Tự động hóa tháp chưng trong dây chuyền sản xuất LPG của nhà máy xử lý khí Dinh Cố

Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

MỞ ĐẦU
Ngày nay, trong hầu hết các ngành kinh tế, kĩ thuật, nhất là các ngành công
nghiệp đều áp dụng tự động hoá vào điều khiển các thiết bị và dây chuyền sản xuât.
Có thể nói, tự động hoá đã làm thay đổi diện mạo tất cả các ngành sản xuất, nhất là
trong nền công nghiệp hóa học nơi đòi hỏi cần có sự chính xác cao trong các quá
trình điều khiển.
Việc ứng dụng rộng rãi Tự động hóa các quá trình công nghệ đang là một trong
các yếu tố then chốt để thúc đẩy tiến bộ kỹ thuật của ngành công nghệ. Tự động hóa
là bước phát triển logic của cơ khí hóa sản xuất. Nếu cơ khí hóa thay thế lao động
cơ bắp cho con người thì tự động hóa là bước tiếp tục phát triển thay thế các cơ
quan cảm giác và logic của con người.
Nhờ ứng dụng các phương tiện kỹ thuật tiên tiến, hiện đại như các dụng cụ, các
thiết bị và máy điều khiển cho phép thực hiện các quá trình công nghệ theo một
chương trình đã được tạo dựng, phù hợp với những tiêu chuẩn cho trước. Có thể nói
việc ứng dụng các hệ thống điều khiển trong các thiết bị cũng như toàn bộ hệ thống
sản xuất là một bước tiến dài trong sự phát triển làm tăng sự ổn định và hiệu quả sử
dụng.
Trong bài tiểu luận này em xin trình bày: “Tự động hóa tháp chưng trong dây
chuyền sản xuất LPG của nhà máy xử lý khí Dinh Cô”.

PHẦN II: MÔ TẢ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ
1.1. Giới thiệu về khí hóa lỏng LPG

1


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

Khí hóa lỏng - khí gas hay còn gọi đầy đủ là khí dầu mỏ hóa lỏng LPG

(Liquefied Petroleum Gas) có thành phần chính là propan C 3H8 và butan C4H10.
Bình thường thì propan và butan là các chất ở dạng khí, nhưng để dễ vận chuyển và
sử dụng, người ta cho chúng tồn tại ở dạng lỏng. LPG không màu, không mùi
(nhưng chúng ta vẫn thấy gas có mùi vì chúng đã được cho thêm chất tạo mùi trước
khi cung cấp cho người tiêu dùng để dễ dàng phát hiện ra khi có sự cố rò rỉ gas).
Mỗi kg LPG cung cấp khoảng 12.000 kcal năng lượng, tương đương nhiệt năng của
2 kg than củi hay 1,3 lít dầu hỏa hoặc 1,5 lít xăng. Việc sản sinh ra các loại chất khí
NOx, khí độc và tạp chất trong quá trình cháy thấp đã làm cho LPG trở thành một
trong những nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường.
1.2. Cơ sở lý thuyết quá trình sản xuất LPG
LPG tồn tại trong thiên nhiên ở các giếng dầu hoặc giếng gas và cũng có thể sản
xuất ở các nhà máy lọc dầu. Nguyên liệu ban đầu dùng để sản xuất LPG là dòng khí
thiên nhiên khai thác từ các mỏ dầu hoặc qua quá trình xử lý dầu thô để thu được
LPG. Về cơ bản quy trình sản xuất LPG gồm các bước sau:
• Làm sạch khí: loại bỏ các tạp chất bằng phương pháp lắng, lọc... Sau khi loại
bỏ các tạp chất, khí nguyên liệu còn lại chủ yếu là các hydrocarbon như etan,
propan, butan
• Tách khí: hỗn hợp khí nguyên liệu cần được tách riêng từng khí để sử dụng và
pha trộn cho từng mục đích sử dụng khác nhau. Có thể dùng các phương pháp tách
khí như phương pháp nén, hấp thụ, làm lạnh từng bậc, làm lạnh bằng giãn nở khí…
Qua hệ thống các dây chuyền tách khí có thể thu được propan và butan tương đối
tinh khiết với nồng độ từ 96-98%
• Pha trộn: các khí thu được riêng biệt lại được pha trộn theo các tỷ lệ thể tích
khác nhau tùy theo yêu cầu. Hiện nay trên thị trường Việt Nam có khá nhiều loại
LPG khác nhau do các hãng cung cấp với các tỷ lệ propan: butan là 30:70, 40:60,
50:50..

