Tổng quan về các kỹ thuật tối ưu các quá trình hóa học

Trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu
Khoa Công nghệ Kỹ thuật Hóa học

Môn học:
TỐI ƯU HÓA CÁC QUÁ TRÌNH
TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BR‐VT, 9‐2013


Chương 2 
Tổng quan về các kỹ thuật tối ưu
các quá trình hóa học

BR‐VT, 9‐2013


Nội dung
• Phân tích chuỗi chi phí sản xuất
• Đối tượng áp dụng của kỹ thuật tối ưu
• Các kỹ thuật tối ưu trong công nghiệp


Phân tích chuỗi chi phí sản suất
• Nhà máy lọc dầu
• Nhà máy hóa dầu
• Nhà máy sản xuất ethnol từ sắn lát


Phân tích chi phí của nhà máy lọc dầu

Chi phí sản xuất
Chi phí dầu thô
Chi phí năng lượng
Chi phí nhân công
Chi phí xúc tác

Thuế thu nhập doanh
nghiệp
Chi phí quản lý
Chi phí hóa chất
Chi phí nước

NHÀ MÁY LỌC 
DẦU

Tiền bán sản phẩm

Chi phí tồn chứa
Chi phí thuê đất
Chi phí mua sản phẩm
Chi phí môi trường


Đường đi của dầu thô vào nhà máy lọc dầu
FPSO

Tanker

Loading system

Storage

Refinery


Đường đi của sản phẩm ra khỏi nhà máy lọc
dầu
Tank car

Refinery

Product 
storage

Jetty

Tanker

End user


Phân tích chi phí của nhà máy Đạm
Chi phí sản xuất
Chi phí nguyên liệu
Chi phí năng lượng
Chi phí nhân công

NHÀ MÁY ĐẠM

Tiền bán sản phẩm

Chi phí xúc tác

Thuế thu nhập doanh
nghiệp
Chi phí quản lý
Chi phí hóa chất
Chi phí nước

Chi phí tồn chứa
Chi phí thuê đất
Chi phí môi trường


Phân tích chi phí của nhà máy Cồn
Chi phí sản xuất
Chi phí nguyên liệu
Chi phí nước
Chi phí nhân công

NHÀ MÁY CỒN

Tiền bán sản phẩm

Chi phí chất biến tính

Thuế thu nhập doanh
nghiệp
Chi phí quản lý
Chi phí hóa chất

Chi phí nấm men

Chi phí tồn chứa
Chi phí thuê đất
Chi phí môi trường


Đối tượng áp dụng kỹ thuật tối ưu
• Nhà máy sản xuất hóa chất
• Nhà máy nhiên liệu sinh học
• Nhà máy lọc dầu
• Nhà máy chế biến khí
• Nhà máy hóa dầu
• Nhà máy nhiệt điện


Kỹ thuật tối ưu trong công nghiệp
• Kỹ thuật phân tích Input/Output
• Kỹ thuật phân tích Pinch
• Kỹ thuật phân tích Exergy
• Quy hoạch tuyến tính
• …… 


Chương 3 
Phương pháp phân tích Pinch

BR‐VT, 9‐2013

Khái niệm và ứng dụng của Pinch
• Khái niệm: Pinch là kỹ thuật phân tích hệ thống nhằm tiết kiệm năng
lượng sử dụng trong quá trình. Bản chất của quá trình là đưa ra
được mục tiêu mong muốn đạt được.
• Cơ sở xây dựng phương pháp: Cân bằng vật chất và năng lượng. 
• Phân loại kỹ thuật Pinch:
• Pinch nước
• Pinch hydro
• Pinch analysis 


Khái niệm và ứng dụng của Pinch
• Ví dụ:

Truyền thống

Số TB TĐN: 6
Nhiệt cấp: 1722 kW
Nhiệt làm nguội: 654 kW


Khái niệm và ứng dụng của Pinch
• Ví dụ:

Pinch

Số TB TĐN: 4
Nhiệt cấp: 1068 kW
Nhiệt làm nguội: 0 kW

Lịch sử Pinch
• Linhoff March and Flower của trường đại học ETH Zurich và LEED;
• ICI ứng dụng lần đầu vào tối ưu xưởng chưng cất khí quyển dầu thô và
sau đó áp dụng cho các nhà máy khác với mức tiết kiệm trung bình là
30%;
• BASF ứng dụng Pinch và ghi nhận mức tiết kiệm là 25%.


Một số kết quả đạt được khi áp dụng kỹ thuật
Pinch
Lọc hóa dầu

Luyện thép

Mục tiêu
Năng lượng tiêu thụ
Lượng nước tiêu thụ
Lượng H2 tiêu thụ

Công nghiệp giấy

Hóa học

Tiết kiệm
10 – 35%
25 – 40%
≈ 20%

Đối tượng và điều kiện áp dụng kỹ thuật Pinch
• Các quá trình có nhiều hơn một dòng nguội và nóng;
• Quá trình phải có tác nhân gia nhiệt và làm nguội.


Chương 4
Nhập môn phương pháp phân
tích Pinch

BR‐VT, 9‐2013


Giản đồ nhiệt độ - enthalpy


Giản đồ nhiệt độ - enthalpy


Cơ bản về truyền nhiệt
• Trao đổi nhiệt cùng chiều:


Cơ bản về truyền nhiệt
• Trao đổi nhiệt ngược chiều:


Cơ bản về truyền nhiệt
• Trao đổi nhiệt hỗn hợp:

Cơ bản về truyền nhiệt
• Nhiệt trao đổi:
Q = U*A*(Fn* LMTD) = U*A*LMTDe
• Fn thông thường ≥ 0,75
LMTD = (TH - TC)/Ln(TH/ TC)