Đề tài Công nghệ dầu khí nước ta

Chöông 1. TOÅNG QUAN Khaùt quaùt chung veà coâng ngheä daàu khí cuûa nöôùc ta: Ngaønh coâng nghieäp daàu khí nöôùc ta chæ phaùt trieån trong voøng 15 naêm trôû laïi ñaây, tuy môùi meû vaø non treû song laïi laø ngaønh quan troïng ñoùng goùp moät nguoàn ngoaïi teä lôùn cho ñaát nöôùc, thuùc ñaåy neàn kinh teá phaùt trieån. Tieàm naêng daàu khí cuûa Vieät Nam ñöôïc ñaùnh giaù laø coù nhieàu trieån voïng toát, nhieàu beå khí vaø moû daàu vôùi tröõ löôïng lôùn ñöôïc phaùt hieän vaø coù keá hoaïch khai thaùc hôïp lí. Hieän nay, ôû theàm luïc ñòa Vieät Nam coù 3 moû daàu quan troïng ñang ñöôïc xuùc tieán khai thaùc: Moû Baïch Hoå: caùch bôø bieån Vuõng Taøu 120 km, khai thaùc töø naêm 1986 ñeán nay toång saûn löôïng khai thaùc 30 trieäu taán, saûn löôïng khai thaùc haèng naêm 7 – 9 trieäu taán, coù theå khai thaùc vaøi ba naêm nöõa sau ñoù giaûm daàn. Moû Roàng: caùch moû Baïch Hoå 30 km veà phía taây nam, baét ñaàu khai thaùc töø cuoái naêm 1994, saûn löôïng 12,000 – 18,000 thuøng/ ngaøy. Moû Ñaïi Huøng: naèm ôû vuøng truõng Nam Coân Sôn, caùch bôø bieån 280 km, caùch moû Baïch Hoå 160 km, ñöôïc khai thaùc töø 10/1994, saûn löôïng 320,000 thuøng/ngaøy (5000 taán/ngaøy). Veà khí hydrocarbon, hieän nay coù 3 moû ñang ñöôïc khai thaùc : Moû Tieàn Haûi: ñaây laø moû khí thieân nhieân trong ñaát lieàn, ñöôïc khai thaùc töø naêm 1981, cung caáp 10 – 30 trieäu m3/naêm. Moû Baïch Hoå: laø daïng khí ñoàng haønh, khai thaùc moãi taán daàu thu ñöôïc 180 – 200 m3 khí. Khí ñoàng haønh ñöôïc ñöa vaøo Dinh Coá vaø Nhaø maùy ñieän Baø Ròa vôùi saûn löôïng khoaûng 300 trieäu m3/naêm. Sau khi laép ñaët theâm heä thoáng giaøn neùn vaøo giai ñoaïn 2, saûn löôïng khí ñoàng haønh coù theå taêng leân 1,5 tyû m3/naêm. Moû khí ñoàng haønh Lan Taây – Lan Ñoû: hai moû khí trong beå Nam Coân Sôn, phaùt hieän naêm 1992, caùch Vuõng Taøu 370 km veà phía ñoâng nam, tröõ löôïng khí khoaûng 58 tyû m3, coù khaû naêng cung caáp möùc saûn löôïng trung bình haøng naêm khoaûng 5 tyû m3. Ñaëc bieät : Theo baùo “Tuoåi treû” – 22/10/2004, vaøo ngaøy 20/10/2004, Coâng ty ATI Petroleum cuøng 3 nhaø thaàu daàu khí khaùc laø Petronas Carigali Oversea SDN.BHD (Malaysia), Coâng ty Ñaàu tö & Phaùt trieån Daàu khí Vieät Nam vaø Singapore Petroleum Company ñaõ phaùt hieän daáu hieäu daàu moû vaø khí ngoaøi khôi Vònh Baéc Boä. Döï tính tröõ löôïng 700 – 800 trieäu thuøng daàu, 40 tæ m3 khí. Ñaây laø loaïi daàu nheï, ngoït, tyû troïng 43.2oAPI, ñieåm ñoâng 4.5oC, hoaøn toaøn khoâng coù löu huyønh. Moû daàu naèm ôû gieáng Yeân Töû – 1X thuoäc loâ 106, theàm luïc ñòa baéc Vieät Nam, caùch caûng Haûi Phoøng khoaûng 70 km veà phía ñoâng, möùc saâu cuûa nöôùc bieån taïi ñòa ñieåm gieáng khoan laø 28 m. Nguoàn : Trang web Thôøi baùo kinh teá Vieät Nam. Hình 1.1. Thoáng keâ saûn löôïng khai thaùc daàu thoâ ôû Vieät Nam töø naêm 1986 – 2003  Baûng 1.1 : Tình hình khai thaùc vaø xuaát khaåu daàu khí Vieät Nam : Naêm Khai thaùc daàu Xuaát khaåu daàu Khai thaùc khí Trieäu taán/naêm Tyû m3/naêm 1997 9.960 9.775 0.563 1998 12.320 11.890 1.039 1999 15.220 14.882 1.435 2000 15.860 15.423 1.598 2001 17.010 16.830 1.724 2002 17.097 16.864 2.170 2003 17.620 17.180 3.052 2004 17.500 17.200 5.744 Nguoàn : Petro Vietnam – Trieån laõm quoác teá daàu khí Vieät Nam 27 – 29/10/2004 Sô löôïc veà saûn phaåm Condensate: Nguoàn goác Condensate: Condensate coøn goïi laø khí ngöng tuï, laø hoãn hôïp ñoàng theå ôû daïng loûng, coù maøu vaøng rôm, thu ñöôïc töø nguoàn khí moû khai thaùc leân sau khi ñaõ taùch khí khoâng ngöng (bao goàm khí ñoát vaø khí hoaù loûng LPG). Quaù trình ngöng tuï khí moû Condensate xaûy ra do söï bieán ñoåi veà aùp suaát vaø nhieät ñoä cuûa khí moû. Döôùi caùc moû khí hay daàu, caùc hôïp chaát höõu cô coù soá cacbon 5 seõ ngöng tuï taïo thaønh condesate nhöng vaãn coøn chöùa moät phaàn khí khoâng ngöng vaø khí hoaù loûng. Condensate ñöôïc söû duïng ñeå laøm nguyeân lieäu ñoát trong tuabin phaùt ñieän, laøm nguyeân lieäu pha cheá xaêng, cheá bieán thaønh dung moâi hay laøm nguyeân lieäu cho quaù trình loïc daàu. Thaønh phaàn Condensate