Tiểu luận Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học Tự động hóa trong quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU............................................... Error: Reference source not found
Chương 1 Mô tả quá trình công nghệ.........................................................3
1.1 Giới thiệu quá trình sấy khí.......................................................................3
1.1.1 Mục đích của quá trình sấy khí..............................................................3
1.1.2 Phương pháp sấy khô khí.......................................................................3
1.1.3 Nguyên tắc của quá trình sấy khô khí....................................................3
1.2 Nguyên liệu và dung môi cho quá trình hấp thụ.....................................4
1.2.1 Nguyên liệu............................................................................................4
1.2.2 Dung môi hấp thụ...................................................................................4
1.2.3 Thiết bị...................................................................................................5
1.3 Sơ đồ công nghệ sấy khí bằng phương pháp hấp thụ với sự tái sinh chân
không ..............................................................................................................6
1.3.1 Sơ đồ công nghệ.....................................................................................6
1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ hấp thụ hơi nước.............................7
1.3.3 Các thông số của quá trình.....................................................................8
Chương 2 Phân tích quá trình công nghệ với tư cách là đối tượng tự
động điều chỉnh............................................................................................10
2.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động...............................................10
2.1.1 Sơ đồ thông số của quá trình hấp thụ khí ẩm.......................................10
2.1.2 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động............................................11
2.2 Phân tích mối quan hệ tương quan giữa các thông số điều chỉnh với các
tác động điều chỉnh để đưa ra tác động điều chỉnh phù hợp.........................12
2.2.1 Nhiệt độ................................................................................................12
2.2.2 Áp suất..................................................................................................13
2.2.3 Lưu lượng.............................................................................................13
2.2.4 Mức chất lỏng.......................................................................................14
Chương 3 Thiết lập hệ thống tự động điều khiển quá trình sấy khí bằng

glycol.............................................................................................................15
3.1 Thiết lập sơ đồ chức năng đo và điều khiển tự động...............................15
3.1.1 Đo và điều khiển nhiệt độ....................................................................15
3.1.2 Đo và điều khiển áp suất......................................................................17
3.1.3 Đo và điều chỉnh mức chất lỏng...........................................................19
3.1.4 Đo và điều chỉnh lưu lượng..................................................................20

1


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ nguyên tắc công nghệ sấy hấp thụ khí với sự tái sinh chân
không glycol..................................................................................................o6
Hình 2.1 Sơ đồ thông số của quá trình hấp thụ khí ẩm.................................10
Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động......................................11
Hình 3.1 Sơ đồ chức năng đo và điều khiển nhiệt độ của tháp hấp thụ........15
Hình 3.2 Sơ đồ đo và điều khiển nhiệt độ ở đáy tháp tái sinh glycol............16
Hình 3.3 Sơ đồ đo và điều khiển áp suất ở tháp hấp thụ...............................17
Hình 3.4 Sơ đồ đo và điều khiển áp suất ở tháp tái sinh...............................18
Hính 3.5 Sơ đồ đo và điều khiển mức chất lỏng ở tháp hấp thụ...................19
Hình 3.6 Sơ đồ đo và diều khiển lưu lượng..................................................20
Hình 3.7 Sơ đồ chức năng đo và điều khiển tụ động cho oàn bộ dây chuyền
công nghệ sấy khí bằng phương pháp hấp thụ..............................................21

2


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

MỞ ĐẦU

Khí tự nhiên và khí dầu mỏ là các sản phẩm có nhiều ứng dụng trong
công nghiệp và đời sống, nó là nguồn nguyên liệu ban đầu cho các quá trình
sản xuất LPG, CNG, các sản phẩm hóa dầu … Khí khai thác lên bao giờ
cũng chứa một lượng ẩm nhất định, vì vậy mà khâu tách ẩm chuẩn bị trước
khi đưa khí vào các quá trình sản xuất khác là rất quan trọng. Trong quá
trình này để tạo ra được khí khô thì phải đảm bảo được nồng độ dung môi
hấp thụ, vì vậy mà phải lắp bộ điều chỉnh tự động để theo dõi khi nồng độ
của dung môi không đảm bảo.
Trong tiểu luận này em tìm hiểu về “ Tự động hóa trong quá
trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ”.
Tuy nhiên vì công nghệ này em chưa được tiếp xúc trực tiếp với thiết
bi - dây chuyền công nghệ, kiến thức về tự động hóa chưa chuyên sâu nên
trong quá trình làm về phần thiết lập hệ thống tự động điều khiển cho quá
trình, do vậy nên có những sai xót- Kính mong Thầy hướng dẫn, giúp đỡ để
em được hiểu kỹ hơn, hoàn thiện kiến thức của mình.

