BÀI tập lớn ĐÁNH GIÁ GIỮA kỳ môn thiết kế PID hình 1 là một phần của bản vẻ p ID thể hiện phần đáy cột chưng cất benzenetoluene

Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh
Trường Đại Học Bách Khoa
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học
BỘ MƠN KỸ THUẬT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

BÀI TẬP LỚN ĐÁNH GIÁ GIỮA KỲ
Mơn: Thiết kế P&ID

GVHD: TS. Nguyễn Thành Duy Quang
Sinh viên: Trần Huyền Trân
MSSV: 1910630

Năm học: 2021 - 2022


Câu 1:
Hình 1 là một phần của bản vẻ P & ID thể hiện phần đáy cột chưng cất benzenetoluene:

Sử dụng tiêu chuẩn ISA (Bảng 2.2) để nhận dạng tính năng / nhiệm vụ của các
instruments (ví dụ. TI, LY,…) trong hình 1 (2 đ) ?
Bài làm
Tính năng/nhiệm vụ của các instruments:





TI: hiển thị nhiệt độ (T: temperature; I: indicate)
PI: hiển thị áp suất (P: pressure; I: indicate)
FI: hiển thị lưu lượng (F: flow; I: indicate)
LY: chuyển tín hiệu mực chất lỏng từ tín hiệu điện sang mức áp suất (L: level; Y:

convert) => quyết định độ mở của van
 TY: chuyển tín hiệu nhiệt độ từ tín hiệu điện sang mức áp suất (T: temperature; Y:
convert) => quyết định độ mở của van
 LE: cảm biến đo mực chất lỏng (L: level; E: sensor)
 TE: cảm biến đo nhiệt độ (T: temperature; E: sensor)


 LAH: báo động nguy hiểm nếu mực chất lỏng quá cao (L: level; A: alarm; H:
high)
Có 1 gạch ngang: báo động trên màn hình hiển thị ở phịng điều khiển trung tâm
 LAL: báo động nguy hiểm nếu mực chất lỏng quá thấp (L: level; A: alarm; L:
low)
Có 1 gạch ngang: báo động trên màn hình hiển thị ở phòng điều khiển trung tâm
 TAH: báo động nguy hiểm nếu nhiệt độ quá cao (T: temperature; A: alarm; H:
high)
Có 1 gạch ngang: báo động trên màn hình hiển thị ở phòng điều khiển trung tâm
 TAL: báo động nguy hiểm nếu nhiệt độ quá thấp (T: temperature; A: alarm; L:
low)
Có 1 gạch ngang: báo động trên màn hình hiển thị ở phòng điều khiển trung tâm
 LIC: điều khiển kèm hiển thị mực chất lỏng (L: level; I: indicate; C: control)
Có 1 gạch ngang: báo động trên màn hình hiển thị ở phòng điều khiển trung tâm
 LT: truyền tín hiệu đo mực chất lỏng (ở dạng cường độ dịng điện) (L: level; T:
transmit)
 TT: truyền tín hiệu đo nhiệt độ (ở dạng cường độ dòng điện) (T: temperature; T:
transmit)
 TRC: điều khiển, lưu lại dữ liệu về nhiệt độ trong một khoảng thời gian (T:
temperature; R: record; C: control)
Có 1 gạch ngang: báo động trên màn hình hiển thị ở phòng điều khiển trung tâm
 TCV: van điều khiển nhiệt độ (T: temperature; C: control; V: valve)
 LCV: van điều khiển mực chất lỏng (L: level; C: control; V: valve)

Câu 2:
Phần đỉnh của một cột chưng cất được thể hiện ở hình 2

Thiết kế bản vẻ P & ID cho hệ thống thiết bị dẫn dòng hồi lưu về cột chưng cất (the
reflux line, từ điểm A đến điểm B trong hình 2). Cụ thể hơn, vẻ bản vẻ Piping &
Instrumentation Diagram, sau đó liệt kê tất cả các thiết bị, các pipe fittings trên đường
hồi lưu này. Ghi chú: bơm được sử dụng là bơm ly tâm, có hai bơm: 1 bơm hoạt động
và 1 bơm dự phòng.
Bài làm

(I)

(I)

Do sử dụng 2 bơm ly tâm, 1 bơm hoạt động và 1 bơm dự phịng nên ta bố trí 2 bơm song
song như hình vẽ, 2 nhánh là tương tự nhau nên chỉ chú thích cho 1 nhánh:
 Equipment:
(6): bơm ly tâm


 Pipe fitting:
(I): three-way connections (nối ống chữ T)
(1), (11): isolation valves with blinds (van cô lập bơm trong trường hợp cần bảo trì,
sửa chữa)
(2): permanent strainer (bộ lọc dài hạn: loại bỏ các chất rắn lẫn trong dòng lỏng ngăn
ngừa gây tổn hại đến bơm)
(3) pressure gauge (quan sát áp suất cho mục đích bảo trì và kiểm sốt)
(4) reducer