Lan Taây. Baûng 1.2. Thaønh phaàn Condensate Lan Taây: Thaønh phaàn Tyû leä mol C3 1,08 i-C4 2,19 n-C4 4 i-C5 5,81 n-C5 5,08 n-C6 13,55 Mcyclopentan 3,89 Benzene 2,02 Cyclohexan 4,19 n-C7 8,08 Mcyclohexane 6,44 Toluene 4,24 n-C8 8,04 E-benzene 0,91 m-Xylene 3,65 O-Xylene 0,91 n-C9 6,44 Cumene 0,92 n-C10 6,49 n-C11 3,71 n-C12 2,79 n-C13 1,86 n-C14 1,86 n-C15 0,93 n-C16 0,93 H2S (ppm) 0,7 M-Mercaptan 4,63 Tính chaát vaø thoâng soá cuûa maãu Condensate Lan Taây: 1. Ngoaïi quan: maãu Condensate loûng, ñoàng nhaát coù maøu vaøng rôm, khoâng coù nöôùc töï do vaø taïp chaát cô hoïc. 2. Haøm löôïng nöôùc nhuõ töông,%TI 0,00 3. Tyû troïng d420 0,7352 4. Khoái löôïng rieâng ôû 150C, kg/lít 0,7398 5. Ñoä nhôùt ñoäng hoïc ôû 200C,cSt 0,796 6. AÙp suaát baõo hoaø,psi 12 7. Troïng löôïng phaân töû 107,73 Caùc saûn phaåm cheá bieán töø Condensate Lan Taây: Khí ñoát: Ñaây laø hydrocacbon nheï, C1-C2, coøn goïi laø khí khoâng ngöng, sau khi taùch seõ ñem ñi ñoát boû hay laøm nhieâu lieäu cho caùc nhaø maùy nhieät ñieän, laøm nguyeân lieäu cho ngaønh hoaù daàu ôû Vieät Nam. Hieän nay khí khoâng ngöng ñang ñöôïc söû duïng ñeå cung caáp cho nhaø maùy ñieän Baø Ròa, Phuù Myõ sau khi qua heä thoáng xöû lyù taùch loaïi LPG vaø Condensate. Khí hoaù loûng LPG (C3-C4): Ñaây laø hoãn hôïp goàm propan vaø butan hoaù loûng ôû 10-15 atm. Ñaây chính laø loaïi chaát ñoát gia duïng ñang ñöôïc söû duïng roäng raõi. Hieän nay taïi nhaø maùy cheá bieán khí Dinh Coá saûn xuaát bupro hoaù loûng cung caáp cho caùc coâng ty phaân phoái nhö: LPG cuûa Gas Saigon (propane/butane=20/80), LPG cuûa Petrolimex (propane/butane = 30/50), LPG cuûa Saigon Petro (propane/butane = 50/50). Ngoaøi ra, noù coøn ñöôïc söû duïng laøm chaát ñoát coâng nghieäp daàn daàn thay theá nguyeân lieäu than ñaù, cuûi ñoát ñaûm baûo tính kinh teá vaø moâi tröôøng. Moät phaàn LPG ñöôïc duøng laøm nhieân lieäu oâ toâ trong töông lai. Xaêng thoâ: Xaêng thoâ coù thaønh phaàn chuû yeáu goàm C5-C10 coù nhieät ñoä soâi töø 35- 2000C, ñöôïc chia laøm 2 loaïi: xaêng nheï (35-1050C), xaêng naëng (102- 2000C). Sau khi chöng caát xaêng thoâ coù ñoä oån ñònh hoaù hoïc cao, ñoä boác hôi toát nhöng laïi coù trò soá octan thaáp (xaáp xæ 65-67). Do ñoù, ñeå coù theå taïo thaønh xaêng thöông phaåm thì ngöôøi ta phaûi troän xaêng thoâ vôùi caùc saûn phaåm coù chæ soá RON octan cao nhö Reformate, MTBE. Kerozene: Kerozene hay coøn goïi laø daàu hoaû, coù nhieät ñoä boác hôi khoaûng 165 – 270oC, kerozene ñöôïc cheá bieán thaønh daàu hoaû vaø nhieân lieäu phaûn löïc. Daàu hoaû ñöôïc söû duïng ñeå thaép saùng trong gia ñình. Hieän nay löôïng kerosene laøm daàu hoûa giaûm, maø chuû yeáu duøng cheá bieán nhieân lieäu phaûn löïc. Daàu DO: Ñaây laø daàu naëng hoaëc daàu diesel coù nhieät ñoä chöng caát khoaûng 250 - 360 0C, duøng laøm nhieân lieäu cho caùc ñoäng cô diesel. Ngoaøi ra, noù coøn ñöôïc duøng laøm nguyeân lieäu cho quaù trình craécking xuùc taùc taïo xaêng vaø moät soá saûn phaåm coù giaù trò khaùc. Qui trình coâng ngheä cheá bieán Condesate: Caùc khaùi nieäm: Chöng caát laø quaù trình duøng nhieät ñeå taùch moät hoãn hôïp loûng thaønh caùc caáu töû rieâng bieät döïa vaøo ñoä bay hôi khaùc nhau cuûa caùc caáu töû trong hoãn hôïp. Chöng caát ñeå taùch hoãn hôïp coù nhieàu caáu töû goïi laø chöng caát ña caáu töû. Hoãn hôïp coù 3 caáu töû trôû leân ñeàu ñöôïc goïi laø hoãn hôïp nhieàu caáu töû. Soá löôïng caáu töû caøng nhieàu thì tính phöùc taïp khi chöng caát caøng taêng. Do ñoù, ngöôøi ta phaân bieät ra 2 loaïi: Hoãn hôïp nhieàu caáu töû ñôn giaûn: laø hoãn hôïp maø caáu töû coù theå xaùc ñònh ñöôïc veà soá löôïng, noàng ñoä vaø chuûng loaïi. Hoãn hôïp nhieàu caáu töû phöùc taïp: laø hoãn hôïp do coù nhieàu caáu töû maø ta khoâng theå xaùc ñònh noàng ñoä vaø soá löôïng cuûa chuùng. Vieäc phaân loaïi nhö treân seõ giuùp ta xaây döïng ñöôïc deã daøng phöông phaùp tính toaùn trong chöng caát phaân ñoaïn nhieàu caáu töû. Trong thieát keá, tính toaùn cuõng nhö vaän haønh qui trình chöng caát hoãn hôïp nhieàu caáu töû ñaëc bieät laø hoãn hôïp phöùc taïp ta thöôøng bieåu dieãn caùc phaân ñoaïn