3


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

CHƯƠNG 1

MÔ TẢ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

1.1.Giới thiệu quá trình sấy khí:[2,3]
1.1.1 Mục đích quá trình sấy khí

Sấy khí là quá trình tách nước ra khỏi khí. Đây là quá trình rất quan
trọng vì khí tự nhiên và khí đồng hành khai thác từ lòng đất thường bão hoà
hơi nước. Vì vậy quá trình vận chuyển và chế biến khí hơi nước có thể bị
ngưng tụ tạo thành các tinh thể rắn (gọi là các tinh thể hydrat) chúng dễ bị
đóng cục chiếm các khoảng không trong ống hay thiết bị, phá vỡ điều kiện
làm việc bình thường đối với các dây chuyền khai thác, vận chuyển và chế
biến khí. Ngoài ra sự có mặt của hơi nước và các hợp chất chứa lưu
huỳnh( H2S và các chất CO2 …) sẽ là nguyên nhân thúc đẩy sự ăn mòn kim
loại, làm giảm tuổi thọ của thiết bị.
1.1.2 Phương pháp sấy khô khí
Có nhiều phương pháp khác nhau để sấy khí (ngăn ngừa sự hình thành
các hydrat): phương pháp hấp thụ, hấp phụ, ngưng tụ, sử dụng chất ức chế
với mục đích nhằm hạ nhiệt độ điểm sương theo nước thấp hơn nhiệt
độ cực tiểu mà tại đó khí được vận chuyển hay chế biến. Mặc dù có những
phương pháp đơn giản nhất là làm lạnh khí ẩm đến dưới nhiệt độ điểm
sương của hỗn hợp khí nhưng nếu chỉ làm lạnh không thì sẽ không đủ và
khó điều khiển quá trình. Hiện nay các phương pháp sử dụng phổ biến nhất
là hấp thụ và hấp phụ.
1.1.3.Nguyên tắc của quá trình sấy khí
Qúa trình hấp thụ dựa trên nguyên tắc của quá trình vật lý trong đó sử
dụng chất lỏng làm dung môi để hút ẩm nhờ sự khác nhau về áp suất riêng

4


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

của hơi nước trong khí và trong chất hấp phụ ( lượng ẩm trong hỗn hợp khí
giảm sao cho áp suất riêng phần của hơi nước nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà
của hydrat).

1.2. Nguyên liệu và dung môi cho quá trình hấp thụ:
1.2.1. Nguyên liệu:
Khí tự nhiên và khí đồng hành khai thác từ các mỏ khí hoặc mỏ dầu
có chứa một lượng ẩm.
1.2.2. Dung môi hấp thụ:
Dung môi sử dụng cho quá trình sấy khí thường dùng là etylen glycol
(EG), dietylen glycol (DEG), trietylen glycol (TEG)… là các rượu đa chức
hòa tan hoàn toàn trong nước với bất kì tỉ lệ nào, các dung dịch này không
ăn mòn, cho phép dùng kim loại rẻ tiền để chế tạo thiết bị.
Khả năng tách ẩm được đánh giá qua nồng độ của glycol, nồng độ của
glycol càng cao mức độ sấy khí càng cao (điểm sương càng thấp).
Ngoài ra còn phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, sự tiếp xúc giữa khí với
chất hấp thụ, khối lượng chất hấp thụ tuần hoàn và độ nhớt của nó. Nhiệt độ
giới hạn trên của quá trình sấy hấp thụ được xác định bằng sự tiêu hao cho
phép của glycol do bay hơi và trong thực tế nhiệt độ này vào khoảng 38 0C.
Còn giới hạn dưới phụ thuộc vào sự giảm khả năng hút ẩm của chất hấp thụ
gây ra do sự tăng độ nhớt của glycol. Nhiệt độ tiếp xúc cực tiểu đối với
glycol là vào khoảng 100C.
Trong số các yếu tố trên thì nồng độ glycol được xem là yếu tố ảnh
hưởng mạnh nhất đến điểm sương của khí. Mà nồng độ của glycol được xác
định bằng nhiệt độ tái sinh nó. Vấn đề lựa chọn nhiệt độ và áp suất tái sinh
rất quan trọng vì ở nhiệt độ và áp suất lựa chọn phải đảm bảo cho nồng độ
glycol cao (98-99% kl) mà không bị phân hủy. Quá trình tái sinh glycol chủ
yếu là dùng phương pháp chưng cất, ở áp suất khí quyển thực tế không thu
5


