Chương 1 DKQT điều khiển các quá trình công nghệ

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

BÀI TẬP ỨNG DỤNG
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
(MÃ MÔN HỌC 602044 )

Đề tài:ĐIỀU KHIỂN CHƢNG CẤT THÁP MÂM XUYÊN
LỖ
CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Giảng viên hướng dẫn: GVC,TS.TRẦN VĂN NGŨ
Sinh viên thực hiện: HÀ GIA KIỆT
MSSV: 61602087
CHUYÊN NGÀNH: VẬT LIỆU HỮU CƠ
NHÓM : 01- 11

HỌC KỲ I – NĂM HỌC 2018-2019

1


LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn thầy Trần Văn Ngũ – giảng viên môn Kỹ Thuật
Phân Riêng đã giúp chúng em học thật tốt, cung cấp cho chúng em nhiều kiến thức thực tế
trong các quy trình sản xuất cũng như hoàn thành thật tốt Bài tập ứng dụng này.Thông
qua bài tập ứng dụng, em đã hiểu rõ hơn về các quy trì
nh sản xuất trong chuyên ngành,
các ứng dụng phân riêng trong thực tiễn vàtầm quan trọng của điều khiển quátrì
nh trong

sản xuất. Đây chính là món quà quý báu mà thầy tặng cho chúng em để để chuẩn bị bước
chân tiếp vào tương lai.Trong quá trình thực hiện bài tập ứng dụng, em đã cố gắng hoàn
thành bài tập ứng dụng của mình nhưng có thể vẫn còn nhiều thiếu sót.Mong thầy chỉ bảo
thêm cho em.
Em xin trân trọng cảm ơn.


LỜI MỞ ĐẦU
Môn điều khiển quátrình làmột trong những môn học của bộ môn HoáKỹ Thuật giúp
sinh viên hiểu rõvànắm vững các quátrì
nh điều khiển trong các quy trì
nh sản xuất thực
tế. Đặc biệt, thông qua Bài Tập Ứng Dụng của môn học giúp sinh viên hiểu được ứng
dụng thực tiễn của điều khiển quátrì
nh trong các ngành công nghệ thực phẩm, mỹ phẩm,
sản xuất hoáchất vàxử lýkhíthải… Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng được
các kiến thức đã được học vào giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong thực tiễn một cách
tổng quát. Đặc biệt, Điều khiển quátrì
nh làmột một quátrì
nh không thể thiếu trong trong
quy trì
nh sản xuất chuyên ngành vật liệu hữu cơ.
Điều khiển quátrình được ứng dụng rất nhiều trong các quỳ trì
nh sản xuất nhựa, cao su,
chất dẻo, …cũng như trong việc xử lýchất thải công nghiệp.

3


MỤC LỤC

I.Tổng quan ...................................................................................................................... 1
I.1 Giới thiệu ................................................................................................................ 1
I.2 Mục đích và chức năng điều khiển quátrì
nh ............................................................ 1
II. Ứng dụng điều khiển quátrình trong công nghệ hóa học .............................................. 2
II.1 Điều khiển thiết bị gia nhiệt hơi nước..................................................................... 2
II.2.1 Giới thiệu ........................................................................................................ 3
II.2.2 Lưu đồ điều khiển theo mẻ .............................................................................. 4
II.3 Điều khiển tự động quá trình cô đặc ....................................................................... 5
II.3.1 Quy trình công nghệ ........................................................................................ 5
II.4 Ứng dụng điều khiển tự động quá trình chưng cất .................................................. 6
II.4.1 Quy trình công nghệ ........................................................................................ 6
II.5 Ứng dụng điều khiển tự động quátrì
nh hấp thụ ...................................................... 7
II.6 Tổng quan về ứng dụng điều khiển qua trình trong các quá trình cơ học ................ 7
II.6.1 Tự động hóa bình ngưng, nước sử dụng một lần (không tuần hoàn) ................ 8
II.6.2 Tự động hóa quátrình khuấy trộn ................................................................... 9
II.7 Ứng dụng điều khiển quátrì
nh trong kỹ thuật xử lý môi trường ........................... 10
II.7.1 Hệ thống hấp thụ xử lýkhíthải ..................................................................... 10
II.7.2 Hệ thống sấy thùng quay xử lýkhíthải ......................................................... 11
III.Ứng dụng điều khiển quátrình trong chuyên ngành vật liệu hữu cơ ........................... 12
III.1 Điều khiển tự động cho thiết bị sấy hạt loại tầng sôi ........................................... 12
III.2 Điều khiển tự động phản ứng trùng hợp polymer .................................................... 13