chöng caát theo nhieät ñoä chöng caát vaø theå tích dòch ngöng thoâng qua caùc ñöôøng cong chöng caát. Ñöôøng cong chöng caát thöïc (ñöôøng TBP): moâ taû söï bieán thieân nhieät ñoä soâi cuûa hoãn hôïp theo dòch ngöng nhaän ñöôïc, theå hieän tính phaân ñoaïn trieät ñeå trong chöng caát phaân ñoaïn hoãn hôïp nhieàu caáu töû. Ñöôøng cong chöng caát ñôn giaûn (ñöôøng cong ASTM): coù yù nghóa quan troïng trong vieäc phaân tích maãu daàu thoâ tröôùc khi ñöa vaøo saûn xuaát. Ñöôøng cong bay hôi caân baèng (ñöôøng cong EFV): moâ taû moái quan heä caân baèng giöõa hai pha hôi vaø loûng ôû nhöõng nhieät ñoä soâi bay hôi caân baèng khaùc nhau töông öùng vôùi aùp suaát ñaõ cho. Töø ñoù, xaùc ñònh nhieät ñoä chöng caát phaân ñoaïn theo yeâu caàu saûn xuaát. Caùc thoâng soá vaø ñieàu kieän vaän haønh cuûa qui trình: AÙp suaát laøm vieäc cuûa 2 thaùp: Thaùp 5: 4atm nhaèm taùch ñi phaàn xaêng nheï vaø khí khoâng ngöng Thaùp 6: chöng ôû aùp suaát khí quyeån (1,2 atm) thu ñöôïc ba saûn phaåm: ñænh laø xaêng naëng, ngang laø kerosene, ñaùy laø caën daàu. Ñöôøng cong chöng caát cuûa daàu moû: Baûng 1.3. Nhieät ñoä töông öùng % theå tích theo ñöôøng cong chöng caát cuûa daàu moû: %TT Nhieät ñoä %TT Nhieät ñoä ASTM TPB ASTM TPB 0 37,1 -30,6 60 135,4 143,4 10 66,5 26,4 70 155,8 171,4 20 82,6 54,4 80 183,8 205,4 30 96,1 79,4 90 230,9 256,4 40 108,6 100,4 100 50 120,9 121,9 Caùc thoâng soá phaân ñoaïn saûn phaåm : Baûng 1.4. Caùc thoâng soá phaân ñoaïn saûn phaåm: Caùc saûn phaåm %V m3/h d T/h M Kmol/h Khí ñoát Xaêng nheï Luyeän 5 Ñaùy 5 Xaêng naëng Kezosene Luyeän 6 Ñaùy 6 Condensate 13 29 42 58 24 15 39 19 100 8,45 17,55 26 39 15,6 8,125 23,725 15,275 65 0,693 0,706 0,701 0,79 0,78 0,796 0,79 0,83 0,7 5,856 12,39 18,226 30,81 12,168 6,468 18,742 12,678 45,5 70 103 96 162 135 165 160 260 100 73,2 120,29 189,85 190,185 90,13 39,2 117,13 48,76 455 Caân baèng vaät chaát: Khu vöïc nhaäp lieäu thaùp 5: t =1600C Baûng 1.5. Caân baèng vaät chaát cho khu vöïc nhaäp lieäu: Thaønh phaàn %V m3/h d T/h Phaân ñoaïn hôi Vt Löôïng hôi nhaû Vf Löôïng hoài löu Re SS= xaêng nheï + khí 46 4 8 42 28,6 2,6 5,2 26 0,7025 0,7 0,716 0,701 20,1 1,82 3,72 18,23 Phaân ñoaïn loûng Lt Löôïng hoài löu Re Löôïng nhaû Vf Löôïng saûn phaåm ñaùy W 58 8 4 58 36,4 5,2 2,6 39 0,794 0,716 0,7 0,79 28,9 3,72 1,82 30,81 Khu vöïc ñænh thaùp 5: t =130oC Baûng 1.6. Caân baèng vaät chaát cho khu vöïc ñænh thaùp 5: Thaønh phaàn Doøng vaøo Thaønh phaàn Doøng ra T/h Kcal /kg Kcal .103/h Kj .103/h T/h Kcal /kg Kcal .103/h Kj .103/h Vt+Vf R0 toång 21,92 5,05 26,97 157 80 3441,34 404 3845,34 14384,9 1688,72 16073,62 SS0 +Ro Re toång 23,48 3,72 26,97 150 95 3492 353,4 3845,4 14596,25 1477,17 129073,45 Khu vöïc nhaäp lieäu thaùp 6: t=2100C Baûng 1.7. Caân baèng vaät chaát cho khu vöïc nhaäp lieäu thaùp 6: Saûn phaåm %V m3/h d T/h Phaân ñoaïn hôi Vt Löôïng hôi nhaû Vf Löôïng hoài löu Re SS = xaêng naëng + kerozene 64,8 4 8 60,8 25,272 1,56 3,12 23,712 0,773 0,79 0,81 0,77 19,535 1,232 2,527 18,258 Phaân ñoaïn loûng Lt Löôïng hoài löu Re Löôïng nhaû Vf Löôïng saûn phaåm ñaùy W 35,2 8 4 39,2 13,73 3,12 1,56 15,23 0,83 0,81 0,79 0,83 11,396 2,527 1,232 12,641 Khu vöïc ñænh thaùp 6: Baûng 1.8. Caân baèng vaät chaát cho khu vöïc ñænh thaùp 6: Thaønh phaàn Doøng vaøo Thaønh phaàn Doøng ra T/h Kcal/kg Kcal.103/h T/h Kcal/kg Kcal.103/h SS1 R1 RO V1 VH2O Toång 18,258 7,64 20,17 0,765 0,819 47,625 175 169 80 170 695 3195,15 1291,16 1613,6 130,5 569,205 6799,165 SSo Ro S1+R1 VH2O toång 12,168 20,17 14,873 0,819 47,625 145 145 105 670 1764,36 2924,65 1561,6 548,73 6799,28 Khu vöïc taùch Kerozene: Baûng 1.9. Caân baèng vaät chaát cho khu vöïc taùch kerozene: Thaønh phaàn Doøng vaøo Thaønh phaàn Doøng ra T/h Kcal/kg Kcal .103/h T/h Kcal/kg Kcal .103/h Kerosene V1 S1 VH2O Toång 6,468 0,765 7,233 0,75 7,983 105 107 105,2 695 679,14 81,855 760,995 521,25 1282145 Kerosene V1(hôi) VH2O Toång 6,468 0,765 0,75 7,983 102 170 695 659,01 130,05 521,25 1282,245 Thaønh phaàn Doøng vaøo Thaønh phaàn Doøng ra T/h Kcal/kg Kcal.103/h T/h Kcal/kg Kcal.103/h Vt Vf R1 VH2O Toång 19,535 1,232 7,64 0,069 28,476 