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

được dung dịch glycol cao hơn 97%kl và nếu chưng ở nhiệt độ cao 164,4 0C

đối với DEG, 206,70C đối với TEG thì một phần glycol sẽ bị phân huỷ
không đảm bảo chất lượng của dung môi hấp thụ. Do vậy glycol thường
được tái sinh bằng phương pháp chưng chân không.
Để thu được glycol với nồng độ lớn hơn 99%kl ngoài phương pháp
chưng chân không còn sử dụng phương pháp thổi khí (dùng khí sạch không
chứa xăng và các chất hữu cơ) mục đích làm giảm áp suất hơi nước trên bề
mặt dung dịch, do vậy sẽ thúc đẩy sự bốc hơi của nước từ dung dịch.
Nồng độ glycol còn có thể điều chế bằng phương pháp chưng đẳng
phí (các tác nhân đẳng phí sẽ kết hợp với nước tạo thành hỗn hợp đẳng phí).
Điểm sôi của tác nhân đẳng phí cần phải thấp hơn nhiệt độ phân huỷ của
glylcol. Thường sử dụng Benzen,Toluen hoặc Xylen để làm tác nhân đẳng
phí.
1.2.3. Thiết bị:
Thiết bị sử dụng trong quá trình hấp thụ thường là tháp đệm, khí ẩm đi
từ dưới lên tiếp xúc với dung môi glycol đi từ trên xuống, sự bố trí các lớp
đệm làm tăng khả năng và thời gian tiếp xúc, vì vậy mà khả năng hấp thụ
tăng lên.
Quá trình chưng để thu hồi glycol được tiến hành trong tháp chưng có
thể sử dụng các loại tháp khác nhau như tháp đĩa, thấp đệm, tháp mâm lỗ,…
Trong đó glycol bão hòa được đưa vào từ giữa tháp ở nhiệt độ sôi, sự tiếp
xúc của hai dòng lỏng hồi lưu và hơi lên từ đỉnh tháp tại các đĩa hoặc lớp
đệm làm cho quá trình truyền chất xảy ra. Kết quả là ta thu được glycol đậm
đặc ở đáy tháp với nồng độ đạt theo yêu cầu.

6


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

Thiết bị làm tháp, với khí ẩm trong thành phần nguyên liệu có thể

chứa một lượng khí H2S và CO2 ăn mòn thiết bị vì vậy vật liệu làm tháp hấp
thụ phải là thép không gỉ.
1.3.Sơ đồ công nghệ sấy khí bằng phương pháp hấp thụ với sự tái sinh
chân không:
1.3.1 Sơ đồ công nghệ

• Hình 1.1: Sơ đồ nguyên tắc công nghệ sấy hấp thụ khí với sự tái sinh
chân không glycol (Tác nhân sấy: TEG)
1.Thiết bị hấp thụ

I.Khí ẩm

2.Thiết bị thổi khí

II.Khí sau khi sấy

3.Thiết bị nhả hấp thụ

III.Dung dịch glylcol tái sinh
7


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

4.Bồn chứa chất lỏng ngưng tụ

IV.Glycol bão hoà nước

5.Thiết bị đun sôi đáy tháp

V.Hơi nước và khí

6.Thùng chứa glycol

VI.Hồi lưu

7.Bơm chân không

VII.Khí thổi

8. Bơm

VIII.Khí thải ra khí quyển

9.Thiết bị trao đổi nhiệt 1,2
10.Thiết bị làm lạnh
Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ:
Khí ẩm đi từ dưới của tháp hấp thụ 1, còn TEG đậm đặc được bơm
vào mâm trên cùng của tháp. Sự tiếp xúc giữa khí-lỏng xảy ra sự hấp thụ,
khí khô được lấy ra ở đỉnh tháp đưa đi sử dụng, phía dưới tháp đi ra là dung
dịch glycol(TEG) bão hoà hơi nước. Để tái sinh, dung dịch glycol được đun
nóng trong thiết bị trao đổi nhiệt 9 (đun nóng bằng nhiệt của dung dịch
glycol sau tái sinh), sau đó đi vào thiết bị thổi khí 2 để tách khí hydrocacbon
tan trong glycol. Tiếp theo sẽ đi qua thiết bị trao đổi nhiệt 9 và được bơm
đưa vào phần giữa của thiết bị nhả hấp 3 có áp suất 10-13 kPa được tạo ra
nhờ bơm chân không 7. Nhờ hơi nước trong thiết bị đun sôi đáy tháp 5 mà
nhiệt độ của phần đáy của thiết bị này được duy trì trong khoảng 190-204 0C.
Dưới những điều kiện này TEG sẽ bốc hơi và nồng độ của nó sẽ đạt đến
99,5% khối lượng.
Glycol tái sinh được lấy ra từ phía dưới của thiết bị nhả hấp bằng bơm