1.3. Quá trình sản xuất LPG của nhà máy xử lý khí Dinh Cố.

2

Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

Quá trình sản xuất LPG có thể được mô tả như sau:
Khí vào nhà máy được tiếp nhận tại Slug Catcher (SC-01/02), dòng lỏng ra có
nhiệt độ 25,6oC và áp suất 109bar được đưa tới V-03.
Dòng khí ra từ SC qua V-08 để tách nốt phần lỏng còn lại, lượng lỏng tách ra
được quay trở lại V-03 để xử lý, dòng khí đi qua V-08 đi vào tháp tách để tách tinh
nước. Khoảng 2/3 lượng khí ra khỏi tháp tách được chuyển tới phần giãn nở của
Turbo-Expander, tại đó khí được giãn từ 109bar xuống 33,5bar và nhiệt độ cũng
giảm xuống -18oC, sau đó dòng này được đưa vào tháp tinh lọc Rectifier.
Phần còn lại khoảng 1/3 dòng từ tách được đưa tới thiết bị trao đổi nhiệt E-14
để làm lạnh dòng khí từ 26 oC xuống -35oC nhờ dòng khí lạnh ra từ đỉnh tháp tinh
lọc Rectifier có nhiệt độ -42oC. Sau đó dòng này lại qua van xả áp (áp suất giảm từ
109bar xuống 47,5bar, nhiệt độ cũng giảm xuống còn -62 oC) rồi được đưa vào tháp
tinh lọc Rectifier như một dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh tháp.
Tháp tinh lọc làm việc ở áp suất 33,5bar nhiệt độ đỉnh -42 oC và nhiệt độ đáy
-20oC. Khí ra khỏi đỉnh tháp tinh lọc Rectifier có nhiệt độ -42oC được sử dụng làm

3


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

tác nhân làm lạnh khí đầu vào thông qua thiết bị trao đổi nhiệt trước khi nén ra dòng
khí thương phẩm bằng phần nén của Turbo-Expander.
Dòng khí ra từ đỉnh tháp De-Ethaniser được nén từ 29bar tới 47 bar rồi tiếp tục
được làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt và vào tháp Gas Stripper để tách nước
và các hydrocacbon nhẹ lẫn trong lỏng đến từ V-03.

Tháp Gas Stripper làm việc ở áp suất 47,5bar, nhiệt độ đỉnh và đáy lần lượt là
o
44 C và 40oC. Khí sau khi ra khỏi thiết bị Gas Stripper được nén tiếp đến 75bar
nhờ máy nén K-02, rồi được làm lạnh bằng thiết bị trao đổi nhiệt không khí E-19.
Dòng này được chộn lẫn với dòng khí ra từ V-03, và được nén tới 109bar bằng máy
nén K-03, sau đó được làm lạnh và nhập vào dòng khí nguyên liệu đến V-08.
Dòng lỏng ra từ Gas Stripper được đưa tới đĩa 14 của tháp De-Ethaniser, dòng
lỏng ra từ Rectifier được đưa tới đĩa thứ 1 của Tháp De-Ethaniser đóng vai trò
như dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh tháp.Trong chế độ này, Tháp De-Ethaniser làm việc
ở áp suất 29bar, nhiệt độ đỉnh tháp 14 oC, đáy tháp 109oC. Sản phẩm đáy của DeEthaniser chủ yếu chứa C3+ được đưa tới tháp ổn định Stabiliser (làm việc ở áp
suất 11bar, nhiệt độ đỉnh tháp 55 oC, đáy tháp 134oC) để tách riêng condensate và
LPG (hay Bupro).
Dòng ra từ đỉnh tháp ổn định Stabilisier là hỗn hợp LPG (hay Bupro) được tiến
hành ngưng tụ hoàn toàn ở nhiệt độ 43oC qua hệ thống quạt làm mát bằng không khí
E-02, sau đó được đưa tới bình hồi lưu có dạng nằm ngang. Một phần Bupro được
bơm trở lại Tháp Stabiliser nhờ bơm. Phần LPG (Bupro) còn lại được gia nhiệt tới
60oC trong thiết bị gia nhiệt E-17 trước khi cấp cho Tháp Spliiter bằng chất lỏng
nóng từ đáy tháp Tháp Spliiter. Sản phẩm đáy của Tháp Spliiter chính là
condensate thương phẩm được đưa ra bồn chứa hoặc dẫn ra đường ống vận chuyển
về Kho Cảng Thị Vải.
Sản phẩm ra từ đỉnh tháp Tháp Spliiter là hơi Propan được ngưng tụ hoàn toàn
ở nhiệt 46oC trong thiết bị E-11 được lắp tại đỉnh của Tháp Spliiter có dạng làm
mát bằng không khí và được đưa tới thiết bị chứa hồi lưu nằm ngang. Sản phẩm
propan lỏng này được bơm ra bằng các máy bơm, một phần propan thương phẩm
được tách ra bằng thiết bị điều khiển mức và được dẫn tới V-21A. Phần còn lại đưa
trở lại tháp Tháp Spliiter như một dòng hồi lưu ngoài đỉnh tháp.
Tại đáy Tháp Spliiter, thiết bị trao đổi nhiệt E-10 được lắp đặt để cấp nhiệt đun
sôi lại băng dầu nóng tới nhiệt độ 97oC. Nhiệt độ của nó được điều khiển bởi van
đặt trên đường ống dẫn dầu nóng. Butan còn lại đưa ra bồn chứa hoặc đưa đến
KCTV sau khi giảm nhiệt độ đến 60 oC bằng thiết bị trao đổi nhiệt E-17 và đến