190 185 105,1 715 3711,65 227,92 802,964 49,335 4791,869 SS1 R1 Re VH2O Toång 18,258 7,64 2,527 0,069 28,476 175 169 102 695 3195,15 1291,16 257,754 47,955 4792,01 Caùc thoâng soá veà kích thöôùc thieát bò: Baûng 1.10. Thaùp chöng caát: Thaùp 5 Thaùp 6 Coät nhaû Ñöôøng kính thaùp (D) Phaàn chöng 1,4 m 2 m 0,8 m 0,5 m Phaàn caát Chieàu cao thaùp (H) 14,4 m 12,5 m 2,55 m Beà daøy thaân (S) 8 mm 6 mm 6 mm Naép thaùp Ñöôøng kính trong (Dt): 1400 mm 2000 mm 500 mm Chieàu cao (ht): 350 mm 475 mm 125 mm Chieàu cao gôø (h) 25 mm 25 mm 25 mm Ñaùy thaùp Ñöôøng kính trong (Dt): 1400 mm 800 mm 500 mm Chieàu cao (ht): 350 mm 200 mm 125 mm Chieàu cao gôø (h) 25 mm 25 mm 25 mm Maâm nhaäp lieäu soá 12 8 Choùp Soá choùp/maâm 22 36 10 13 Ñöôøng kính choùp 145 mm 145 mm 74 mm 110 mm Baûng 1.11. Thieát bò ngöng tuï: Ñöôøng kính (D) Beà maët truyeàn nhieät (F) Chieàu daøi oáng (L) Soá oáng (n) Beà daøy 4a 1 m 69 m2 5,5 m 163 8 mm 4b 1 m 143,6 m2 5,5 m 269 8 mm Baûng 1.12.Thieát bò taùch pha: Ñöôøng kính (D) Beà maët bay hôi (F) Chieàu daøi oáng (L) Thôøi gian löu Beà daøy 3a 1,4 m 0,12 m2 4,2 m 5 phuùt 8 mm 3b 1,4 m 0,14 m2 4,2 m 5 phuùt 8 mm Baûng 1.13. Thieát bò trao ñoåi nhieät Nhieät löôïng trao ñoåi Ñöôøng kính (D) Beà maët truyeàn nhieät (F) Chieàu cao thieát bò (H) Ñöôøng kính oáng xoaén Beà daøy oáng xoaén Soá voøng xoaén Böôùc xoaén 8a 1456 kj/h 1,2 m 24 m2 2,5 m 0,1 m 3mm 17 0,15 m 8b 3320,5 kj/h 1,6 m 48 m2 3 m 0,15 m 3mm 21 0,15 m Söï caàn thieát töï ñoäng hoaù trong quaù trình saûn xuaát: Töï ñoäng hoùa quaù trình saûn xuaát laø yeâu caàu böùc thieát cuûa quaù trình chuyeån tieáp töø Caùch maïng Khoa hoïc – Kyõ thuaät sang Caùch maïng Khoa hoïc – Coâng ngheä töø nöûa cuoái theá kyû 20 vaø töï ñoäng hoùa coâng ngheä cao cuûa theá kyû 21. Khi tính toaùn thieát keá heä thoáng chöng caát, caùc phöông trình caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng ñöôïc aùp duïng ñeå xaùc ñònh caùc giaù trò cuûa caùc ñaïi löôïng phaûn aùnh quaù trình vaø kích thöôùc thieát bò cuûa heä thoáng. Tuy nhieân caùc keát quaû tính toaùn thieát keá ñöôïc söû duïng ñeå cheá taïo vaø laép ñaët thieát bò. Khi vaän haønh thieát bò, caùc thoûa maõn cuûa phöông trình ñöôïc xaùc laäp laïi. Caùc yeáu toá beân ngoaøi nhö söï toån thaát nhieät ra moâi tröôøng, söï baát oån ñònh cuûa caùc giaù trò cuûa caùc ñaïi löôïng bieåu thò cho caùc doøng löu chaát, caùc thoâng soá ñaëc tröng nhö heä soá truyeàn nhieät K, heä soá truyeàn khoái Kc ,… khoâng oån ñònh ôû giaù trò tính toaùn ban ñaàu laøm aûnh höôûng ñeán dieãn bieán caùc quaù trình trong thieát bò vaø chaát löôïng saûn phaåm khoâng ñaït yeâu caàu, thaäm chí heä thoáng thieát bò khoâng hoaït ñoäng ñöôïc. Do ñoù chuùng ta caàn phaûi oån ñònh caùc ñaïi löôïng hoaëc thay ñoåi theo moät chöông trình xaùc ñònh ñeå ñaït muïc tieâu ñieàu khieån naøo ñoù. Ngoaøi ra, töï ñoäng hoaù quy trình saûn xuaát coøn duøng ñeå thay theá chöùc naêng kieåm tra, ñieàn khieån cuûa con ngöôøi trong quaù trình saûn xuaát. Caùc heä thoáng naøy thoâng baùo khaù chính xaùc caùc thoâng tin veà traïng thaùi thieát bò, caùc thoâng soá cuûa quy trình coâng ngheä,…Caùc thoâng tin naøy tröôùc ñaây chæ coù nhöõng chuyeân gia nhieàu kinh nghieäm môùi chuaån ñoaùn ñöôïc, nhöng cuõng chæ ñaûm baûo ôû möùc ñoä chính xaùc töông ñoái. Caùc thoâng tin cuûa heä thoáng ño phuïc vuï ñaéc löïc cho quaù trình hoaøn thieän quy trình coâng ngheä. Quaù trình töï ñoäng hoùa söû duïng heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng caùc thoâng soá coâng ngheä giuùp giaûi phoùng con ngöôøi thoaùt khoûi tình traïng caêng thaúng khi phaûi baùm saùt ñoái töôïng, theo doõi saùt sao traïng thaùi ñoái töôïng vaø lieân tuïc ra nhöõng quyeát ñònh caàn thieát ñeå taùc ñoäng tröïc tieáp leân ñoái töôïng. Caùc heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng goùp phaàn naâng cao chaát löôïng saûn phaåm, giaûm chi phí saûn xuaát, naâng cao naêng suaát lao ñoäng,… Nhieäm vuï cuûa heä thoáng töï ñoäng hoùa: Caùc quaù trình trong coâng ngheä hoùa hoïc haàu nhö ñeàu caàn söû duïng naêng löôïng ñeå vaän haønh. Chöng caát laø quaù trình