8, sau đó qua thiết bị trao đổi nhiệt 9 và được làm lạnh trong thiết bị 10 rồi
đi vào thùng chứa 6. Từ đây được bơm 8 đưa vào phía trên của tháp hấp thụ
1. Ở nhiệt độ của tháp hấp thụ 30 0C và nồng độ TEG 99 - 99,5% khối lượng
thì điểm sương của khí giảm từ -180C đến -250C.
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ hấp thụ hơi nước:

8


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

Để đặc trưng cho lượng hơi nước được hấp thụ trên lượng hơi nước có
trong khí ẩm, người ta đưa ra đại lượng hệ số tách hay còn gọi là hiệu quả
hấp thụ. Người ta nhận thấy rằng khi tăng nhiệt độ và giảm áp suất của quá
trình hấp thụ sẽ làm giảm hiệu quả hấp thụ. Còn khi tăng lưu lượng riêng
của dung môi sẽ làm tăng hiệu quả hấp thụ.
ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu quả hấp thụ là số đĩa lí thuyết của tháp hấp
thụ: Khi tăng số đĩa lí thuyết lên 6-8 đĩa (tương ứng với khoảng 30 đĩa thực)
thì lưu lượng riêng của dung môi sẽ giảm khi các điều kiện khác không đổi,
điều này dẫn đến việc giảm chi phí vận hành. Nhưng nếu số đĩa lí thuyết
tăng lên nữa thì ảnh hưởng của nó đến hiệu quả quá trình là không rõ rệt.
Hiệu quả hấp thụ còn phụ thuộc vào tỉ trọng và khối lượng phân tử của
dung môi; nếu tỉ trọng và khối lượng riêng của dung môi thay đổi, nhưng tỉ
số giữa chúng là không đổi thì hệ số hấp thụ cũng không đổi. Sử dụng dung
môi có khối lượng phân tử nhỏ sẽ làm tăng khả năng hấp thụ hơi nước, đồng
thời làm tăng hiệu quả của quá trình.
1.3.3. Các thông số của quá trình:
Ở các thiết bị công nghiệp, sự sấy khô khí đến điểm sương cân bằng là
không thực hiện được vì khí chỉ tiếp xúc với chất hấp thụ (glycol) có nồng
độ đã tính toán tại đĩa trên cùng, còn ở các mâm dưới nồng độ các glycol sẽ

giảm đi do sự hấp thụ nước. Do đó, trong các thiết bị công nghiệp, điểm
sương thực tế của khí sấy sẽ cao hơn từ 5 đến 11 0C so với điểm sương cân
bằng. Thông thường sự sấy khí bằng các glycol được thực hiện đến điểm
sương không thấp hơn –250C đến –300C. Muốn sấy triệt để hơn thì cần phải
dùng dung dịch glycol có nồng độ đậm đặc hơn. Khi đó, sẽ phát sinh thêm
khó khăn do có sự gia tăng sự tiêu hao glycol cùng với khí khô.
Nhiệt độ giới hạn trên của quá trình sấy hấp thụ được xác định bằng sự
tiêu hao cho phép do bay hơi và trong thực tế, nhiệt độ này vào khoảng
9


