Tiểu luận Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp chế biến khí đồng hành

Phần mở đầu
Nói đến sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật thì không thể không nói đến
sự tự động hóa. Việc ứng dụng rộng rãi tự động hóa vào các quá trình công
nghệ hóa, thực phẩm là một yếu tố quan trọng để thúc đẩy tiến bộ kỹ thuật
của ngành hóa chất và thực phẩm. Bởi tự động hóa là việc ứng dụng các
dụng cụ, các thiết bị, các máy điều khiển. Những phương tiện kỹ thuật này
cho phép thực hiện các quá trình công nghệ theo một chương trình đã được
tạo dựng, phù hợp với các tiêu chuẩn (điều kiện) cho trước, mà không cần sự
tham gia trực tiếp của con người. Do đó, tự động hóa giúp nâng cao năng
suất lao động, cho phép làm ra những sản phẩm chất lượng cao, ổn định, giá
thành thấp. Chính vì những lợi ích trên mà các nhà công nghệ luôn tìm mọi
cách để tự động hóa dây chuyền sản xuất của mình đến mức có thể.
Trong bài tiểu luận này em xin được trình bày: Tự động hoá trong quá
trình ngưng tụ nhiệt độ thấp chế biến khí đồng hành để nhận C ≥3 có chu trình
làm lạnh tổ hợp (chu trình làm lạnh ngoài bằng propan ,tiết lưu dòng chất
lỏng và tuabin giãn nở khí).
Khí đồng hành là hỗn hợp hydrocacbon C 1 – C5 là nguyên liệu để sản
xuất etan, propan và các hợp chất khác cho nhiều ngành kinh tế quốc dân. Vì
vậy mục đích của tiểu luận này :
 Giới thiệu về quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp chế biến khí
đồng hành để nhận C≥3 có chu trình làm lạnh tổ hợp (chu trình
làm lạnh ngoài bằng propan ,tiết lưu dòng chất lỏng và tuabin
giãn nở khí).
 Thiết lập sơ đồ chức năng đo và điều khiển quá trình
 Phân tích hoạt động của hệ điều chỉnh tự động


PHẦN I: MÔ TẢ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ
1.1. Giới thiệu quá trình ngưng tụ nhiệt dộ thấp.
1.1.1.Khái niệm quá trình ngưng tụ
Ngưng tụ là quá trình chuyển khí hoặc hơi sang trạng thái lỏng bằng

cách làm lạnh khí hoặc nén làm lạnh khí đồng thời.
Có hai phương pháp để tiến hành quá trình ngưng tụ :
 Quá trình ngưng tụ gián tiếp: (hay còn gọi là ngưng tụ bề mặt ) tức là
quá trình tiến hành trong thiết bị trao đổi nhiệt có tường ngăn cách
giữa khí và tác nhân làm lạnh đi ngược chiều nhau . Tác nhân làm
lạnh cho đi từ dưới lên để tránh dòng đối lưu tự nhiên cản trở quá
trình chuyển động của lưu thể. Khí đi từ trên xuống để chất lỏng
ngưng tụ chảy dọc xuống tự do và dễ dàng.
 Quá trình ngưng tụ trực tiếp (hay còn gọi là ngưng tụ hỗn hợp) Quá
trình này tiến hành bằng cách cho khí và tác nhân làm lạnh tiếp xúc
trực tiếp với nhau. Tác nhân làm lạnh được phun trực tiếp vào trong
khí sau đó ngưng tụ lại thành lỏng do vậy thiết bị ngưng tụ trực tiếp
thường không đặt giá trị phân chia cao . Nên chất lỏng ngưng tụ sẽ
trộn lẫn với tác nhân làm lạnh.
1.1.2.Đặc điểm của quá trình ngưng tụ
Quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp có thể được coi là quá trình làm
lạnh đẳng áp (nếu ta bỏ qua một vài tổn thất áp suất khi khí chuyển động
trong ống và thiết bị công nghệ) cho tới nhiệt độ tương ứng và áp suất đó
thì xuất hiện pha lỏng.
Khí đồng hành và khí tự nhiên là một hỗn hợp bao gồm nhiều cấu từ
do đó quá trình chuyển pha và các vùng tới hạn của chúng khác nhau nhiều
so với quá trình tương ứng với điểm đó là nhiệt độ và áp suất tới hạn. Khi


nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ tới hạn thì chất đó sẽ tồn tại ở trạng thái
một pha. Khi đó dù có thay đổi của bất kì tổ hợp các thông số nào thì cũng
không thể đưa chất đó về trạng thái hai pha được vì vậy muốn hóa lỏng khí
ta chỉ được phép tiến hành nhiêt độ tới hạn.
Điều này có nghĩa là quá trình hóa lỏng một phần hay toàn bộ khí
bằng phương pháp nén chỉ thực hiện được khi hạ nhiệt độ khí đó xuống dưới

nhiệt độ tới hạn.
1.1.3.Quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp trong chế biến khí đồng hành
Tiến hành chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ ở nhiệt độ thấp từ
-25 0 C ….- 35 0 C áp suất cao 3,0 – 4,0 Mpa. Đây được coi là phương pháp
có hiệu quả và kinh tế hơn cả để chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành.
Khí đồng hành từ xí nghiệp khai thác dầu được nén bằng máy nén khí
sau đó được làm lạnh và đưa vào thiết bị sấy khí để tách ẩm rồi được đưa
qua thiết bị trao đổi nhiệt và làm nguội sau đó khí được đưa đến thiết bị
ngưng tụ nhiệt độ thấp. Tại đó , khí được nén và làm lạnh tới nhiệt độ âm
cần thiết tiếp theo hỗn hợp khí được đưa sang bộ phân tách khí lúc này một
phần hydrocacbon đã ngưng tụ được tách ra.
Phần ngưng tụ (gọi là condesat) của bậc nén và làm lạnh.Khí đồng
hành được bơm từ thùng chứa qua bộ phận trao đổi nhiệt sang cột tách etan.
Tại đó phân đoạn chứa metan và etan được tách ra. Sau đó benzin lá phần
ngưng tụ đã tách metan và etan qua thiết bị trao đổi nhiệt vào bình chứa, từ
đó nó được đưa đị chế biến tiếp.
Phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp để tách bezin từ khí đồng hành là
phương pháp rất tốn kém, để thực hiện được cần có thiết bị làm lạnh phức
tạp. Tuy nhiên do sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, mà hiệu quả tách


benzin ra khỏi hỗn hợp khí khá cao, triệt để nên phương pháp này được ứng
dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến khí.
Sơ đồ công nghệ chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ
thấp có thể được phân loại theo số bậc tách, kiểu nguồn làm lạnh, cách đưa
sản phẩm ra. Theo số bậc tách ta có sơ đồ tách bậc 1, bậc 2, bậc 3, tại mỗi
bậc phải tháo pha lỏng ra. Theo kiểu nguồn lạnh có thể có chu trình làm lạnh
ngoiaf, chu trình làm lạnh trong , chu trình làm lạnh tổ hợp , trong đó nguồn
lạnh bao gồm cả chu trình làm lạnh ngoài và chu trình làm lạnh trong. Chu
trình làm lạnh ngoài không phụ thuộc vào sơ đồ công nghệ có tác nhân làm

lạnh đặc biệt. tùy thuộc vào dạng tác nhân làm lạnh mà chu trình làm lạnh có
thể được chia thành hai nhóm : nhóm có một tác nhân làm lạnh và nhóm có
nhiều tác nhân làm lạnh ( trong đó thường là hỗn hợp các hydrocacbon nhẹ).
Chu trình làm lạnh ngoài có ứng dụng hai hay nhiều tác nhân làm lạnh được
gọi là chu trình làm lạnh bậc thang.
Trong chu trình làm lạnh trong tác nhân làm lạnh chính là dòng khí
đưa vào chế biến. Chu trình làm lạnh trong có thể được chia làm hai nhóm:
 Nhóm thứ nhât kết hợp với sự tiết lưu dòng chất lỏng , một
phần lạnh nhận được do có sự tiết lưu condensate của bậc 1, và
2 hoặc tiết lưu phàn lỏng còn lại của tháp tách etan và tháp tách
metan
 Nhóm thứ hai có kết hợp với sự giãn nở khí . Một phần lạnh và
nhiệt độ thấp nhận được do quá trình giãn nở khí bằng tuabin.
Về nguyên tắc có thể sử dụng sơ đồ trong đó toàn bộ lượng lạnh cần thiết
cho quá trình nhận được do tiết lưu dòng lỏng condensate. Tuy nhiên swo đồ
có bộ phận tiết lưu trong trường hợp này là không kinh tế và phức tạp. Sử