45oC nhờ thiết bị trao đổi nhiệt E-12.
Nhà máy có 5 tháp chính: tháp tách Ethane De-Ethaniser, Tháp ổn định
Stabiliser, Tháp Spliiter, Tháp Gas Stripper, Tháp Rectifier.
Trong tiểu luận này em xin trình bày về quá trình tự động hóa và điều khiển
tháp chưng Stabiliser (Tháp ổn định).

4


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

PHẦN II. TỰ ĐỘNG HÓA THÁP ỔN ĐỊNH STABITISER.
I. Điều khiển quá trình.
Điều khiển là quá trình tác động vào đối tượng công nghệ thông qua các cơ cấu
chấp hành nhằm đảm bảo các thông số công nghệ nằm trong giới hạn yêu cầu.

5


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

Hệ thống điều chỉnh tự động là thiết bị, mà hoạt động của nó phụ thuộc vào các
tác động bên ngoài. Khi có sự thay đổi tác động từ bên ngoài, hệ thống điều chỉnh
tự động sẽ đưa ra những phản ứng thích hợp để duy trì các thông số điều chỉnh.
I.1. Các khái niệm cơ bản trong điều khiển.
I.1.1. Đối tượng điều chỉnh (ĐTĐC) và thiết bị điều chỉnh (TBĐC)
Trong hệ thống điều khiển luôn tồn tại hai thành phần cơ bản là ĐTĐC và
TBĐC. ĐTĐC là một thiết bị công nghệ trong đó có một số thông số cần giữ cố
định hay thay đổi theo một chương trình mong muốn. Thông số công nghệ này
được gọi là đại lượng cần điều chỉnh. TBĐC là một hệ thống bao gồm các thiết bị

có khả năng tác động lên ĐTĐC nhằm đạt được mục đích điều khiển.
Ví dụ: mô hình khiển mức chất lỏng