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

380C. Còn nhiệt độ giới hạn dưới phụ thuộc vào sự giảm khả năng hút ẩm
của chất hấp thụ gây ra bởi sự tăng độ nhớt của glycol. Nhiệt độ cực tiểu tiếp
xúc với glycol vào khoảng 100C.
Khi hàm lượng nước trong chất hấp thụ tăng thì ảnh hưởng của sự tiêu
hao chất hấp thụ đến độ hạ điểm sương sẽ giảm. ảnh hưởng của sự tiêu hao
chất hấp thụ đến mức độ sấy khí giảm khi đạt đến giá trị nhất định nào đó.
Nồng độ glycol là yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất đến điểm sương của khí. Khi
tăng nồng độ của glycol thì độ hạ điểm sương sẽ mạnh hơn so với tăng tiêu
hao tác nhân sấy.
Nồng độ glycol trong chất hấp thụ được xác định bằng nhiệt độ tái sinh
nó. ở nhiệt độ 164,40C, DEG bị phân huỷ một phần, còn ở 206,7 0C, TEG
cũng sẽ phân huỷ. Nếu tái sinh glycol ở áp suất khí quyển thì thực tế sẽ
không thu được dung dịch có nồng độ lớn hơn 97- 98% khối lượng, vì nhiệt
độ ở phía dưới thiết bị giải hấp lớn hơn các nhiệt độ nêu trên nên chúng sẽ bị
phân hủy. Do vậy, glycol thường được tái sinh trong chân không.
* Tại tháp hấp thụ 1:
- Nhiệt độ tiến hành: 200C.

- áp suất tiến hành: 2- 6 MPa.
- Lưu lượng riêng chất hấp thụ: 30- 35 lít TEG/1 kg nước.
- Nồng độ chất hấp thụ tái sinh: 99,0-99,5% kl (TEG).
- Điểm sương của khí: -180C đến -250C.
* Tại tháp giải hấp 5:
- Nhiệt độ đáy tháp giải hấp: 190- 2040C.
- áp suất tiến hành: 10- 13 kPa.

10


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ VỚI TƯ

CÁCH LÀ ĐỐI TƯỢNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH.
2.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động:
2.1.1 Sơ đồ thông số của quá trình hấp thụ khí ẩm:
w1
V

w2
L
G

H

W

Hình 2.1: Sơ đồ thông số của quá trình hấp thụ khí ẩm
Ở sơ đồ trên:
- Các tác động điều chỉnh : V , L, W , G.
- Các tác động nhiễu : w1.
- Các thông số đặc trưng của quá trình: w2 , H .
Trong đó:
V
: Thể tích khí ẩm đi vào tháp hấp thụ(m3/h).
L
: Lưu lượng chất hấp thụ (glycol) tái sinh (m3/h).
G
: Thể tích khí khô đi ra ở đỉnh tháp hấp thụ (m3/h).
W : Dung dịch glycol đã bão hoà hơi nước (m3/h).
w1 : Hàm ẩm của khí cần sấy khô (kg/m3).
w2 : Hàm ẩm của khí khô (kg/m3).
H : Mức chất lỏng trong tháp hấp thụ (m).

11


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động.
Z
ÐT

Y

CB

YPV

YSV

SS

BÐ

e

X
CCCH

µ

BÐK

N

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động
ĐT: Đối tượng tự động hóa; CB: Cảm biến; SS: So sánh; BĐ: Bộ đặt;
N: Nguồn; BĐK: Bộ điều khiển; CCCH: Cơ cấu chấp hành; X: Tác động
điều chỉnh; Y: Thông số điều chỉnh; Z: Các thông số nhiễu; Y PV: Giá trị thực
tế của thông số Y; YSV: Giá trị đặt của thông số Y.
Dưới tác động của nhiễu Z hoặc tác động đầu vào X thay đổi, làm cho
thông số công nghệ Y thay đổi, hay giá trị đo được Y PV thay đổi, dẫn đến giá
trị sai lệch ε thay đổi, kéo theo giá trị tác động điều chỉnh µ thay đổi, và do
đó thiết bị chấp hành sẽ đưa ra tác động điều chỉnh yếu tố đầu vào để bù vào
sai lệch làm cho thông số công nghệ Y trở lại bình thường.

Trong dây chuyền công nghệ sấy khí đã nêu ở chương 1 thì đối tượng
điều chỉnh tự động cần quan tâm là tháp hấp thụ 1 và tháp nhả hấp 3.
Yêu cầu điều khiển:
+ Đảm bảo các thông số kỹ thuật của quá trình như nhiệt độ, áp suất
để thu được sản phẩm mong muốn, với chất lượng đạt yêu cầu.
+ Đảm bảo tính an toàn cho quá trình sản xuất.
Các tác động điều chỉnh của tháp hấp thụ thường được dùng là lưu
lượng nguyên liệu, lượng dung môi hấp thụ, nhiệt độ tháp hấp thụ, còn đối
với tháp nhả hấp thụ là điều chỉnh áp suất và nhiệt độ của đáy tháp.
Các thông số nhiễu chủ yếu là chất lượng nguyên liệu khí ẩm, sự cố
đường ống dẫn liệu, sự cố ở thiết bị làm lạnh,…
Các thông số điều chỉnh có thể chọn là nhiệt độ tháp hấp thụ và tháp
nhả, áp suất trong thiết bị nhả hấp thụ, lưu lượng của dung môi, nguyên liệu.
12