dụng tuabin giãn nở khí làm nguồn nhiệt duy nhất chỉ có trong trương hợp
các khí được truyền dẫn với áp suất tương ứng
Trong hỗn hợp khí đồng hành có thành phần các hydrocacbon khác
nhau như:CH4, C2H6…Do vậy tương ứng sẽ có các nhiệt độ ngưng tụ khác
nhau, do đó quá trình làm lạnh sẽ xảy ra như sau:
+ Khi giảm nhiệt độ của hỗn hợp khí thì đến một lúc nào đó của hỗn hợp
khí sẽ bắt đầu ngưng tụ (tương ứng với áp suất riêng phần trong hỗn hợp
khí) lớn nhất. Nếu như các cấu tử được phân bố đều trong hỗn hợp ban đầu.
Thì các cấu tử có nhiệt độ ngưng tụ lớn nhất sẽ ngưng tụ đầu tiên. Khí
hydrocacbon có đăc điểm quan trọng là: chúng hòa tan trong các
hydrocacbon lỏng, do đó khi chuyển sang pha lỏng không chỉ có các cấu tử
khác có nhiệt độ tới hạn thấp hơn cả nhiệt độ của hỗn hợp tại thời điểm đó.

Ví dụ:
Hỗn hợp có 10% mol CH 4 có 90%mol C6H14 trong ống dẫn khí có thể
ngưng tụ hoàn toàn khi làm lạnh đến 10 oC với P = 2MPa. Mặc dù nhiệt độ
tới hạn của CH4 là Tc = -82,6oC. Nhưng khi có mặt propan nó vẫn chuyển
sang pha khí.
Trong quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp , quá trình làm lạnh khí chỉ diễn
ra tới khi đạt được mức độ ngưng tụ định mức của pha hơi (trong hỗn hợp
khí ban đầu) được xác định bằng mức độ tách cần thiết các cấu tử chủ yếu ra
khỏi hỗn hợp . Điều này đạt được nhờ nhiệt độ làm lạnh cuối cùng hoàn
toàn xác định ( tức phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp, áp suất của hệ).
Nhiệt độ này tạo được bằng cách cung cấp cho quá trình một lượng nhiệt
lạnh cần thiết.
Cùng một mức độ ngưng tụ ( của hỗn hợp khí ban đầu ) có thể đạt được
bằng những tổ hợp các giá trị nhiệt độ và áp suất khác nhau . Khi tăng áp


suất trong hệ tức là tăng áp suất riêng phần của từng cấu tử, mức độ ngưng
tụ nhiệt độ không đổi sẽ tăng lên và quá trình này cũng sẽ xảy ra tương tự
làm lạnh đẳng áp .
Mức độ ngưng tụ các hydrocacbon khi tiến hành trong quá trình đẳng
áp và trong quá trình đẳng nhiệt. Tuy nhiên, qúa trình ngưng tụ của hai
trường hợp này lại khác nhau. Cụ thể trường hợp đẳng nhiệt thì mức độ
ngưng tụ tăng nhưng sự phân tách các cấu tử hydrocacbon kém. Ngược lại
đối với quá trình đẳng áp.
Vậy: Việc lựa chọn các thông số tối ưu cho quá trình ngưng tụ nhiệt
độ thấp phụ thuộc vào thành phần ban đầu của hỗn hợp khí nguyên liệu, mức
độ phân tích cấu tử chính định trước là rất quan trọng.
1.1.4.Các thiết bị chính có trong qúa trình chế biến bằng phương pháp ngưng
tụ nhiệt độ thấp.
Nhìn chung sơ đồ công nghệ trong các quá trình chế biến khí theo

phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp rất đa dạng và phong phú. Theo mỗi
một phương pháp thì ta có các thiết bị khác nhau. Tuy nhiên , trên cơ bản thì
tất cả các quy trình đều có những cụm thiết bị chính như sau:
 Bộ phận lọc khí nó có tác dụng: để tách các giọt lỏng và những tạp
chất cơ học. Trước khi khí được đưa vào chế biến, thiết bị này hoạt
động theo nguyên tắc như: cơ học , hóa học hay điện trường.
 Thiết bị sấy khí và tách ẩm: ở thiết bị này có tác dụng tách lượng ẩm
có trong khí. Nguyên nhân hơi nước có thể bị ngưng tụ lại trong các
hệ thống thiết bị công nghệ chế biến khí sau này.Thiết bị này có thể
hoạt động theo nguyên tắc như: hấp thụ, hấp phụ…
 Hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt tuần hoàn: Thiết bị này có tác dụng
tận dụng được các nguồn nhiệt lạnh, nhiệt nóng của các dòng sản