H5.1.Mô hình điều khiển
mức chất lỏng

L
C

ĐTĐC là bình chứa, đại lượng điều chỉnh là mức chất lỏng, TBĐC bao gồm
bộ điều khiển LC và van đường ra.
Nói một cách tổng quát, TBĐC sẽ nhận tín hiệu từ sự thay đổi của đại lượng cần
điều chỉnh, từ đó đưa ra một tín hiệu đến cơ cấu chấp hành (ví dụ như van). Sự thay
đổi của cơ cấu chấp hành sẽ làm thay đổi biến cần điều chỉnh về giá trị mong muốn.
I.1.2. Giá trị đặt, biến điều khiển , tín hiệu điều khiển, nhiễu.
Giá trị đặt SP (Set Point) là giá trị mà quá trình điều khiển cần đạt tới. Đây là
giá trị mà người điều khiển mong muốn, là giá trị để cho quá trình công nghệ hoạt
động ổn định.
Biến điều khiển PV (Process Variable): chính là thông số cần điều chỉnh, PV
này có thể là nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…Mục đích chính của quá trình điều khiển
là đưa giá trị của PV bằng giá trị của SP hoặc thay đổi xung quanh giá trị của SP.
Tín hiệu điều khiển OP : là tín hiệu mà bộ điều khiển đưa tới cơ cấu chấp hành
để thực hiện quá trình điều khiển, tín hiệu này phụ thuộc vào SP và PV.
Nhiễu (Disturbance): là những quá trình không mong muốn tác động đến quá
trình công nghệ làm giá trị của PV sai khác so với SP. Quá trình điều khiển cũng
được coi là quá trình khử nhiễu. Tín hiệu nhiễu có nhiều dạng, phát sinh ra từ nhiều
nguồn và sẽ tác động lên nhiều thông số quá trình.
I.2. Đặc tính của tín hiệu điều khiển

6

Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

Ở đây, đề cập đến thiết bị điều khiển cho phương thức điều khiển theo sai lệch
(Feedback Control).
Như xét ở trên, điều khiển theo sai lệch là quá trình điều khiển mà phản ứng của
thiết bị điều khiển là phản ứng thụ động. Tín hiệu điều khiển OP được hình thành
nhờ sự sai lệch giữa PV và SP.
e(t) = SP – PV
khi đó OP(t) = f(e(t)).
Có 4 đạng phương trình của OP(t).
I.2.1. Dạng đóng mở (Digital On/Off)
Đây là dạng cổ điển nhất, nguyên lý hoạt động của chúng chỉ là đóng và mở khi
giá trị PV vượt qua một giá trị SP.
Khi đó xảy ra hai trường hợp
OP(t) = 0 nếu PV > SP và OP(t) = 100 % nếu PV < SP;
Cũng có thể thiết lập OP(t) = 0% nếu PV<SP và OP(t) = 100% nếu PV>SP
Điều khiển đóng mở tuy không phổ biến nhưng cũng là không thể thiếu và có
vai trò quan trọng, đặc biệt trong các ứng dụng start up, shutdown, an toàn nhà máy.

Tín hiệu dạng On-Off

I.2.2. Dạng tuyến tính (P- only)
Khác với dạng đóng mở, dạng tuyến tính sẽ bắt đầu giảm sự dao động của biến
điều khiển quá trình do tác động của nhiễu, khi đó OP của dạng này được định
nghĩa như sau:
OP(t) = OPss + Kpe(t). (1)

7

Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

OPss là giá trị mà tại đó e(t) = 0, tức là khi PV bằng SP. OP ss còn được gọi là OP
tĩnh.
Kp hệ số tuyến tính
Từ phương trình (1) thấy rằng giá trị e(t) bằng 0 khi OP(t) bằng OP ss, hoặc Kp vô
cùng lớn. Tuy nhiên Kp không thể lớn vô cùng vì K p quá lớn sẽ dẫn đến những dao
động mạnh làm quá trình hoạt động không bền vững.
Ưu điểm: Quá trình phản ứng với các tác động của biến nhiễu nhanh, nguyên lý
hoạt động đơn giản.
Nhược điểm: Do quá trình hoạt động là liên tục, luôn có sự tác động của các
biến nhiễu, nên OP không thể bằng OPss điều đó cũng có nghĩa rằng giá trị e(t) bao
giờ cũng khác 0. Khi đó tồn tại một khoảng giá trị giữa SP và PV, và được gọi
Steady State Error

Dạng tuyến tính
Chính vì nhược điểm trên mà tín hiệu điều khiển dạng tuyến tính chỉ phù hợp
khi sự sai lệch giữa PV và SP không quan trọng , có thể sai lệch ở mức cho phép.
I.2.3. Dạng tuyến tính tích phân PI ( Proportional Integral)
Để cải thiện tính sai lệch của dạng tuyến tính người ta đưa thêm vào phương
trình một số hạng tích phân, tăng khả năng khử nhiễu. Khi đó OP được xác định
như sau
OP (t ) = K p .e(t ) +

Kp
Ti

∫ e(t )dt

Mặc dù thành phần tích phân làm cho giá trị e(t) có thể đạt tới 0 nhưng nó lại
làm tăng tính dao động của tín hiệu điều khiển, đồng thời làm chậm sự phản ứng
của quá trình điều khiển tới đối tượng điều khiển.
Ti gọi là hằng số thời gian tích phân (integral time).