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

2.2 Phân tích mối quan hệ tương quan giữa các thông số điều chỉnh với
các tác động điều chỉnh để đưa ra tác động điều chỉnh phù hợp
2.2.1.Nhiệt độ:
Đây là thông số quan trọng trong quá trình sấy khí đặc biệt là đối với
tháp nhả hấp thụ vì nó ảnh hưởng đến nồng độ của dung môi hấp thụ, ảnh
hưởng gián tiếp đến hiệu quả của quá trình sấy. Ở tháp hấp thụ nồng độ của
glycol bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của tháp. Nhiệt độ cao (> 38 0C) làm bay
hơi glycol, nhiệt độ thấp (< 100C) không đảm bảo khả năng hút ẩm của
glycol. Vì vậy ở thiết bị hấp thụ phải lắp độ đo nhiệt độ đặt ở thân tháp.
Để điều chỉnh nhiệt độ của tháp ta có thể lắp bộ điều chỉnh nhiệt độ
tác động lên độ đóng hoặc mở của van khi đưa dòng khí nóng hoặc nguội
vào tháp. Miền giá trị đặt để so sánh (Ysv) là 10-300C). Nếu giá trị thực đo

được thấp hơn ngưỡng dưới của giá trị đặt (Ysvd = 10 0C) thì phải đưa ra tác
động điều chỉnh mở van dẫn khí nóng vào để nâng nhiệt độ của tháp. Ngược
lại giá trị thực đo được cao hơn ngưỡng trên của giá trị đặt (Ysvd = 30 0C) thì
phải đưa ra tác động điều chỉnh độ mở của van dẫn khí lạnh để giảm nhiệt
độ của tháp xuống.
Ngoài ta dung dịch glycol bão hoà trước khi đưa vào tháp chưng cũng
phải đạt đến nhiệt độ cần thiết, để điều chỉnh nhiệt độ này ta tận dụng nhiệt
độ cao của dung dịch ở đáy tháp chưng bằng cách lắp bộ điều chỉnh nhiệt độ
với nguyên tắc cũng là thay đổi độ mở của van thu sản phẩm đáy tháp
chưng.
Trong quá trình tái sinh dung môi glycol thường sử dụng phương
pháp chưng, vì vậy mà nhiệt độ đáy tháp cần phải biết để đảm bảo glycol đạt
đến nồng độ cần mà không bị phân hủy. Vì vậy cần lắp bộ đo nhiệt độ ở đáy
tháp. Và để điều chỉnh nhiệt độ ta lắp độ điều chỉnh lưu lưọng dòng hơi
nóng vào để đun sôi đáy tháp bằng cách tác động lên độ mở của van.
13


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

2.2.2.Áp suất:
Đây cũng là thông số ảnh hưởng đến quá trình. Ở tháp hấp thụ tiến
hành ở áp suất 2 - 6MPa vì vậy mà ở thân thiết bị có lắp dụng cụ đo áp, và
để điều chỉnh áp suất ta còn lắp thêm bộ phận chỉnh áp suất (van xả áp).
Quan trọng hơn cả là áp suất ở thiết bị nhả hấp thụ, áp suất làm việc
của tháp là 10-13kPa (áp suất thấp) để tháp làm việc ở nhiệt độ thấp hơn vì
vậy cần lắp bộ đo áp suất đặt ở thân tháp. Để điều chỉnh được áp suất này ta
sử dụng bơm chân không với bộ điều chỉnh tự động. Khi áp suất tháp không
đảm bảo thì thực hiện tác động điều chỉnh lượng nước bổ sung cho bơm
chân không bằng cách thay đổi độ mở của van. Khí áp suất trong tháp cao