I.Tổng quan
I.1 Giới thiệu
Trong nền công nghiệp hóa , hiện đại hóa đất nước, cóthể nói một trong những tiêu chí
để đánh giá sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia làmức độ tự động hóa trong các quá

trì
nh sản xuất mà trước hết đó là năng suất sản xuất vàchất lượng sản phảm làm ra. Sự
phát triển nhanh chóng của máy tính điện tử , công nghệ thông tin vànhững thành tựu
của lýthuyết điều khiển tự động đã làm cơ sở cho cho sự phát triển của tự động hóa. Ở
nước ta mặc dùlàmột nước chậm phát triển , nhưng những năm gần đây cùng với những
đòi hỏi từ sản

Hình I.1. Hệ thống quátrì
nh công nghệ cơ bản
xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thìviệc áp dụng tiến bộ khoa học kỹ
thuật vào sản xuất đã tạo ra các sản phẩm cóchất lượng chất xám cao.
Điều khiển quá trình được hiểu làựng dụng kỹ thuật điều khiển tự động trong điều khiển,
vận hành vàgiám sát các quátrình công nghệ, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu
qảu sản xuất và an toàn cho con người, máy móc và môi trường.
Trong thực tế thì điều khiển quá trình thường được xem như điều khiển các thông số như:
nhiệt độ (t0 ), áp suất (P), lưu lượng (F), mức (L), nồng độ (pH), định lượng vàthậm chí
cả điều khiển phản ứng v.v.
I.2 Mục đích và chức năng điều khiển quátrì
nh
Nhiệm vụ của điều khiển quá trình là đảm bảo điều kiện vận hành an toàn, hiệu quả và
kinh tế cho quátrình công nghệ. Trước khi tìm hiểu hoặc xây dựng một hệ thống điều
khiển quá trình, người kỹ sư phải làm rõcác mục đích đó. Việc đặt bài toán và đi xây
dựng một giải pháp điều khiển quátrì
nh bao giờ cũng bắt đầu với việc tiến hành phân
1


tí
ch vàcụ thể hóa các mục đích điều khiển. Phân tí
ch mục đích điều khiển là cơ sở quan

trọng cho việc đặt tả các chức năng cần thực hiện của hệ thống điều khiển quátrì
nh.
Toàn bộ các chức năng của một hệ thống điều khiển quátrì
nh cóthể phân loại vàsắp xếp
nhằm phục vụ năm mục đích cơ bản sau:
1.

2.

3.
4.

5.

Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định,trơn tru: Giữ cho hệ thống hoạt động ổn định tại
điểm làm việc cũng như chuyển chế độ một cách trơn tru, đảm bảo các điều kiện theo
yêu cầu của chế độ vận hành, kéo dài tuổi thọ máy móc,vận hành thuận tiện.
Đảm bảo năng suất vàchất lượng sản phẩm: Đảm bảo lưu lượng lưu lượng sản phẩm
theo kế hoạch sản xuất vàduy trìcác thong số lien quan đến chất lượng sản phẩm
trong phạm vi yêu cầu
Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn: Giảm thiểu các nguy cơ xảy ra sự cố cũng như
bảo vệ cho con người, máy móc và môi trường trong trường hợp xảy ra sự cố.
Bảo vệ môi trường: Giảm ônhiễm môi trường thông qua giảm nồng độ khíthải độc
hại, giảm lượng nước sử dụng và nước thải, hạn chế lượng bụi vàkhói, giảm tiêu thụ
nhiên liệu vànguyên liệu.
Nâng cao hiệu quả kinh tế: Đảm bảo năng suất vàchất lượng theo yêu cầu trong khi
chi giảm chi phínhân công, nguyên liệu vànhiên liệu, thí
ch ứng nhanh với yêu cầu
thay đổi thị trường.