tieâu hao naêng löôïng nhieàu nhaát vì noù döïa vaøo söï cheânh leäch ñoä bay hôi töông ñoái cuûa caùc caáu töû ñeå phaân rieâng caùc caáu töû trong hoãn hôïp. Bôûi vaäy chi phí naêng löôïng cho chöng caát laø moät phaàn chính trong giaù thaønh saûn phaåm. Do ñoù nhieäm vuï töï ñoäng hoùa thaùp chöng caát Condensate ñöôïc ñaët ra nhö moät nhieäm vuï ñieàu khieån toái öu (toái thieåu) naêng löôïng tieâu thuï ñeå taïo ra saûn phaåm chính coù noàng ñoä cho tröôùc vôùi naêng suaát giôùi haïn. Vôùi nhieäm vuï treân heä thoáng töï ñoäng hoùa daây chuyeàn chöng caát bao goàm: Heä thoáng kieåm soaùt caùc thoâng soá coâng ngheä cuûa quy trình vôùi chöùc naêng ño löôøng, ghi nhaän… giuùp ngöôøi vaän haønh coù theå bieát ñöôïc quy trình ñang hoaït ñoäng ôû cheá ñoä naøo (oån ñònh hay khoâng oån ñònh). Heä thoáng ñieàu chænh vôùi nhöõng taùc ñoäng lieân tuïc ñeå duy trì caùc thoâng soá coâng ngheä ôû moät giaù trò nhaát ñònh hay thay ñoåi theo moät giôùi haïn cho pheùp. Heä thoáng ñieàu chænh baûo veä vôùi nhöõng taùc ñoäng töùc thôøi khi thieát bò vaän haønh ôû cheá ñoä khoâng oån ñònh hoaëc nguy hieåm. Noäi dung thieát keá: Xaùc ñònh chöùc naêng cuûa heä thoáng töï ñoäng ñieàu chænh (ño – kieåm soaùt, ñieàu chænh oån ñònh, töï ñoäng baûo veä) cho töøng thieát bò cuûa quy trình. Khaûo saùt töøng thieát bò: Xaùc ñònh caùc ñaïi löôïng ñaàu vaøo, ñaàu ra vaø yeáu toá nhieãu. Thieát laäp moâ taû toaùn hoïc Löïa choïn caùc keânh ñieàu chænh Löïa choïn boä ñieàu chænh. Löïa choïn thieát bò thöøa haønh. Tính toaùn boä ñieàu chænh, xaùc ñònh caùc tham soá caøi ñaët cuûa boä ñieàu chænh. Choïn löïa duïng cuï töï ñoäng hoùa. Toång quan veà heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng: Khaùi nieäm: Trong taát caû hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi ôû baát cöù nôi ñaâu vaøo moïi thôøi ñieåm naøo ñeàu lieân quan ñeán khaùi nieäm ñieàu khieån. Noù laø taäp hôïp taát caû caùc taùc ñoäng mang tính toå chöùc ñeå ñaït ñöôïc muïc ñích mong muoán. Coù theå noùi ñieàu khieån laø nhaân toá cuoái cuøng quyeát ñònh söï thaønh baïi cuûa caùc hoaït ñoäng. Trong coâng nghieäp, heä thoáng ñieàu khieån aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán chaát löôïng saûn phaåm, naêng suaát lao ñoäng vaø chi phí saûn xuaát. Nhö chuùng ta ñaõ bieát, taát caû caùc quaù trình coâng ngheä ñeàu toàn taïi döôùi daïng heä thoáng. Dieãn bieán cuûa quaù trình theo thôøi gian ñöôïc xaùc ñònh baèng giaù trò töùc thôøi cuûa caùc thoâng soá: löu löôïng, nhieät ñoä, aùp suaát … ôû traïng thaùi bình thöôøng caùc giaù trò treân coá ñònh goïi laø giaù trò chuû ñaïo. Döôùi taùc ñoäng cuûa caùc yeáu toá beân ngoaøi (thay ñoåi thaønh phaàn, löu löôïng nguyeân lieäu, nhieät ñoä moâi tröôøng…) hoaëc hieän töôïng dieãn ra trong thieát bò (thay ñoåi cheá ñoä thuyû ñoäng hoïc, ñieàu kieän truyeàn nhieät qua beà maët…) caùc thoâng soá coù theå sai leäch so vôùi giaù trò chuû ñaïo neân caàn coù söï ñieàu chænh. Ñieàu chænh laø moät khaùi nieäm heïp cuûa ñieàu khieån. Muïc ñích cuûa noù laø giöõ cho thoâng soá ñaàu ra cuûa ñoái töôïng gaàn baèng vôùi giaù trò chuû ñaïo hay thay ñoåi theo moät chöông trình ñaët tröôùc. Ñieàu chænh coù theå thöïc hieän baèng tay hoaëc töï ñoäng. ÔÛ ñieàu chænh baèng tay taùc ñoäng leân ñoái töôïng thoâng qua coâng cuï thöøa haønh do con ngöôøi thöïc hieän coøn trong ñieàu chænh töï ñoäng, taùc ñoäng leân ñoái töôïng ñöôïc thöïc hieän baèng moät coâng cuï töï ñoäng ñaëc bieät baèng voøng kheùp kín taïo neân heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng. Trong heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng toàn taïi 2 thaønh phaàn cô baûn: Ñoái töôïng ñieàu chænh: laø thieát bò coâng ngheä trong ñoù coù 1 hay nhieàu thoâng soá caàn giöõ coá ñònh hay thay ñoåi theo moät chöông trình ñaët tröôùc. Thieát bò ñieàu chænh: coâng cuï töï ñoäng ñaûm baûo duy trì thoâng soá cuûa ñoái töôïng. Caùc thoâng soá coâng ngheä ñöôïc chia thaønh: Thoâng soá ñaàu vaøo (X): coù theå hieåu ñoù laø löu löôïng, thaønh phaàn nguyeân lieäu, noàng ñoä, löôïng nhieät cung caáp … Thoâng soá ñaàu ra (Y): goàm coù