8


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

Ti có mối quan hệ tương hỗ với khả năng kích hoạt của hàm tích phân. Giảm T i
sẽ làm tăng thời gian phản ứng điều khiển quá trình, làm cho quá trình trở lên khó
bền vững, nếu tăng Ti sẽ làm giảm khả năng kích hoạt của hàm tích phân, giảm khả
năng ảnh hưởng của hàm tích phân tới OP. Do vậy phải chọn T i một cách phù hợp
với từng loại biến điều khiển. Đồng thời nên chọn lại giá trị K p thấp hơn trong
trường hợp có thêm thành phần tích phân.
Dạng PI là dạng tín hiệu điều khiển chính trong công nghệ hóa học vì nó vừa kết
hợp được tính hội tụ tới SP vừa có thời gian phản ứng đủ nhanh

Dạng tuyến tính – tích phân
I.2.4. Dạng tuyến tính – tích phân- vi phân (Proportional Integral
Derivative)
Đây là dạng đầy đủ của phương trình OP(t), khi đó phương trình có thêm thành
phần vi phân :
OP(t ) = K p .e(t ) +

Kp
de(t )
e(t )dt + K pTd

Ti ∫
dt

Td : hằng số vi phân
Thành phần vi phân thêm vào có tác dụng tăng tốc độ thay đổi của e(t) để tiến
tới 0, có nghĩa là thời gian hội tụ của quá trình điều khiển sẽ giảm
Tuy nhiên dạng điều khiển này không phù hợp với nguồn tín hiệu vào quá nhiễu
vì khi đó thành phần vi phân sẽ không có tác dụng với quá trình. Lúc đó dạng tín
hiệu PI sẽ phù hợp hơn.

9


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

Dạng tuyến tính – tích phân- vi phân
I.2.5. Lựa chọn các thông số điều khiển trong công nghệ hóa học
Việc lựa chọn các hằng số K p, Ti, Td là rất quan trọng, đây là ba tham số cơ bản
của bộ điều khiển, quyết định đến khả năng bền vững của mô hình, cũng như ảnh
hưởng đến khả năng phản ứng của hệ thống đối với các tác động nhiễu.
Trong công nghệ hóa học có một số thông số thường được điều khiển là: điều
khiển dòng (FIC), điều khiển áp suất (PIC), điều khiển mức chất lỏng (LIC) và điều
khiển nhiệt độ (TIC).
Bảng 6.1. Giá trị các hằng số Kp, Ti, Td
Biến điều khiển

Kp

Ti

Td

Nhiệt độ

1-10 (1)

2-10 (10)

0-5 (0)

Áp suất

2-10 (2)

2-10 (2)

ít sử dụng

2

ít sử dụng

ít sử dụng

Mức chất lỏng (dạng PI)

2-10 (2)

1-10 (10)

ít sử dụng

Lưu lượng

0,1-0,65
(0,1)

0,05-0,25 (0,2)

không sử dụng

Mức chất lỏng
(dạng P- only)

( ) là giá trị hay sử dụng trong nhiều trường hợp
Các tác động điều chỉnh chủ yếu của tháp chưng thường được chọn là lưu lượng
hơi V và lưu lượng hồi lưu N.
Các tác động nhiễu có thể thuộc nhóm kiểm tra được như lưu lượng vào đĩa tiếp
liệu F, nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong dịch vào, entanpi riêng phần của hơi cấp
nhiệt, lưu lượng nước làm lạnh cấp vào thiết bị ngưng tụ và nhiệt độ nước làm lạnh
cấp vào thiết bị ngưng tụ hoặc nhóm các tác động nhiễu không kiểm tra được.
Nhóm này gồm có nhiệt tổn thất vào môi trường xung quanh, sự thay đổi hiệu suất