II. Ứng dụng điều khiển quátrình trong công nghệ hóa học
Ta cóthể ứng dụng điều khiển quátrì
nh vào trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau. Dưới
đây ta sẽ nói qua một số ứng dụng vào các quy trì
nh công nghệ hay gặp như chưng cất,
hấp thụ,sấy,…
II.1 Điều khiển thiết bị gia nhiệt hơi nƣớc
Hì
nh 2 minh họa sách lược điều khiển cho thiết bị gia nhiệt hơi nước. Nhiệt độ của dòng
quá trình được thiết bị đo và chuyển khối TT ( teamperture tranmister) đưa tới bộ điều
khiển nhiệt độ TC ( temperature controller). Dựa vào sai lệch giữa giátrị đặt (SP) vànhiệt
độ đo được, bộ điều khiển đưa ra tín hiệu điều chỉnh độ mở van cấp hơi nước, qua đó điều

2


Hình II.1 Điều khiển phản hồi thiết bị gia nhiệt hơi nước.
chỉnh nhiệt độ ra. Nguyên lý điều khiển phản hồi được giải thích như sau. Giả sử vìmột lý
do giátrị đặt, vídụ do giátrị đặt hoặc lưu lượng dòng quá trình tăng lên, bộ điều khiển sẽ
đưa tín hiệu điều khiển để tăng lưu lượng hơi nước.
Tất nhiên , giátrị lưu lượng cần bùthêm sẽ được biểu diễn qua tí
n hiệu điều khiển đưa
xuống van. Nhiệt độ chênh lệch càng lớn, tí
n hiệu điều khiển cũng càng lớn, van điều
khiển mở càng nhiều và lưu lượng hơi nước sẽ càng được tăng cường. Chừng nào còn tồn
tại sai lệch điều khiển thì lưu lượng hơi nước còn đươc thay đổi. Nhờ vậ, sau một thời
gian nhiệt độ đầu ra T được đưa tới gần với giátrị đặt tsP.
II.2 Điều khiển tự động quátrình sấy
II.2.1 Giới thiệu
Sấy làquátrình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi bề mặt vật liệu. Quátrì

nh
này xảy ra khi áp suất hơi nước trên bề mặt vât liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi
nước trong môi trường. Trong công nghiệp, phương pháp sấy phổ biển làdùng không
khínóng hoặc khói lòlàm tác nhân sấy, truyền nhiệt cho vật sấy. Đồng thời vật sấy được
làm nóng vàbốc ẩm vào tác nhân sấy. Đây gọi làquátrì
nh

Hình II.2.1 Sơ đồ sấy đối lưu
Trong sơ đồ trên, ta xác định các biến quátrì
nh:
- Biến điều khiển : GH

- Biến cần điều khiển: Ti
- Biến nhiễu: Tof, Toc, Gkk

3


II.2.2 Lƣu đồ điều khiển theo mẻ
Nhiệt độ khíthải tại giai đoạn sấy ổn định (Toc) dễ dàng được xác định và được lưu
trong bộ nhớ. Từ đó có thể tính ra nhiệt độ kết thúc (Tof). Nhiệt độ khíthải (To) được đo
vàso sánh với nhiệt độ (Tof). Quátrì
nh sấy sẽ kết thúc tự động khi To = Tof

Hình II.2.2 Lưu đồ điều khiển tủ sấy theo mẻ

TT

Gkk

To

Calorife
GH

Ti
Hình II.2.3 Sơ đồ khối của Calorife

4


II.3 Điều khiển tự động quá trình cô đặc
Quá trình cô đặc làquátrình giảm hàm lượng dung môi trong dung dịch để thu được
dung dịch cónồng độ chất rắn cao như vậy cô đặc làquátrì
nh nâng cao nồng độ chất khô
của các sản phẩm bằng phương pháp bay hơi dung môi.
Các hệ thống cô đặc truyền thống được điều khiển theo kiểu vòng kín và là cách đơn giản
nhất để đạt được yêu cầu gọi là điều khiển được.