nhieät ñoä löu chaát, möùc chaát loûng trong thieát bò, aùp suaát, noàng ñoä, löu löôïng, ñoä aåm … Yeáu toá nhieãu (Z): nhöõng yeáu toá beân ngoaøi taùc ñoäng leân söï hoaït ñoäng cuûa heä thoáng nhö nhieät ñoä moâi tröôøng, toån thaát nhieät, caùc taïp chaát … Thoâng thöôøng khi nghieân cöùu heä thoáng, caùc ñaïi löôïng ñaàu vaøo, ñaàu ra ñöôïc xem xeùt khoâng phaûi laø giaù trò tuyeät ñoái maø laø giaù trò töông ñoái giöõa giaù trò töùc thôøi vaø giaù trò chuû ñaïo cuûa thoâng soá coâng ngheä. Caùc ñaïi löôïng ñöôïc theå hieän döôùi daïng sai leäch tuyeät ñoái (coù ñôn vò) hoaëc sai leäch töông ñoái ( khoâng coù ñôn vò). Coù ñôn vò : y = ytt - y0 Khoâng coù ñôn vò : y = Vôùi y0: giaù trò chuû ñaïo ytt: giaù trò töùc thôøi Phöông thöùc ñieàu chænh: Theo nguyeân taéc ñieàu chænh: Hình 1.2. Keânh ñieàu chænh. Maïch ñieàu chænh hôû: Heä thoáng ñieàu khieån khoâng coù tín hieäu phaûn hoài. Do ñoù phaûi döï ñoaùn ñaïi löôïng beân ngoaøi seõ taùc ñoäng vaøo heä thoáng nhö theá naøo. Caùch ñieàu khieån naøy mang tính caûm quan thöôøng do con ngöôøi ñieàu chænh thoâng qua caùc van tay. Maïch ñieàu chænh kín: Heä thoáng ñieàu chænh coù tín hieäu phaûn hoài, söï thay ñoåi töùc thôøi cuûa ñaïi löôïng ñöôïc ñieàu chænh seõ taùc ñoäng vaøo cô caáu ñieàu chænh laøm xuaát hieän söï ñieàu chænh. Taùc ñoäng ñieàu chænh tieáp tuïc dieãn ra khi giaù trò ñaàu ra phuø hôïp vôùi giaù trò chuû ñaïo. Coù 3 phöông thöùc ñieàu chænh theo daïng naøy: Ñieàu chænh theo sai leäch: Nhieãu Z taïo neân ñoä leäch giöõa giaù trò töùc thôøi cuûa ñaïi löôïng ñieàu chænh Y vôùi giaù trò chuû ñaïo u (hình 1.3). Hình 1.3. Sô ñoà heä thoáng ñieàu chænh sai leäch. Boä ñieàu chænh töï ñoäng so saùnh giaù trò y vaø u, khi chuùng leäch nhau boä ñieàu chænh taïo ra taùc ñoäng ñieàu chænh x ñeán ñoái töôïng ñieàu chænh ñeå loaïi boû sai leäch. Trong heä ñieàu chænh theo sai leäch, taùc ñoäng ñieàu chænh chæ ñöôïc hình thaønh sau khi coù sai leäch ñaây laø nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng. Tuy nhieân, trong thöïc teá heä thoáng ñieàu chænh naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi do taùc ñoäng ñieàu chænh khoâng phuï thuoäc vaøo soá löôïng, daïng, vò trí xuaát hieän cuûa nhieãu. Ñieàu chænh theo nhieãu: Boä ñieàu chænh nhaän thoâng tin veà giaù trò töùc thôøi cuûa taùc ñoäng nhieãu cô baûn. Khi nhieãu bieán ñoåi khoâng khôùp vôùi giaù trò U, boä ñieàu chænh taïo ra taùc ñoäng ñieàu chænh x leân ñoái töôïng. Trong heä thoáng ñieàu chænh theo nhieãu (hình 1.4), tín hieäu ñieàu chænh ñi qua maïch ñieàu chænh nhanh hôn trong heä thoáng ñieàu chænh theo sai leäch. Tuy nhieân ñieàu chænh theo nhieãu cho phaàn lôùn caùc ñoái töôïng hoaù coâng ngheä thöïc teá khoù thöïc hieän do caàn thieát phaûi tính aûnh höôûng cuûa taát caû caùc nhieãu taùc ñoäng leân, neáu nhieãu coù soá löôïng lôùn vaø moät soá khoâng xaùc ñònh ñöôïc thì vieäc ñieàu chænh theo nhieãu seõ keùm hieäu quaû. Hình 1.4. Sô ñoà heä thoáng ñieàu chænh theo nhieãu. Ñieàu chænh hoãn hôïp: Hình 1.5. Sô ñoà heä thoáng ñieàu chænh hoãn hôïp. Ñeå taêng hieäu quaû ñieàu chænh, ngöôøi ta söû duïng phoái hôïp hai nguyeân taéc ñieàu chænh theo sai leäch vaø theo nhieãu. Theo ñaïi löôïng ñieàu chænh: Heä ñieàu chænh chia thaønh : Heä moät chieàu: coù moät ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh Heä hai chieàu: coù nhieàu ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh. Caùc ñaïi löôïng coù theå lieân quan hoaëc ñoäc laäp vôùi nhau. Theo soá voøng truyeàn tín hieäu: Heä moät voøng kín. Heä nhieàu voøng kín. Ngöôøi ta söû duïng heä nhieàu voøng kín ñeå ñieàu chænh moät ñaïi löôïng vôùi muïc ñích naâng cao chaát löôïng quaù trình quaù ñoä. Tuy nhieân heä raát nhaïy vôùi nhöõng bieán ñoåi nhoû. Theo baûn chaát tín hieäu chuû ñaïo: Heä thoáng töï ñoäng oån ñònh: Söû duïng ñeå duy trì ñaïi löôïng ñieàu chænh gaàn vôùi giaù trò chuû ñaïo khoâng ñoåi (U = const). Ñaây laø heä thoáng phoå bieán, ñöôïc söû duïng roäng raõi. Heä thoáng ñieàu chænh theo chöông trình: Coù giaù trò chuû ñaïo cuûa ñaïi löôïng ñieàu chænh laø haøm soá theo thôøi gian bieát