10


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

của các đĩa, của thiết bị truyền nhiệt và của các thiết bị khác. Tuy nhiên trong phần
lớn các trường hợp các tác động nhiễu này xuất hiện trong khoảng thời gian dài,

chính vì vậy mà khi nghiên cứu các chế độ không ổn định người ta thường bỏ qua.
Các tác động nhiễu thuộc nhóm kiểm tra được, tuỳ thuộc vào đối tượng cụ thể
được thể hiện bằng các kiểu khác nhau. Đặc trưng hơn cả trong số các tác động
nhiễu này là lưu lượng, nồng độ và nhiệt độ dung dịch vào đĩa tiếp liệu và vận tốc
dòng hơi đi trong tháp.
Các thông số điều khiển có thể chọn là nhiệt độ, nồng độ pha hơi và nồng độ pha
lỏng trong vùng kiểm tra, áp suất, nồng độ sản phẩm đỉnh và đáy, lưu lượng sản
phẩm đỉnh và sản phẩm đáy, nhiệt độ sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy, nhiệt độ
nước làm lạnh sau thiết bị ngưng tụ, mức chất lỏng trong tháp.
Nghiên cứu mối liên hệ của các thông số trong tháp được tiến hành trên cơ sơ
phân tích các tính chất tĩnh học và động học của chúng.
Mục đích nghiên cứu các đặc tính tĩnh học thể hiện trong việc tìm ra mối liên hệ
giữa các thông số của quá trình ở các chế độ khác nhau và xác định miền biến đổi
cho phép của các thông số đảm bảo nhận được sản phẩm với chất lượng cho trước.
II. Tự động hóa đo và điều khiển quá trình công nghệ tách trong tháp ổn
định Stabitiser.
1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động, điều kiện làm việc của tháp ổn định.
Tháp chưng cất Stabitiser làm việc ở áp suất 11 bar nhằm mục đích thực hiện
quá trình phân tách giữa các cấu tử C4 và C5 của dòng lỏng từ V-15 tới để tạo ra hai
loại sản phẩm riêng biệt : LPG (Bupro) và Condensate (C 5+). LPG ra khỏi đỉnh tháp
(ở trạng thái điểm sương) được làm lạnh bằng không khí bởi giàn quạt E-02 để
ngưng tụ thành lỏng (trạng thái điểm sôi) tại V-02. Sau đó một phần LPG sẽ được
bơm hồi lưu lại tháp nhằm tăng độ tinh cất của tháp, một phần khác được bơm tới
V-21A/B/C, kho cảng Thị Vải hay tới tháp C-03 để tách riêng Propan và Butan.
Tỷ lệ giữa phần hồi lưu (FI-1501) và phần sản phẩm đỉnh tháp (FI-1601) được
gọi là chỉ số hồi lưu (reflux ratio). Chỉ số này càng lớn thì mức độ phân tách càng
cao nhưng tổn thất năng lượng để gia nhiệt đáy tháp và làm lạnh đỉnh tháp càng lớn.
Ở đây, ta không cần thiết phải đảm bảo độ tách quá cao mà mục đích là cần tối ưu
lượng LPG thu được, vì vậy từ thực tế vận hành và tính toán mô phỏng thì chỉ số
hồi lưu tối ưu nên vào khoảng 0.5 - 0.6 (không nên nhỏ hơn 0.4)

Tháp ổn định Stabitiser hoạt động ở áp suất 11Bar và được điều chỉnh bằng hệ
thống quạt làm lạnh, van bypass PV-1501A và van điều áp PV-1501B. Tháp
Stabitiser gồm 30 đĩa có đường kính là 2.140mm. Dòng nhập liệu đi vào đĩa thứ
10. Bình chứa V-05 ở đỉnh tháp, và thiết bị gia nhiệt đáy tháp Reboiler E-03. Trong