Hình II.3.1 Lưu đồ điều khiển quá trình cô đặc kiểu phản hồi
II.3.1 Quy trình công nghệ
Dung dịch từ bề mặt chứa nguyên liệu được bơm lên bồn cao vị. Từ bồn cao vị, dung
dịch chảy qua lưu lượng kế rồi đi vào thiết bị gia nhiệt do chênh lệch áp suất trong nồi cô
đặc vàáp suất khíquyển. Thiết bị gia nhiệt làthiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm, thân
hì
nh trụ, đặt đứng. Nguồn cấp nhiệt là hơi nước bão hòa đi phía ngoài ống. Dung dịch đi
từ dưới lên ở bên trong ống. Hơi nước bão hòa ngưng tụ trên bề mặt ngoài của ống vàcấp
nhiệt cho dung dịch đến nhiệt độ sôi. Dung dịch sau khi được gia nhiệt sẽ chảy vào thiết
bị cô đặc để thực hiện quátrình bốc hơi. Hơi nước ngưng tụ thành nước lỏng vàtheo ống
dẫn nước ngưng qua bẫy hơi chảy ra ngoài.

Hình II.3.2 Sơ đồ khối điều khiển cô đặc
5


II.4 Ứng dụng điều khiển tự động quá trình chƣng cất
Chưng cất làmột phương pháp tách dùng nhiệt để tách hỗn hợp đồng thể (dung dịch) của
các chất lỏng khác nhau. Quátrình hoạt động tháp chưng cất không ổn định, các dòng vật
chất vào, ra trong tháp cóthể biến động. Ta điều khiển cho quá trình đảm bảo chất lượng,
năng suất, an toàn, ổn định cho hệ thống. Ta cóthể điều khiển theo kiểu đơn biến và cũng
cóthể điều khiển da biến.

Hình II.4.1 Sơ đồ điều khiển hệ thống chưng cất
II.4.1 Quy trình công nghệ
Trên đĩa nhập liệu của tháp chung cất chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất
của tháp chảy xuống. Pha lỏng chuyển động trong phần cất từ trên xuống do dòng hồi lưu
từ đỉnh tháp. Dòng hồi lưu và dòng sản phẩm đỉnh là do pha hơi ở đỉnh ngưng tụ lại chứa
nhiều cấu tử dễ bay hơi. Trong tháp hơi đi từ dưới lên gặp phần lỏng đi từ trên xuống. Ở
đây có sự tiếp xúc pha giữa pha lỏng và pha hơi. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng
càng xuống dưới càng giảm nồng độ của các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ
nồi đun lôi cuốn các cấu tử dễ bay hơi. Một phần cấu tử dễ bay hơi chuyển từ pha lỏng
vào pha hơi vàmột phần khác chuyển từ hơi sang lỏng. Qúa trì
nh bốc hơi và ngưng tụ lặp
lại liên tục nhiều lần, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp cócấu tử nhiều nhất .
Hơi sản phẩm đỉnh đi bên ngoài ống được ngưng tụ sau đó đưa vào bình phân chia.
Tại bì
nh phân chia một phần sẽ được bơm hồi lưu về đỉnh tháp với tỉ số hồi lưu thích hợp
phần còn lại sẽ đưa qua thiết bị làm nguội. Sau đó được đưa vào bồn chứa sản phẩm đỉnh.
Một phần cấu tử cónhiệt độ sôi thấp được bốc hơi, còn lại cấu tử cónhiệt độ sôi cao
trong chất lỏng ngày càng tăng. Do đó ở đáy tháp ta thu được sản phẩm đáy có nồng độ

6


cấu tử khó bay hơi cao, phần còn lại được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt
với dòng nhập liệu sau đó đi vào bồn chứa sản phẩm đáy.
II.5 Ứng dụng điều khiển tự động quátrình hấp thụ
Quátrì
nh hấp thụ rất có ý nghĩa và ứng dụng thực tế rất rộng rãi như tạo dung dịch sản
phẩm, tách hỗn hợp khí, làm sạch khítrong hỗn hợp cóchứa khí độc hại,…
Ta cónhiều cách điều khiển quátrình hấp thụ, dưới đây là 2 cách điều khiển:

Hì
nh II.5.1 Điều khiển đơn biến

Hì
nh II.5.2 Điều khiển tầng

Chất hấp thụ (hình II.6.1) sẽ đi từ trên xuống vàgặp nhau với hỗn hợp khí đi từ dưới lên.
Lưu lượng dòng chất hấp thụ sẽ được lấy tí
n hiệu nồng sau của chất lỏng sau hấp thụ để
điều khiển. Mức lỏng trong tháp sẽ đượclấy tí
n hiệu và điều khiển qua van đáy tháp.Dòng
khísau hấp thụ sẽ lấy tín hiệu áp suất đỉnh thap để điều khiển lưu lượng ra.
Hì
nh II.6.2 theo kiểu điều khiển tầng sẽ khác cách điều khiển dòng chất hấp thụ được
thay bằng cách lấy tín hiệu nồng độ của chất sau hấp thụ vàchất trong tháp để điều khiển
dòng chất hấp thụ vào. Cách điều khiển này sẽ tối ưu và chính xác hơn phương pháp điều
khiển đơn biến.
II.6 Tổng quan về ứng dụng điều khiển qua trình trong các quátrình cơ học

