điều chỉnh thông số công nghệ được thực hiện như sau.
4.1.2.1. Điều chỉnh áp suất của tháp tách Debutanizer
Việc giảm áp suất tổng của hệ thống sẽ giúp giảm áp suất riêng phần của NH3 và HCl, làm dịch chuyển hệ thống từ một nơi nào đó ở vùng trên (bên phải) của đường cong cân bằng hằng số nhiệt độ đến một nơi nào đó vùng bên dưới (bên trái) của đường cong. Kết quả là làm giảm khả năng ngưng tụ muối NH4Cl bên trong hệ thống. Q trình này có thể được thực hiện bởi việc giảm nồng độ của một hoặc cả hai chất trên, điều này sẽ làm cho giá trị hằng áp suất riêng phần Kp nhỏ hơn và di chuyển xuống phía dưới theo giản đồ [5] hình 4.1 bên dưới
Áp suất riêng phần (hoặc nồng độ) của HCl có thể được giảm bằng cách kiểm sốt lưu lượng hợp chất Clo (C2Cl4) phun vào hệ thống trong quá trình tái sinh xúc tác nhằm mục đích duy trì tính acid cho xúc tác.
Hình 4.1 – Giản đồ tính tốn xác định khu vực muối NH4Cl ngưng tụ [5] Trong đó Kp = (PHCl) x (PNH3), và T là nhiệt độ tối thiểu mà tại đó có thể tránh được quá trình ngưng tụ muối NH4Cl [5].
4.1.2.2. Điều chỉnh nhiệt độ của tháp tách Debutanizer
Việc tăng nhiệt độ của hệ thống sẽ giúp di chuyển hằng số áp suất Kp tính tốn sang bên trái trên giãn đồ hình 4.1. Một số NMLD đã tìm cách di chuyển lượng muối trên vùng đỉnh tháp bằng cách tăng tạm thời nhiệt độ ở vùng đỉnh của tháp tách. Mục đích của việc này là tạo ra sự thăng hoa của muối đang ở trạng thái rắn. Về mặt lý thuyết, phương pháp này khá tốt vì nó có thể chuyển muối từ trạng thái rắn sang trạng thái thăng hoa, và tại điều kiện nhiệt độ cao muối NH4Cl sẽ bị phân hủy tạo thành NH3 và HCl tồn tại ở trạng thái khí và theo dịng sản phẩm đi ra ngồi nên khơng gây đóng cặn muối hệ thống thiết bị [5]. Tuy nhiên, nhiệt động lực học chỉ cho chúng ta biết rằng sự thay đổi pha sẽ xảy ra, nhưng khơng cho ta biết khi nào nó sẽ xảy ra, vì trong thực tế muối NH4Cl khi đang ở trạng thái rắn có thể được bao phủ bởi Hydrocacbon hoặc trộn lẫn vào các sản phẩm ăn mòn, v.v., do vậy sự thăng hoa hay phân hủy có thể sẽ xảy ra chậm hơn so với kết quả tính tốn lý thuyết. Phương pháp điều chỉnh này đã được áp dụng vào thực tế và kết quả đạt được cũng tương đối khả quan.
4.1.2.3. Điều chỉnh tỷ lệ hồi lưu đỉnh của tháp Debutanizer
Theo thiết kế, tỷ số dòng hồi lưu đỉnh/dòng nguyên liệu vào tháp là 0,2. Vì vậy, phải điều chỉnh các thơng số công nghệ của tháp, đặc biệt là công suất của thiết bị đun sôi đáy tháp (sử dụng nguồn gia nhiệt hơi cao áp) để đảm bảo duy trì đủ tỷ lệ hồi lưu này cho tháp tách [4].
Theo thiết kế, các giá trị thông số vận hành của tháp Debutanizer gồm áp suất, nhiệt độ và tỷ số hồi lưu đỉnh được duy trì như trong bảng 4.1 sau:
Bảng 4.1 - Thơng số vận hành của tháp Debutanizer [4], [20] Thông số vận hành tháp Debutanizer Giá trị thiết kế Giá trị nghiên cứu áp dụng Ghi chú
Áp suất vận hành (kg/cm2g) 9,8 9,75 Điều chỉnh giảm
Tỷ số hồi lưu đỉnh 0,15-0,2 0,22 Điều chỉnh tăng
Nhiệt độ đỉnh tháp (0C) 61 62 Điều chỉnh tăng nhẹ
Nhiệt độ tại đĩa nhạy cảm (0C) 68 69,5 Điều chỉnh tăng
Nhiệt độ đáy tháp (0C) 214 216 Điều chỉnh tăng
Nhiệt độ nguyên liệu vào tháp (0C) 175 178 Điều chỉnh tăng
4.1.2.4. Kết quả đạt được khi áp dụng giải pháp điều chỉnh thơng số cơng nghệ
Khi duy trì các thơng số vận hành của tháp Debutanizer theo giá trị thiết kế ban đầu, trong thời gian 06 tháng sau khi bảo dưỡng tổng thể làm sạch và đưa vào vận hành thì tháp Debutanizer đã bị đóng cặn muối NH4Cl với mức độ rất nặng và nhà máy đã phải thực hiện quá trình rửa muối bằng nước. Điều này làm ảnh hưởng rất lớn đến công suất chế biến của nhà máy, cũng như hiệu quả kinh tế của cơng ty. Vì vậy việc áp dụng các điều chỉnh thông số vận hành cho tháp, cụ thể là điều chỉnh giảm áp suất của tháp và tăng nhiệt độ cho toàn bộ tháp, số liệu cụ thể được trình bày trong bảng 4.1 với mục đích là hạn chế sự ngưng tụ của muối NH4Cl. Kết quả đạt được là đã kéo dài thời gian vận hành ổn định của tháp Debutanizer lên đến hơn 1 năm. Với kết quả đạt được này đã góp phần rất lớn vào cơng tác duy trì ổn định và hiệu quả của Cơng Ty.
Tuy nhiên, trong thực tế không cho phép thay đổi nhiều điều kiện vận hành của hệ thống thiết bị. Việc điều chỉnh các thơng số ra ngồi khoảng quy định so với các điều kiện vận hành tối ưu có thể có tác động đáng kể đến lợi nhuận của NMLD. Vì khi tăng nhiệt độ của đỉnh tháp tách sẽ làm tăng thêm chi phí cho nhiên liệu gia nhiệt, hoặc khi giảm áp suất của hệ thống sẽ làm bay hơi các cấu tử nặng trong xăng chuyển vào sản phẩm LPG làm giảm hiệu quả kinh tế. Vì vậy, giải pháp điều chỉnh thơng số cơng nghệ chỉ có thể thực hiện một cách hạn chế và hiệu quả mang lại không cao.