tröôùc U = f(t). Heä ñöôïc laép ñaët theâm boä ñònh trò chöông trình taïo daïng cuûa ñaïi löôïng U theo thôøi gian. Nhöõng heä naøy ñöôïc söû duïng cho töï ñoäng hoaù caùc quaù trình hoaù coâng ngheä hoaït ñoäng theo chu kyø. Heä thoáng ñieàu chænh theo doõi: Giaù trò chuû ñaïo cuûa ñaïi löôïng ñieàu chænh khoâng ñöôïc bieát tröôùc vaø noù laø haøm cuûa ñaïi löôïng ñoäc laäp beân ngoaøi U = f(yi). Heä thoáng naøy duøng ñeå ñieàu chænh moät thoâng soá coâng ngheä (thuï ñoäng) phuï thuoäc vaøo giaù trò cuûa moät thoâng soá coâng ngheä khaùc (chuû ñoäng). Moät soá ñaëc tính cuûa söï ñieàu chænh: 1.8.1. Ñieàu chænh khoâng lieân tuïc: coøn goïi laø ñieàu chænh ON – OFF. Heä thoáng ñieàu chænh hai vò trí coù trong thaønh phaàn boä ñieàu chænh hai vò trí vôùi thoâng soá ñaàu ra chæ coù hai giaù trò töông öùng vôùi giaù trò cöïc ñaïi xmax hoaëc cöïc tieåu xmin cuûa taùc ñoäng ñieàu chænh. Boä ñieàu chænh taïo ra taùc ñoäng ñieàu chænh baèng xmax khi giaù trò töùc thôøi cuûa ñaïi löôïng ñieàu chænh nhoû hôn giaù trò chuû ñaïo u thì ñaïi löôïng ñieàu chænh taêng leân. Khi y ñaït ñeán giaù trò u, taùc ñoäng ñieàu chænh giaûm töùc thôøi xuoáng xmin. Tuy nhieân do ñoái töôïng coù quaùn tính ñaïi löôïng ñieàu chænh coøn taêng theâm moät thôøi gian nöõa vaø sau ñoù baét ñaàu giaûm daàn. Khi ñaïi löôïng ñieàu chænh giaûm ñeán giaù trò chuû ñaïo u, boä ñieàu chænh moät laàn nöõa taïo ra taùc ñoäng ñieàu chænh xmax laøm taêng laïi ñaïi löôïng ñieàu chænh sau moät thôøi gian. Nhö vaäy, khi söû duïng boä ñieàu chænh vò trí, ñaïi löôïng coâng ngheä ñieàu chænh dao ñoäng chung quanh giaù trò chuû ñaïo. Dao ñoäng naøy coù bieân ñoä A vaø chu kyø T vaø ñöôïc goïi laø töï dao ñoäng. Thôøi ñieåm hoaït ñoäng cuûa boä ñieàu chænh vò trí phuï thuoäc vaøo tính chaát phaàn tuyeán tính cuûa heä vaø daïng ñaëc tính tónh cuûa boä ñieàu chænh. Boä ñieàu chænh vò trí coù caáu truùc ñôn giaûn, laøm vieäc tin caäy, khoâng phöùc taïp trong hieäu chænh vaø baûo trì. Do ñoù, neáu boä ñieàu chænh vò trí ñaûm baûo chaát löôïng thì söû duïng noù. Boä ñieàu chænh vò trí thöôøng ñöôïc söû duïng cho ñoái töôïng coù tính treã nhoû vaø dung löôïng lôùn. Hình 1.6. Ñieàu chænh ON - OFF Ñoâi luùc ngöôøi ta coù theå keát hôïp nhieàu thieát bò ñieàu chænh hai vò trí ñeå taïo thaønh ñieàu chænh nhaûy caáp. Ñieàu chænh lieân tuïc: Hình 1.7. Ñieàu chænh lieân tuïc. Ñieàu chænh ñaïi löôïng ñaàu ra ôû baát kì vò trí naøo trong vuøng ñieàu chænh. Thieát bò ñieàu chænh lieân tuïc laø thieát bò coù khaû naêng bieán ñoåi lieân tuïc caùc ñaïi löôïng ñaàu ra phuø hôïp vôùi giaù trò ñaàu vaøo. Chöông 2. KHAÛO SAÙT DAÂY CHUYEÀN COÂNG NGHEÄ. Thuyeát minh quy trình coâng ngheä: Muïc ñích quaù trình cheá bieán condensate: Condensate coù ñaëc ñieåm laø thaønh phaàn cuûa noù nheï, caùc hôïp chaát hydrocacbon cuûa noù chæ coù maïch cacbon ñeán C17 vaø nhieät ñoä TBP ôû ñieåm cuoái 100% cuûa noù chæ tôùi 360oC. Coâng ngheä saûn xuaát laø chöng phaàn nheï cuûa condensate vaø pha troän vôùi reformate coù chæ soá octan (RON) vaø MTBE seõ ñaït chæ soá RON 83, RON 92 theo tieâu chuaån cho xaêng A83 vaø xaêng A92. Ngoaøi tieâu chuaån veà RON, saûn phaåm phaûi ñaùp öùng caùc tieâu chuaån khaùc, trong ñoù ñieåm soâi ñaàu, ñieåm soâi cuoái vaø aùp suaát hôi baõo hoøa seõ ñöôïc xem xeùt ñeå quyeát ñònh möùc ñoä sô cheá nguyeân lieäu condensate. Neáu pha tröïc tieáp condensate vôùi reformate saûn phaåm coù nhieät ñoä soâi ñaàu laø 35oC vaø nhieät ñoä soâi cuoái laø 360oC, khoâng ñaûm baûo nhieät ñoä soâi ñaàu vaø soâi cuoái cuûa xaêng thaønh phaåm (theo tieâu chuaån qui ñònh laø 40oC vaø 205oC). Do ñoù condensate ñöôïc ñöa qua thaùp chöng caát, caét boû phaàn nheï ôû saûn phaåm ñænh vaø phaàn naëng ôû saûn phaåm ñaùy. Saûn phaåm thu ñöôïc coù khoaûng nhieät ñoä soâi 40oC – 205oC, saûn phaåm naøy seõ ñöôïc pha cheá vôùi reformate vaø MTBE. Xaêng thaønh phaåm do vaäy cuõng coù ñieåm soâi ñaàu vaø soâi cuoái ñaùp öùng tieâu chuaån yeâu caàu. Thöïc chaát quaù trình chöng caát condensate sô boä naøy laø quaù trình oån ñònh condensate: Taùch bôùt moät phaàn caùc caáu töû nheï nhö C3, C4 vaø Iso C4 