7


Trong công nghiệp hiện nay, cónhiều quy trì
nh sản xuất đều cónhững giai đoạn cơ học
như lắng,lọc,ly tâm, trộn, nghiền,…Vì vậy, để cho sản xuất thuận tiện hơn, ta ứng dụng
điều khiển quá trình vào để tăng năng suất cũng như chất lượng làm việc.

II.6.1 Tự động hóa bình ngƣng, nƣớc sử dụng một lần (không tuần hoàn)
Hình II.6.1 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh nước vàcách lắp đặt bình ngưng
Các ống nối: I- Hơi nén từ máy nén vào; II- lỏng ngưng tụ ra; III,IV- nước giải nhiệt vào vàra;
1,2- ống nước vào vàra khỏi van; 3- hộp xếp;4- ống nối tí
n hiệu áp suất vào;5-thanh truyền; 6clape; 7- lòxo nén; 8-vít điều chỉnh lưu lượng nước; 9,10-màng đàn hồi bằng cao su

Điều chỉnh nước giải nhiệt một lần vừa cótí
nh chất kỹ thuật làổn định chế độ làm việc
của máy lạnh, vừa cótính chất kinh tế làtiết kiệm nước giải nhiệt.
Nước vào ống 1, ra ống nối 2 rồi vào bình ngưng tụ( hì
nh 5.5a). Hộp xếp 3 làphần tử cảm
biến, biến tín hiệu áp suất ngưng tụ pk thành độ dãn nở của độ xếp truyền vào và tác động
trực tiếp đến clape 6 qua thanh truyền 5. {phía trên clape 7, lực ban đầu của lòxo phụ
thuộc vào vít hiệu chỉnh 8. Hai màng cao su 9 và 10 dùng để giữ gìn khoang nước với các
phân tử nước khác của van màvẫn có độ đàn hồi không làm ảnh hưởng đến sự hoạt động
của chúng. Khi áp suất ngưng tụ tăng, hộp xếp dãn ra, clape mở rộng hơn, cho nước đi qua
nhiều hơn. Nước giải nhiệt vào nhiều, áp suất ngưng tụ giảm xuống, hộp xếp co lại, clape
khép bớt cửa thoát, nước vào ít đi và áp suất ngưng tụ tăng lên, chu kỳ làm việc lặp lại và
lưu lượng nước cũng như áp suất ngưng tụ liên tục dao động quanh giátrị đã đặt ở vít điều
chỉnh
Hì
nh II.2 giới thiệu cách mắc van điều chỉnh nước vào bình ngưng. Phần tử cảm biến của

van ( hộp xếp ) nhận tực tiếp tín hiệu áp suất từ bình ngưng tụ bằng ống nối 4 đến ống đẩy
8


của máy nén. Căn cứ vào áp suất ngưng tụ này và lưu lượng nước được điều chỉnh. Khi
máy nén hoạt động, áp suất ngưng tụ giảm dần vàsau một thời gian nhất định van điều
chỉnh sẽ đóng.
II.6.2 Tự động hóa quátrình khuấy trộn
Khi ta muốn đạt được một mục đích nào đó như là nồng độ mong muốn, ta cần khuấy
trộn. Trong công nghiệp, để khuấy trộn với số lượng lớn, ta cần áp dụng quá trình điều
khiển vào để cóthể trộn liên tục, ổn định.
Dưới đây là một số cách điều khiển bì
nh khuấy trộn

Hình 6.2.1 Một số cấu trúc điều khiển bì
nh trộn
a/ điều khiển phản hồi thuần túy
b/điều khiển tỉ lệ và điều khiển phản hồi ( đơn biến )
c/ điều khiển phản hồi kết hợp điều khiển tỉ lệ ( tầng )
d/ điều khiển phản hồi kết hợp bùnhiễu ( đa biến )