vượt giá trị ngưỡng trên của giá trị đặt điều đó có nghĩa là áp suất tháp cao
hơn cho phép, vì vậy phải hút bớt khí trong tháp ra bằng cách tác động vào
van để bổ sung thêm nước vào bơm hoặc xả ra ngoài.
2.2.3. Lưu lượng:
Để chỉnh lượng glycol tưới vào tháp ta sử dụng bộ điều chỉnh lưu
lượng điều chỉnh độ mở của van. Lượng glycol (mật độ) tưới vào tháp có
ảnh hưởng đến độ hạ điểm sương. Khi mật độ tưới tăng thì độ hạ điểm
sương của khí tăng, nhưng nếu quá cao ( > 45lít /kg nước) thì sự thay đổi
đến độ hạ điểm sương nhỏ. Trong công nghiệp thường tính toán mật độ tưới
nằm trong miền từ 10 - 35lít TEG /1kg nước lấy ra từ khí ẩm, đây cũng
chính là miền giá trị đặt để so sánh. Khi giá trị thực thấp hơn ngưỡng dưới
của giá trị đặt thì bộ điều khiển thực hiện tác động lên van (tăng độ mở của
van), còn khi giá trị thực đo được cao hơn ngưỡng trên của giá trị đặt thì bộ
điều khiển thực hiện tác động giảm độ mở của van.

14


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

2.2.4.Mức chất lỏng:
Quá trình hấp thụ dung môi nằm ở đáy tháp với một lượng nhất định
được đưa đi tái sinh bằng cách lắp bộ đo mức chất lỏng lắp ở phía dưới của
thiết bị điều chỉnh chế độ đóng, ngắt của van. Ngoài ra bộ phận này còn lắp
ở thiết bị tách hydrocacbon còn lẫn trong glycol trước khi được đưa vào tháp
chưng.
Ta biết rằng chế độ dòng chảy của chất lỏng có nhiều chế độ khác
nhau, và để cho quá trình hấp thụ xảy ra tốt thì dòng chất lỏng phải chảy ở
chế độ chảy dòng. Vì vậy để hạn chế dòng chảy xoáy ta lắp bộ điều chỉnh
mức này nhằm điều chỉnh chế độ dòng chảy của glycol, hạn chế chế độ chảy

xoáy bằng cách thay đổi độ mở của van để đảm bảo chất lỏng trong tháp
luôn đạt đến mức yêu cầu.
Từ việc tham khảo sơ đồ sấy khí bằng dung môi hấp thụ sau [ ..]. Dựa
trên lý thuyết về môn tụ động hóa và nguyên lý hoạt động sơ đồ công nghệ
sấy khí, thì em đã đưa ra phương án thiết kế hệ thống tự động hóa điều khiển
quá trình sấy khí bằng glycol.

15


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

16


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU
KHIỂN QUÁ TRÌNH SẤY KHÍ BẰNG GLYCOL
3.1.Thiết lập sơ đồ chức năng đo và điều khiển tự động:[4,]
3.1.1.Đo và điều khiển nhiệt độ:

Hình 3.1: Sơ đồ chức năng đo và điều khiển nhiệt độ của tháp hấp thụ
Khí cụ đo nhiệt độ được lắp tại tủ điều khiển thực hiện chức năng chỉ
thị nhiệt độ của tháp hấp thụ. Khí cụ đo sẽ đưa ra tác động điều chỉnh đóng
hoặc ngắt van dẫn khí nóng, khí lạnh đi vào để đảm bảo nhiệt độ của tháp
nằm trong khoảng nhiệt độ cho trước (giá trị đặt). Khi giá trị nhiệt độ nằm
đo được lớn hơn giá trị đặt (ε > 0) nghĩa là nhiệt độ trong tháp cao hơn nhiệt
độ cho phép khi đó bộ khí cụ đo này đưa ra tác động mở van dẫn khí lạnh và
đồng thời đóng van dẫn khí nóng. Ngược lại khi giá trị đo được nhỏ hơn giá

trị đặt (ε < 0) thì đóng van dẫn khí lạnh, đồng thời mở van dẫn khí nóng.
Nếu ε = 0 thì đóng cả hai van.

17


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

Cần chú ý thêm là khi nhiệt độ đo được nằm ngoài giá trị của ngưỡng
trên và ngưỡng dưới thì đưa ra còn phải đưa ra tác động cảnh báo để người
vận hành có biện pháp xử lý kịp thời.