phẩm. Thiết bị này có thể hoạt động theo: loại gián tiếp, trực tiếp hay
loại đệm.
 Thiết bị phân ly hỗn hợp hai pha. Dựa vào sự khác nhau về tỉ trọng
của các chất mà ta dễ dàng tách chúng ra được với nhau từ hỗn hợp
ban dầu.
 Tháp tách etan. Sử dụng chủ yếu là các tháp chưng luyện như tháp
đĩa chóp, tháp đệm…
Nếu như sơ đồ Ngưng tụ nhiệt độ thấp (NNT) được dùng với mục
đích thu được C2 và phân đoạn cao thì sau tháp khử metan ta có thêm tháp
tách etan (C2H6) thương phẩm. Trong sơ đồ NNT có cụm thiết bị gồm:
nguồn nhiệt lạnh, máy phân ly tạo nên một bậc phân ly.
1.1.5.Sơ đồ NNT hai bậc để nhận C≥3 có chu trình làm lạnh tổ hợp (chu trình
làm lạnh ngoài bằng propan ,tiết lưu dòng chất lỏng và tuabin giãn nở khí)


II

4.0 MPa

6

7

8

2.0 MPa

12

13

1.8 MPa,
-78°C

18

3.7 MPa,
-51°C

4.0 MPa

I
7

13
1

2

3

4

5

14

-51°C

4.0 MPa, -30°C
9

10

11

15

hoi
mu?c

16

17
nu?c
ngung

1.7 MPa, 20°C

69°C
III

1, 3,5 Bộ phận bay hơI propan; 2,4,9,14 Bộ phận trao đổi nhiệt; 6,8 Trao đổi
nhiệt không khí; 7,12 máy nén; 10,11 Tháp tách; 13 Tua bin giãn nở khí; 15
Bộ phận tiết lưư; 16 Tháp tách etan; 17 Bộ phận gia nhiệt; 18 Van xả khí
I. Khí nguyên liệu; II. Khí khô; III. Phân đoạn hydrocacbon nặng


Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ:
Khí nguyên liệu được nén đến 4,0MPa sau khi đã làm sạch khỏi
CO2và sấy bằng chất hấp phụ rắn, được đưa vào công đoạn ngưng tụ
nhiệt độ thấp . Một phần khí đi vào các thiết bị bay hơi 1,3,5 và các thiết
bị trao đổi nhiệt 2,4 tại đây khí được làm lạnh đến -30 oC, được trộn lẫn
với một phần khí đã được làm lạnh đến -30 oC nhiệt độ đó bằng
condensate từ tháp tách 10. Condensat từ tháp tách 10 được tiết lưu đến
áp suất 1,7 MPa và sau khi truyền lạnh có nhiệt độ 20 oC được dẫn tới
tháp tách etan 16.
Từ tháp tách 10 khí sau khi được làm lạnh bởi khí khô đi ra từ đỉnh
tháp tách etan 16 đạt nhiệt độ -51oC được dẫn vào tháp tách nhiệt độ thấp
11, tại đây khí được tách ra khỏi condensate và có nhiệt độ thấp 11 được
dẫn qua van tiết lưu 15, áp suất của khí giảm đến 18MPa, khi đó một
phần khí bị ngưng tụ, đựơc làm lạnh đến-78oC. Khí cùng với condensate
từ tuabin 13 được dẫn đến phần trên của tháp tách etan 16.
Phân đoạn chứa các hydrocacbon nặng đã tách etan từ đáy tháp
tách etan 16 có nhiệt độ 69 oC được dẫn đI chế biến tiếp. khí khô từ tháp
tách etan 16 sau khi truyền lạnh được nén trong máy nén 12 đến 2.0 Mpa

nhờ có năng lượng từ tuabin 13 và tiếp tục được nén đến áp suất 4,0Mpa
nhờ máy nén 7. Như vậy trong sơ đồ vừa xét trên, chu trình giãn nở khí
được kết hợp với chu trình làm lạnh bằng etan
Phạm vi ứng dụng của sơ đồ công nghệ: Với việc sử dụng tuôcbin
làm lạnh trong sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ tháp để chế biến khí và thu được
sản phẩm có phân đoạn từ C≥3 trở lên .Với hàm lượng C≥3 trong khí đồng
hành 300g/m 3và hệ số tách cấu tử chính 90% propan .