(5), (7): process flanges (mặt bích)
(8): enlarger
(10): check valve (ngăn dòng chảy ngược về bơm)
 Instrument:
FC: điều khiển lưu lượng (F: flow; C: control)
FY: chuyển tín hiệu lưu lượng từ tín hiệu điện sang mức áp suất (F: flow; Y: convert)


Câu 3:
Hình 3 thể hiện sơ đồ điều khiển cho một thiết bị tách flash: một dòng chất lỏng được
nhập liệu vào thiết bị tách flash và hóa hơi 1 phần trong thiết bị này. Hơi nước đi
trong ống ruột gà truyền nhiệt (coil) để cấp nhiệt cho quá trình hóa hơi 1 phần của
dịng lỏng nhập liệu này, tạo thành 2 pha trong thiết bị: pha hơi (đi ra ngoài ở đỉnh)
và pha lỏng (đi ra ngoài ở đáy). Sơ đồ điều khiển này sử dụng 5 van điều khiển được
đánh số từ 1 đến 5.

3.a. Xác định fail mode (FC, FO ?) của 5 van điều khiển này, giả sử yếu tố gây mất an
tồn trong quy trình này là khi nhiệt độ và áp suất trong thiết bị tách flash vượt quá
giới hạn
3.b. Xác định kích cở của van điều khiển số 1 (điều chỉnh lưu lượng của dịng hơi
nước), cho biết các thơng tin như sau:
Dịng lưu chất: hơi nước
Nhiệt độ = 450 ℉ = 232,2 ℃


Áp suất trước van điều khiển P1 = 150 psia
Áp suất sau van điều khiển P2 = 65 psia
Ở áp suất P1 = 150 psia thì nhiệt độ hơi nước bảo hịa = 181,4 ℃.
Do đó, nhiệt độ q nhiệt Tsh (chênh lệch giữa nhiệt độ thực tế của hơi nước và nhiệt
độ hơi nước bảo hòa

ở cùng áp suất) là 232,2 – 181,4 = 50,8 ℃
Lưu lượng = 15.000 pound/hr
Kích cở đường ống = 3 inch
Sử dụng giá trị yo = 1,63 (“for other types of valve”)
Bài làm
3.a. Fail mode của 5 van điều khiển lần lượt là:
Van 1: Fail Close (FC) (khi thiết bị quá nhiệt, van 1 đóng ngăn hơi nước đi vào cấp thêm
nhiệt làm mất an toàn)
Van 2: Fail Open (FO) (khi thiết bị quá nhiệt, van 2 mở để xả bớt hơi ra ngoài, giảm
nhiệt độ xuống cho thiết bị)
Van 3: Fail Open (FO) (khi áp suất trong thiết bị quá lớn, van 3 mở để xả bớt dịng hơi ra
ngồi hạ áp suất xuống)
Van 4: Fail Open (FO) (áp suất vượt quá giới hạn có thể do dịng lỏng q nhiều làm
lượng hơi bốc lên lớn, mở van 4 để xả bớt lỏng làm giảm áp)
Van 5: Fail Close (FC) (khi áp suất trong thiết bị vượt quá giới hạn ta nên ngừng nhập
liệu bằng cách đóng van 5)
3.b. Tính van điều khiển số 1
3

 Ta có: T h=232,2 ℃=¿ ρ h=14,6 kg /m
1 pound = 0,4536 kg

 Lưu lượng khối lượng dòng hơi nước ¿ 15.000 ×0,4536=6804 kg /h
 Ở lưu lượng q design=

15.000 ×0,4536
3
=466 m /h
14,6

Thì tổn thất áp suất qua van là:
∆ PCV =P1 −P 2=150−65=85 psia=5,976 kg / cm

2


 Ta có van điều khiển 1 là Single seat, globe valve, hoạt động theo chế độ Fail
Close (Flow To Open).

 Dựa vào bảng trên ta có:
Cf = 0,90; Cfr = 0,86;
R = 0,96; Cfr/R = 0,89
Kc = 0,65
 Xác định hệ số CV:
P1 = 150 psia = 10,546 kg/cm2
Ta có: ∆ PCV =5,976 kg/cm 2 >0,5 ×C f 2 × P1=4,27 kg /cm2
 Dòng hơi nước là tới hạn (critical)
 Hệ số CV là:
CV=

83,7 × ( 1+ 0,00126T sh ) W
C f P1

Trong đó, T sh =50,8 ℃
W: flow rate (1000 kg/h)
 CV=

83,7 × ( 1+0,00126 × 50,8 ) × 6,804
=63,84=C V , cal
0,9 ×10,546

 Lựa chọn kích cỡ van căn cứ vào hệ số CV
Hệ số C V ,required =2C V , cal=2 ×63,84=127,68

Dựa vào bảng trên ta thấy C V ,required gần nhất với giá trị 110 nên chọn van kích cỡ 3
inch => kích cỡ van = kích cỡ đường ống => khơng cần dùng reducer
Ta có:


C V , cal
63,84
=
=58 % (thuộc khoảng 50-60%)
CV ,selected 110

Ta chọn van linear

Kết luận: vậy ta chọn van single seat, globe có kích cỡ 3 inch hoạt động theo cơ
chế Fail Close và có Valve Characteristic là Linear