Hình 3.2: Sơ đồ đo và điều khiển nhiệt độ ở đáy tháp tái sinh glycol
Để điều chỉnh nhiệt độ đáy tháp của thiết bị chưng chân không để tái
sinh glycol ta lắp bộ điều chỉnh tầng gồm hai bộ điều chỉnh tự động và một

18


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

thiết bị chấp hành. Ở đây bộ điều chỉnh chính là bộ TIC, còn bộ phận phụ là
FIC. Khi tín hiệu ra của bộ điều chỉnh chính là nhiệt độ sẽ tác động lên bộ
điều chỉnh phụ lưu lượng. Từ bộ điều chỉnh này thực hiện chức năng hiển thị
và đưa ra tác động điều chỉnh độ mở của van hơi vào thiết bị đun sôi đáy
tháp.
3.1.2.Đo và điều khiển áp suất:

PSV

Hình 3.3 : Sơ đồ đo và điều khiển áp suất ở tháp hấp thụ
Trong thiết bị hấp thụ để điều chỉnh áp suất ta lắp bộ đo và điều chỉnh
áp suất. Khi áp suất trong tháp hấp thụ vượt quá 5Mpa thì bộ điều chỉnh này
tác động lên van xả áp. Khi đó khí trong tháp sẽ giảm đi làm áp suất nhanh
chóng đạt yêu cầu bằng với giá trị đặt, ε = 0 bộ điều chỉnh đưa ra tác động
đóng van lại.

19


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

Hình 3.4: Sơ đồ đo và điều khiển áp suất ở tháp tái sinh
Việc điều chỉnh áp suất trong tháp tái sinh glycol rất quan trọng vì nó
ảnh hưởng rất lớn đến nồng độ và độ bền của glycol thu được ở đáy tháp.
Nếu thấp tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phân hủy của glycol mà vẫn
đảm bảo được nồng độ thì nên tiến hành chưng ở điều kiện áp suất chân
không. Để tạo ra áp suất chân không ta sẽ lắp bơm để hút khí ra từ đỉnh tháp
tái sinh, và để điều chỉnh được áp suất đạt yêu cầu ta lắp bộ điều chỉnh áp
suất ở đỉnh tháp thực hiện tác động vào van điều chỉnh dòng nước đưa vào
bơm chân không. Khi giá trị đo thấp hơn giá trị đặt (ε < 0) có nghĩa là áp
suất ở đỉnh tháp quá thấp khi đó thực hiện tác động lên đóng van nước. Còn
khi giá trị đo cao hơn giá trị đặt (ε > 0) thì ta tác động lên mở van nước.

20


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

3.1.3.Đo và điều chỉnh mức chất lỏng:

LC

Glycol bão hòa

V-5

Hình 3.5 : Sơ đồ đo và điều khiển mức chất lỏng ở tháp hấp thụ
Dòng chảy của glycol từ trên xuống dưới để đảm bảo cho hiệu quả
tiếp xúc giữa khí và lỏng thì phải điều chỉnh dòng chảy ở chế độ chảy dòng,
vì vậy ta lắp một bộ điều chỉnh mức chất lỏng tại chỗ, khi giá trị đo vượt
mức cho phép thì bộ điều chỉnh mức đưa ra tác động mở van.

21


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

3.1.4.Đo và điều chỉnh lưu lượng

FIC

Glycol bão hòa
V–6

Hình 3.6: Sơ đồ đo và điều khiển lưu lượng
Lưu lượng dòng glycol tưới vào tháp hấp thụ có ảnh hưởng đến độ hạ
điếm sương của dòng khí vì vậy mà ta lắp bộ khí cụ đo điều chỉnh lưu lượng
đặt tại tủ điều khiển. Khi giá trị đo lớn hơn giá trị đặt (ε > 0) có nghĩa là mật
độ tưới quá lớn nên thực hiện tác động giảm độ mở của van. Ngược lại khi

giá trị đo thấp hơn giá trị đặt (ε < 0) thì bộ điều khiển tác động tăng độ mở
của van.
Sau đây là sơ đồ đo và điều khiển tự động của toàn bộ dây chuyền sấy
khí

22


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

Hình 3.7: Sơ đồ chức năng đo và điều khiển tự động cho toàn bộ dây
chuyền công nghệ sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

23


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

KẾT LUẬN
Tự động hóa quá trình công nghệ đã mang lại nhiều lợi ích đáng kể,
qua thời gian tìm hiểu em rút ra một số kết luận sau:
+ 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.
+ Hiểu 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.
Ngoài ra với việc vân dụng mô hình mô phỏng vào để thực hiện tính
toán, thiết kế, do vậy khi thực hiện việc tìm hiểu sơ đồ này-em mong muốn
sẽ vân dụng phần mềm mô phỏng trong công nghệ hóa học như HYSIM,
HYSYS, HTFS… để vận dụng vào trong thiết kế sơ đồ.

24


Tự động hóa quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

25