1.2.Phân tích quá trình công nghệ với tư cách là đối tượng tự động điều
chỉnh
 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: Giỏ trị
thực tế của thụng 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 ồ 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.
Yêu cầu điều khiển:
 Trong sơ đồ trên thí đối tượng tự động hoá cần quan tâm là tháp
tách etan – là nơi diễn ra quá trình tách khí khô (hàm lượng propan
50g/m3) ra khỏi hỗn hợp hydrocacbon nặng.
 Các thông số điều chỉnh trong quá trình là: lưu lượng dòng khí vào,
lưu lượng dòng lỏng hồi lưu tại đáy tháp, nhiệt độ trong tháp, và
áp suất trong tháp.
 Các thông số nhiễu chủ yếu là chất lượng nguyên liệu, sụ cố đường

ống thiết bị…


 Các tác động điều chỉnh của tháp tách chủ yếu là lưu lượng dòng
nguyên liệu, nhiệt độ tháp
Do vậy 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.
1.2.1.Nhiệt độ.
Nhiệt độ trong tháp là một thông số cực kì quan trọng nó quyết
định đến hiệu quả tách etan và chất lượng của sản phẩm. Tại tháp tách
etan 16 có 3 đầu vào với các nhiệt độ rất khác xa nhau vì vậy cần phải
kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ trong tháp.
 Condensat từ tháp tách 10 được tiết lưu đến áp suất 1.7 Mpa và sau
khi truyền lạnh có nhiệt độ 20 oC
 Condensat từ tháp tách 11 được tiết lưu đến áp suất 2.8 Mpa và sau
khi truyền lạnh có nhiệt độ -51 oC
 Khí cùng Condensat từ tuabin 13 có áp suất 1.8Mpa và nhiệt độ
-78 oC
Nhiệt độ trung bình ở đáy tháp khoảng 69 oC, ở trên đỉnh tháp -82
o

C như vậy 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 đưa dòng lưu chất để gia
nhiệt cho dòng hồi lưu đáy. Và tác động lên độ mở hoặc độ đóng của van
dẫn dòng propan ở các thiết bị bay hơi propan 1,3,5
Miền giá trị đặt để so sánh ở đoạn chưng (Ysv) là 60 0C - 75 0C.
Nếu giá trị thực đo được thấp hơn ngưỡng dưới của giá trị đặt (Ysvd =
600C) thì phải đưa ra tác động điều chỉnh mở van dẫn dòng lưu chất vào ở
thiết bị gia nhiệt 17 để gia nhiệt cho dòng hồi lưu đáy nâng nhiệt độ của

tháp. Ngược lại giá trị thực đo được cao hơn ngưỡng trên của giá trị đặt
(Ysvd = 750C) thì phải đưa ra tác động điều chỉnh độ mở của van dẫn
dòng lưu chất vào gia nhiệt cho dòng hồi lưu đáy để hạ nhiệt độ của tháp.