9


Hình 6.2.2 Sợ đồ điều khiển thiết bị khuấy trộn
Trong bốn cách điều khiển trên, a sẽ điều khiển tốt hơn b vì a có lấy tí
n hiệu của x.Trong
đó, c sẽ điều khiển tốt hơn a và b vì vừa lấy nồng độ x vừa điều khiển tầng.Còn d là điều
khiển tập trung vàUC làbộ điều khiển đa biến tập trung.
II.7 Ứng dụng điều khiển quátrình trong kỹ thuật xử lý môi trƣờng

Sự tiến bộ khoa học kỹ thaut65 cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành sản xuất
công nghiệp đã làm cho thế giới biến đổi rõrệt: nhàmáy, khu công nghiệp, nông
nghiệp,… Tất cả sự phát triển đều hướng đến việc tạo ra sản phẩm phục vụ nhu cầu của
con người, tạo điều kiện sống tốt hơn, nhưng đồng thời cũng thải ra các loại chất bẩn đa
dạng khác nhau, làm cho tình trạng mội trường trở nên xấu đi. Để bảo vệ môi trường, ta
sẽ xử lýcác chất thải rắn, lỏng , khívới các phương pháp như hấp thụ, hấp phụ, lắng,
lọc,…
II.7.1 Hệ thống hấp thụ xử lýkhíthải
Không khíbị ônhiễm cóthể từ nhiều nguồn khác nhau từ giao thông,công nghiệp, sinh
hoạt,… Để xử lýônhiễm không khí
, ta sử dụng phương pháp hấp thụ hoặc hấp thụ.
Phương pháp hấp thụ thường sẽ xử lý được các các chất khí như SO2, CO2, NH3, NxOy,…
Quátrì
nh hấp thụ được thực hiện trong nhiều loại tháp khác nhau: tháp đệm, tháp chảy
màng, tháp đĩa, tháp phun, tháp sủi bột vàtháp tầng sôi. Tùy vào loại chất hấp thụ màta
sẽ lựa chọn loại tháp phùhợp.

10


Hình 7.1.1 Hệ thống hấp thụ khíthải
Nồng độ khíthải Yc được điều chỉnh bằng cách điều khiển lưu lượng chất hấp thu6 (
BĐK 5). Nếu hổn hợp khí đầu vào cónồng độ kháổn định thìviệc điều khiển để điều
chỉnh nồng độ khíthải cóthể làkhông cần thiết lắm chỉ cần ổn định lưu lượng hỗn hợp
khí đầu vào và lưu lượng chất hấp thụ hoặc điều khiển theo tỷ lệ giữa 2 lưu lượng này.
Điều khiển lưu lượng dòng khí vào được thự hiện bởi BĐK 2. Điều khiển để điều chỉnh
nhiệt độ dòng hỗn hợp khísau hấp thụ vàdòng chất sau hấp thụ bằng cách điều khiển 2
dòng chất tải lạnh bằng BĐK 1 và 6.Áp suất hấp thụ được điều khiển để ổn định nhờ bộ
điều khiển lưu lượng dòng khísau hấp thụ bởi BĐK 3. Ở một số tháp hấp thụ khánhạy
cảm với việc thay đổi chế độ thủy động lực học thìngay cả khi thay đổi nhỏ vận tốc dòng

khì vào tháp cũng làm cho tháp hấp thụ làm veic65 mất ổn định. Khi đó, ta điều khiển
thay thề BĐK 3 bằng BĐK 3a.Ở đáy tháp ta sử dụng BĐK 4 để ổn định mức lỏng thông
qua việc điều khiển lưu lượng lỏng sau hấp thụ ra khỏi đáy tháp.
II.7.2 Hệ thống sấy thùng quay xử lýkhíthải
Trong xử lýchất thải, sấy thùng quay thường được sử dụng để xử lýbủn. Thiết bị cótác
dụng lọc bỏ mùn vàcác tạp chất không cháy được, đồng thời tận dụng nhiệt từ quátrì
nh
đốt rác để sấy, giảm ẩm của rác thải. Khi thiết bị được áp dụng, nósẽ giúp khu xử lýluôn
luôn chủ động được nguồn rác màkhông phải phụ thuộc quánhiều vào thời tiết cũng như
diện tích sân phơi, giúp giảm tối đa nhân lực lao động trong môi trường độc hại từ rác
thải, nâng cao hiệu quả của dây chuyền công nghệ xử lýrác khép kí
n.
11