11


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

tháp Stabitiser LPG (propane và butane) được tách ra từ dòng condensate vào. Hơi
LPG ở đỉnh tháp Stabitiser được ngưng tụ hoàn tòan ở 43°C trong bình ngưng (E02, stabilizer Condensate) và được chuyển đến bình thu hồi (V-02, Stabilizer Reflux
Accumlator), bình V-02 là một bình nằm ngang có đường kính là 2.200mm và dài
7.000mm, LGP từ bình chứa V-02 được các bơm (P-01A/B) với tốc độ là 180m3/h,
chạy bằng động cơ có công suất 75kw, bơm lên ở áp suất khoảng 17Bar. Một phần
dòng LPG này được cho hồi lưu trở lại tháp để đảm bảo độ tinh khiết của sản phẩm,
phần LPG thương phẩm đi vào đường ống xuống kho chứa Thị Vải. Mức chất lỏng
trong V-02 được điều chỉnh thông qua van FV-1601.
Thiết bị gia nhiệt cho đáy tháp E-03 được lắp đặt ở đáy của tháp Stabitiser để
cung cấp nhiệt cho tháp nhiệt độ được điều khiển bởi TV-1523 được lắp đặt trên
đường ống dẫn dầu nóng. Phần condensate từ đáy tháp thông qua thiết bị điều chỉnh
mức (LICA-1501) đi vào bồn chứa Condensate (TK-21, Condensate Day Tank) có
thể tích là 2.000m3 hoặc đường ống dẫn condensate sau khi được làm lạnh xuống
60oC trong thiết bị trao đổi nhiệt E-04, Condensate Cross Exchanger nhờ dòng lạnh
đi ra từ đáy tháp C-04 và tiếp tục được làm lạnh xuống 45°C trong ở thiết bị trao đổi
nhiệt bằng không khí E-09.
2. Tự động hóa đo và điều khiển.
2.1. Các biến điều khiển và nhiễu của quá trình.

- Biến vào: lưu lượng dòng lỏng “F” đi ra từ đáy tháp C-01 , ;lưu lượng hồi lưu

hơi “H” , lưu lượng hồi lưu lỏng “L”
- Biến ra cần điều khiển : lưu lượng dòng hỗn hợp LPG (Bupro) đi ra “S , xS”
từ đỉnh tháp; lưu lượng dòng ra “B, xB” đi ra từ đáy tháp.

12


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

- Nhiễu quá trình : nhiệt độ TF , thành phần zF , và tỷ lệ hơi VF của nguyên liệu
vào

2.2. Lắp đặt các thiết bị đo và điều khiển.

Hình 5. Sơ đồ công nghệ tháp ổn định Stabtliser
Bộ đo chênh áp PDIA-1521, Pressure Differential Transmitter được lắp đặt để
phát hiện sự chênh áp ở trong tháp do sự tạo bọt. Đồng thời cảnh báo sai lệch áp
suất trong tháp. Khi có sai lệch thiết bị tự động cảnh báo để giúp cho người điều
khiển có bước xử lý tiếp theo.

13


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

TI – Thiết bị đo và chỉ thị nhiệt độ
Ba thiết bị chỉ thị nhiệt độ được lắp đặt trên các đĩa thứ 9, 10, 30 của tháp C-02
có mục đích thông báo nhiệt độ trong tháp, đĩa nạp liệu..
LICA-1501 - Thiết bị đo, chỉ thị và cảnh báo mức trong thiết bị gia nhiệt E 03
thông qua cơ cấu chấp hành là van FV-101.

PDIA-1521 - Thiết bị hiển thị, cảnh báo sai lệch áp suất trong tháp, k
PC - Thiết bị điều chỉnh áp suất dòng ra thông qua cơ cấu chấp hành là van FV
-1601. Dựa vào độ mở van FV-1601, có thể điều chỉnh được áp suất dòng ra
đúng như áp suất mong muốn.
LC - Thiết bị điều chỉnh mức trong bình V02 thông qua cơ cấu chấp hành van
FV-102. Khi mức trong bình lớn hơn giá trị đặt, van FV-102 mở để thu dòng sản
phẩm đến khi SP bằng PV.

KẾT LUẬN

14


Tự động hóa tháp chưng trong sản xuất LPG

Tự động hóa quá trình công nghệ đã mang lại nhiều lợi ích đáng kể, hạn chế
được lao động chân tay, tăng năng suất sản xuất.
Sau thời gian tìm hiểu và làm tiểu luận em đã phần nào hiểu được cách lập một
bộ điều khiển tự động, vị trí lắp cũng như biết được cần điều chỉnh thông số của quá
trình công nghệ và cách đưa ra biện pháp xử lí khi có sự cố. Đồng thời nắm được
nguyên lý đo của các mạch điều khiển tự động, và cách gá lắp của các cảm biến để
cho sai số phép đo là tối thiểu.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế, đồng thời cũng không được tiếp xúc trực
tiếp với các thiết bị nên tiểu luận của em không tránh khỏi còn nhiều thiếu xót. Em
rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của thầy giáo.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

15