Miền giá trị đặt để so sánh ở đoạn luyện (Ysv) là -90 0C đến -70 oC.
Nếu giá trị thực đo được thấp hơn ngưỡng dưới của giá trị đặt (Ysvd =
-900C) thì phải đưa ra tác động điều chỉnh độ đóng van dẫn dòng propan
lỏng ở thiết bị bay hơI propan 1, 3, 5 nhằm cho nhiệt độ của dòng khí
đồng hành không giảm xuống quá thấp.
Ngược lại giá trị thực đo được cao hơn ngưỡng trên của giá trị đặt
(Ysvd = -70 oC) thỡ phải đưa ra tác động điều chỉnh độ mở của van dẫn
dòng propan lỏng ở thiết bị bay hơI propan 1, 3, 5 nhằm cho nhiệt độ của
dòng khí đồng hành giảm xuống đến nhiệt độ thích hợp.
1.2.2.Áp suất.
Tháp làm việc ở áp suất 1.6 – 1,2Mpa lớn hơn áp suất khí quyển vì
vậy việc theo dõi và điều chỉnh áp suất làm việc của tháp là hết sức quan
trọng nhằm đảm bảo hiệu quả của quá trình, an toàn cho thiết bị và người
vận hành tại tháp.
Để điều chỉnh áp suất này ta có thể lắp bộ điều chỉnh áp suất tác
động lên độ đóng hoặc mở của van thoát khí ở đỉnh tháp và để đảm bảo
an toàn tuyệt đối ta còn lắp thêm van xả áp. khí áp suất lớn hơn 1,6 Mpa
thì phải tác động lên độ mở của van thoát khí ở đỉnh tháp. Khi áp suất lớn
hơn 10 Mpa thì thực hiện cảnh báo và tác động điều chỉnh lên cả van xả
áp nhằm đưa áp của tháp chưng về vùng an toàn. Khi áp suất của tháp lại
thấp hơn 1,2 Mpa thì thực hiện tác động điều chỉnh lên độ mở của van
thoát khí ở đỉnh tháp để áp suất của tháp về vùng làm việc hiệu quả. Khi
áp suất tháp thấp hơn áp suất khí quyển (0.1Mp) thì đưa ra cảnh báo và
tác động điều chỉnh lên cả van xả áp nhằm đưa áp suất tháp về vùng an
toàn.

1.2.3. Lưu lượng.
Để đảm bảo mức độ tách etan tại tháp tách thì lưu lượng dòng hồi lưu ở
đỉnh tháp phải có giá trị thích hợp. điều này được thực hiện bởi bộ điều
chỉnh lưu lượng của dòng hồi lưu đỉnh phụ thuộc vào mức độ tách etan
của sản phẩm ra ở đỉnh.
1.2.4. Mức.
Sản phẩm lỏng ở đáy tháp được tháo ra liên tục nhờ bộ điều khiển mức
chất lỏng. Khi mức chất lỏng trong tháp lên cao thì sẽ đưa ra tác động
điều chỉnh lên độ mở của van tháo sản phẩm đáy của tháp chưng.
1.2.5. Lưu lượng
Một phần dòng nguyên liệu vào thiết bị trao dổi nhiệt số 9 sẽ được đo lưu
lượng dòng vào. Nếu nhiệt độ vào tháp 10 chưa đạt đến -30 0 C thì hệ
thống sẽ tự động điều chỉnh lưu lượng nguyên liệu dòng vào thiết bị 9 và
dòng sản phẩm đáy của thiết bị 10 tuần hoàn lại.


PHẦN II: THIẾT LẬP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
2.1 Thiết lập sơ đồ chức năng đo và điều khiển tự động
2.1.1.Đo và điều khiển nhiệt độ:

TT

TRC

17

FRC

FT

Hoi
nu?c

16

Nu?c
ngung
FIC

Khí cụ đo nhiệt độ được lắp tại tủ điều khiển thực hiện chức năng
chỉ thị nhiệt độ của tháp tách etan. Khí cụ đo sẽ đưa ra tác động điều
chỉnh độ mở của van dẫn dung dịch propan lỏng ở thiết bị bay hơi propan
1, 3, 5 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 (б > 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 rộng độ mở của van dẫn dũng propan. Ngược
lại khi giá trị đo được nhỏ hơn giá trị đặt (б < 0) thỡ ngược lại. Nếu б= 0
thì đóng van.
Để điều chỉnh nhiệt độ đáy tháp tách etan ta lắp bộ điều chỉnh tầng
gồm hai bộ điều chỉnh tự động và một thiết bị chấp hành. Ở đây bộ điều
chỉnh chính là bộ TRC, và bộ phận phụ là FRC. 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.Cần chú ý
thường là khi nhiệt độ đo được nằm ngoài giá trị của ngưỡng trên và

ngưỡng dưới thì đưa ra cũng phải đưa ra tác động cảnh báo để người vận
hành có biện pháp xử lý kịp thời.
2.1.2.Đo và điều khiển áp suất:

PRCA

PT

Van x¶
¸p

Trong thỏp tỏch etan để điều chỉnh áp suất ta lắp bộ đo và điều chỉnh áp
suất PIT và PCA . Khi áp suất trong tháp hấp thụ vượt quá 1,6 Mpa (б >
0) thỡ bộ điều chỉnh này tác động lên độ mở của van thoát khí ở đỉnh
tháp. Khi đó khí trong tháp sẽ giảm đi làm áp suất nhanh chóng đạt yêu
cầu bằng với giá trị đặt, Khi áp suất của tháp lại thấp hơn 1,2 Mpa (б < 0)
thì thực hiện tác động điều chỉnh lên độ mở của van thoát khí ở đỉnh tháp