Hình 7.2.1 Hệ thống điều khiển sấy thùng quay
Rác tươi hay còn gọi là vật liệu sấy có độ ẩm cao (trên 45%) khi được cấp vào máy sấy thông
qua băng chuyền. Khi rác được chuyển động trong thùng quay sấy thông qua lồng sàng sẽ xảy ra
quá trình tách ẩm và sấy khô. Không khí nóng sau khi nhận nhiệt từ khói thải của lò đốt rác sẽ
được chuyển động vào máy sấy nhờ áp suất âm được tạo bởi quạt hút.
Qua cửa nạp rác, rác được liên tục nạp vào máy. Khi thân thùng của sàng quay, dưới tác dụng
của lực ma sát và lực ly tâm thì rác sẽ được nâng lên đến một góc quay nhất định, sau đó sẽ trượt
tương đối lên bề mặt sàng theo đường xoắn ốc.
Do sự trượt như vậy, nên các loại rác nhỏ như (thủy tinh, gạch, đá, cát, sỏi…) có kích thước nhỏ
hơn lỗ lưới của thân thùng sẽ chui qua thân thùng và thành sản phẩm dưới sàng. Các loại có kích
thước lớn hơn sẽ ở lại trên mặt sàng và di chuyển đến cuối máy. Rác sau khi được đưa ra khỏi
máy sấy được cho vào lò đốt để tiêu hủy và tiếp tục duy trì nhiệt độ cấp cho thiết bị sấy.

III.Ứng dụng điều khiển quátrình trong chuyên ngành vật liệu hữu cơ
III.1 Điều khiển tự động cho thiết bị sấy hạt loại tầng sôi

Trong thực tế sản xuất, cómột số quy trì
nh không thể đo được được các thông số dòng
nguyên liệu đầu vào vàcác thông số dòng sản phẩm đầu ra. Vídụ như các quá trình sấy
khôcác loại nguyên liệu (hạt thóc, ngô,…) khong thể đo được độ ẩm các hạt trong dòng
nguyên liệu đầu vào cũng như sản phẩm đã sấy xong. Đặc biệt làtrong sản xuất nhựa,
cao su độ ẩm làm ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sản phẩm nên ta phải sấy nguyên
liệu trước khi đựa vào máy gia công.

12


Hình III.1 Thiết bị sấy hạt loại tầng sôi
Hạt vật liệu ướt được cấp liên tục từ phễu cấp. Hạt cấp sấy khô ( sản phẩm ) được thoát
ra theo đầu ra.
Để giữ dòng nguyên liệu được đảo trong thiết bị ta điều khiển chênh áp giữa phần dưới
liệu và đỉnh lòsấy. Phân bố áp suất trong thiết bị được tí
nh bằng chênh lệch áp liệu ở
giữa giới hạn thấp vàgiới hạn cao. Các hạt sấy khô hơn có trọng lượng riêng thấp nên bị
đẩy lên cao nếu đủ khôsẽ tràn đến miệng phễu ra ở giới hạn cao H ( làvị tríphễu ra sản
phẩm ). Các hạt còn ướt ở vị tríthấp. Chí
nh vìvậy việc cấp liệu còn được kết hợp với
điều khiển chênh áp ( thông qua biến điều khiển lưu lượng gió vào cơ cấu chấp hành là
damper), đảm bảo cân bằng khối lượng trong lò.
Tuy nhiên, cấu trúc điều khiển trên còn nhiều vấn đề cần chúý:
 Nhiệt độ và độ ẩm không khí đầu vào làthông số điều khiển.
 Nếu lưu lượng vật liệu đầu vào F thay đổi làm cho quạt gió đầu vào tăng lên ( do
chênh lệch áp không đổi) đồng thời nhiệt độ không khí vào cũng tăng lên.
Để nâng cao độ chính xác, người ta cóthể đo độ ẩm không khí đầu ra hoặc tí
nh hiệu lưu
lượng đầu vào và đầu ra từ đó có thể tính được độ làm khôcủa vật liệu.