đẻ áp suất của tháp về vùng làm việc hiệu quả, ồ = 0 bộ điều chỉnh đưa ra
tác động đóng van lại.
Ngoài ra khi ỏp suất lớn hơn 10 Mpa và thấp hơn áp suất khí quyển thỡ
cảnh bỏo, bảo vệ sự cố và có tác động an toàn lên hệ thống cụ thể là là độ
đóng mở của các van thoát khí sản phẩm đỉnh và van xả khí 18.
2.1.3.Đo và điều chỉnh mức chất lỏng

16
LT

LIC

Sản phẩm lỏng ở đáy tháp được tháo ra liên tục nhờ bộ điều khiển mức
chất lỏng LT và LIT. Khi mức chất lỏng trong tháp lên cao hơn giá trị đặt
(б > 0) thì sẽ đưa ra tác động điều chỉnh lên độ mở của van tháo sản
phẩm đáy của tháp chưng để cho benzin được đưa ra ngoài tránh sự phân
huỷ nhiệt và chiếm không gian tháp chưng. Khi mức chất lỏng trong tháp
thỏp thấp hơn giá trị đặt (б < 0) thì sẽ đưa ra tác động điều chỉnh lên độ
mở của van để lỏng trong tháp có một thời gian lưu nhất để tạo lưọng hơi
cho quỏ trỡnh chưng luyện.
2.1.4.Đo và điều chỉnh lưu lượng


QRC

FRC

FT

QT

Để đảm bảo mức độ tách etan tại tháp tách thì lưu lượng dòng hồi
lưu ở đỉnh tháp phải có giá trị thích hợp. điều này được thực hiện bởi bộ
điều chỉnh lưu lượng tầng gồm hai bộ điều chỉnh tự động và một thiết bị
chấp hành. Ở đây bộ điều chỉnh chính là bộ QIC, cũn bộ phận phụ là FIC.
Khi tớn hiệu ra của bộ điều chỉnh chính là nồng độ etan 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 dẫn dũng hồi lưu
đỉnh để thu được sản phẩm với mức độ tách etan theo yêu cầu.
 Sau đây là toàn bộ dây chuyền đo và điều khiển tự động của toàn
bộ dây chuyền NNT hai bậc để nhậncó C≥3 chu trình làm lạnh tổ

hợp (chu trình làm lạnh ngoàI bằng propan ,tiết lưu dòng chất lỏng
và tuabin giãn nở khí)


QRC

FRC

FT

II

4.0 MPa

6

7

8

2.0 MPa

12

PRCA

1.8 MPa,
-78°C

QT

13

PT

18

3.7 MPa,
-51°C

4.0 MPa

I

TIC

7

1

TIC

2

3

TIC

4

TIR

13
TT

5

14

TIR

-51°C

4.0 MPa, -30°C

TIR

TT

FRC

TT

17
FRC

10

11

16

15

nu?c
ngung

LT

9
FIR

FIRC

FIC
LIC

1.7 MPa, 20°C

PHẦN III: PHẦN KẾT LUẬN

69°C

FT


Qua quá trình làm bài tiểu luận: Tự động hoá quá trình chế biến khí bằng
phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp em có những kết luận sau:
 Đã thu đựơc những kiến thức tổng quan về quá trình tự động hoá
một dây chuyền sản suất.

 Việc tự động hoá một quá trình sản xuất đòi hỏi phải thật logic và
đơn giản nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
 Quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp khí đồng hành với sự không ổn
định của nồng độ nguyên liệu đầu vào đòi hỏi quá trình tự động
hoá phải theo dõi và điều chỉnh lưu lượng dòng vào, gia nhiệt đáy
tháp, thay đổi chỉ số R nhằm thu được sản phẩm với mức độ tách
etan theo yêu cầu.
 Quá trình tự động hoá đặc biệt khi nhà công nghệ áp dụng thích
hợp sẽ đưa ra những cảnh báo kịp thời nhằm bảo vệ thiết bị, tính
mạng và tài sản của nhà máy, của tổ chức sản xuất…