III.2 Điều khiển tự động phản ứng trùng hợp polymer
Màng co POF, tên đầy đủ làmàng co mềm polyolefin, làmột vật liệu hóa chất polymer chế
tạo từ nhựa polyolefin qua hệ thống máy ép đùn. Ví dụ, polyethylene làpolyolefin sản xuất
bởi quátrì
nh polymer hóa ethylene olefin.
13


Polyolefin được sử dụng rất rộng rãi bởi giáthành rẻ, thân thiện với môi trường vàứng
dụng rộng rãi. Hiện nay, tổng số polyolefin trên thế giới vượt quá120 triệu tấn. Công
nghệ để sản xuất polyolefin hiệu quả đã được nghiên cứu từ lâu vàứng dụng từ những
năm 60 thể kỷ 20. Theo đó, công nghệ này thực hiện trong một hoặc nhiều lòphản ứng
liên tục. Công nghệ này được sử dụng rất nhiều rất lànhững copolymer ethylene.

Hình III.2.1 Hệ thống trùng hợp polyolefin cóxúc tác
Ở hì
nh trên, quátrình bao gồm hai lòphản ứng vòng lặp áo khoác. Hỗn hợp phản ứng sẻ
được đưa vào bằng bơm ly tâm. Khu vực cắt ngang là khu đồng nhất vàta không thể can
thiệp vào được. Trong quátrình trùng hợp, các chất rắn sẽ lắng xuống trong lòphản ứng
vàsẽ định kỳ đưa ra ngoài.Dòng sản phẩm rời khỏi lòphản ứng vòng thứ nhất được đưa
vào lòphản ứng thứ hai của chuỗi cùng với monome tươi, chất pha loãng vàhydro. Sản
phẩm bùn đậm đặc rời khỏi lòphản ứng thứ hai được đưa vào thiết bị phân tách nóng,
trong đó các chất rắn polymer được tách ra khỏi (các) monome không phản ứng vàchất
pha loãng. Chất pha loãng được phục hồi hoàn toàn do độ chuyển hóa monomer rất cao
(khoảng 95, 98%- 98%).Các sản phẩm polymer sau đó được sấy khôvàviên.
14


Xúc tác cóthể ảnh hưởng rất lớn đến hì
nh thái hạt, từ đó làm cho diện tí

ch tiếp xúc bề
mặt khác nhau vàcóthể gây tích tụ hạt trong lò. Vìvậy, ta phải lựa chon loại xúc tác hợp
lýkhi thực hiện trùng hợp polymer trong lòphản ứng.
Để hệ thống hoạt động bình thường, ta sẽ cómột số bộ điều khiển phản hồi:
 Điều khiển lưu lượng dòng nước làm mát bằng cách lấy tí
n hiệu nhiệt độ.
 Điều khiển nồng độ khối lượng ethylene bằng cách điều khiển dòng chất xúc tác.
 Nồng độ chất rắn trong lòphản ứng điều khiển bằng tỷ lệ lưu lượng dòng isobutane.
 Điều khiển áp suất lòbằng cách điều khiển lưu lượng sản phẩm dòng ra.

15


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tài liệu do giảng viên cung cấp, GVC, TS. Trần Văn Ngũ.
[2] Hoàng Minh Sơn, (2016), Cơ sở hệ thống điều khiển quátrì
nh, Tái bản lần 4, NXB
Bách khoa HàNội.
[3] Bùi Quốc Khánh, Phạm Quang Đăng, Nguyễn Huy Phương và Vũ Thụy Nguyễn,
(2014), Điều khiển quátrình, HàNội: NXB Khoa học vàKỹ thuật.
[4] Nguyễn Minh Hệ, Nguyễn Ngọc Hoàng vàNguyễn Đức Trung,(2016), Điều khiển tự
động các quátrình công nghệ sinh học-thực phẩm, NXB Bách khoa HàNội.
[5] Nguyễn Đức Lợi,(1998), Tự động hóa hệ thống lạnh Tái bản lần 3,NXB Giáo dục.
[6] Nguyễn Minh Hệ,(2004) ,Giáo trì
nh tự động hóa các quátrì
nh công nghệ,Viện Công
nghệ sinh học - thực phẩm.
[7] Vasileios Kanellopoulos, Prokopios Pladis, Costas Kiparissides, Denis Mignon,
(2010), Modeling and simulation of an industrial slurry-phase catalytic olefin
polymerization reactor series, Elsevier. (online adress : www.elesevier.com/locate/ces ).

16