ra khoûi condensate tröôùc khi pha troän, phaàn nheï naøy ñöôïc duøng laøm nguyeân lieäu cho nhaø maùy vaø saûn xuaát LPG. Taùch bôùt moät phaàn caùc caáu töû naëng. Phaàn naëng naøy ñöôïc ñöa qua heä thoáng chöng caát ñeå saûn kerozene vaø DO. Sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä: Hình 2.1. Sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä. Sô ñoà khoái quaù trình chöng caát condensate: Hình 2.2. Sô ñoà khoái quaù trình chöng caát Condensate. Moâ taû daây chuyeàn coâng ngheä: Condensate sau khi ñöôïc khai thaùc töø caùc moû ngoaøi khôi ñöôïc daãn veà ñaát lieàn thoâng qua heä thoáng oáng daãn döôùi ñaùy bieån, thaønh phaàn condensate sau khi ñöôïc taùch boû sô boä khí khoâng ngöng (metan) vaø khí ñoát (C3,C4) ñöôïc daãn vaøo caùc boàn chöùa (1a). Ñeå ñaûm baûo cho vieäc tieáp nhaän lieân tuïc löôïng condensate chuyeån veà vaø oån ñònh quaù trình chöng caát ngöôøi ta thöôøng boá trí 2 boàn chöùa song song hoaït ñoäng luaân phieân vaø coù heä thoáng kieåm tra möùc. Condensate sau khi ñöôïc oån ñònh trong boàn ñöôïc bôm vaøo thieát bò trao ñoåi nhieät (8a) ñeå taän duïng nhieät cuûa doøng kezosene trích ngang. Thieát bò trao ñoåi nhieät (8a) laø thieát bò trao ñoåi nhieät kieåu voû oáng (oáng xoaén) ñaët thaúng ñöùng ñeå taän duïng khoâng gian truyeàn nhieät vaø oån ñònh doøng Doøng kezosene ñi phía voû, doøng condensate nhaäp lieäu ñi trong oáng vaø hai doøng ñöôïc boá trí ngöôïc chieàu nhau taïo deã daøng cho vieäc veä sinh, taêng hieäu quaû truyeàn nhieät vaø giaûm caùch nhieät. Doøng condensate nhaäp lieäu sau khi ra khoûi thieát bò (8a) ñaït 48oC, tieáp tuïc ñöôïc daãn vaøo thieát bò trao ñoåi nhieät (8b) ñeå taän duïng saûn phaåm ñaùy thaùp (6). Thieát bò trao ñoåi nhieät (8b) cuõng laø thieát bò trao ñoåi nhieät kieåu voû oáng (oáng xoaén) ñaët thaúng ñöùng ñeå taän duïng khoâng gian truyeàn nhieät vaø oån ñònh doøng Doøng saûn phaåm ñaùy ñi phía voû, doøng condensate nhaäp lieäu ñi trong oáng vaø hai doøng ñöôïc boá trí ngöôïc chieàu nhau cuõng ñeå deã daøng veä sinh, taêng hieäu quaû truyeàn nhieät vaø giaûm caùch nhieät. Doøng nhaäp lieäu sau khi ra khoûi thieát bò trao ñoåi nhieät (8b) ñaït 770C (chöa ñaït nhieät ñoä soâi) tieáp tuïc daãn qua loø gia nhieät (2a) laø coâng ñoaïn gia nhieät cuoái cuøng tröôùc khi nhaäp lieäu vaøo thaùp (5). Nhieäm vuï cuûa loø gia nhieät (2a) laø cung caáp nhieät löôïng cho doøng condensate ñeå ñaït nhieät ñoä soâi (tsoâi =160oC), loø gia nhieät söû duïng caùc nhieân lieäu ñoát chaùy nhö than cuûi, daàu DO, FO, khí ñoát… Ñeå thuaän tieän cho quaù trình vaän haønh vaø taän duïng nguoàn nhieân lieäu coù saün, ta söû duïng saûn phaåm ñaùy 2 (daàu DO) laøm nhieân lieäu ñoát chaùy. Loø gia nhieät laø thieát bò gia nhieät kieåu voû oáng (oáng xoaén) ñöôïc boá trí doøng condensate nhaäp lieäu ñi trong oáng, nhieân lieäu ñoát chaùy ñi ngoaøi oáng. Sau khi ñöôïc trao ñoåi nhieät taïi (8a), (8b) vaø gia nhieät taïi (2a), doøng nhaäp lieäu ñaït nhieät ñoä soâi 1600C ñöôïc ñöa vaøo thaùp (5) taïi vò trí maâm nhaäp lieäu. Vôùi traïng thaùi nhaäp lieäu loûng – soâi laø ñieàu kieän toát nhaát ñeå thaùp hoaït ñoäng toát vaø taêng hieäu quaû truyeàn khoái (nhieät ñoä thaáp thì thaùp maát nhieät, khaû naêng loâi keùo caáu töû giaûm, toán chi phí nhieät löôïng hôi ñoát, coøn khi nhieät ñoä cao, doøng nhaäp lieäu khoâng oån ñònh, aùp suaát oáng daãn taêng do hôi sinh ra). Thaùp chöng caát (5) laø thaùp chöng caát sô boä hoaït ñoäng ôû aùp suaát cao (4atm), ñöôøng kính 1.4m, chieàu cao 14.4 m, coù 30 maâm, kieåu maâm choùp coù oáng chaûy chuyeàn vaø doøng loûng ñi töø treân xuoáng tieáp xuùc vôùi doøng khí töø döôùi leân vôùi nhieät ñoä thay ñoåi taïi ñænh laø 1200C vaø ñaùy laø 195oC. Trong thaùp (5) laø quaù trình phaân ñoaïn theo nhieät ñoä (taêng daàn töø ñænh xuoáng ñaùy) nhôø söï bay hôi töông ñoái cuûa caùc caáu töû hydrocacbon hay noùi caùch khaùc laø quaù trình tieáp xuùc pha vaø truyeàn khoái giöõa hai doøng loûng – hôi qua töøng baäc noàng ñoä cho ra saûn phaåm ñænh giaøu caùc hydrocacbon nheï (C3,C4 vaø khí khoâng ngöng). Doøng loûng bao goàm doøng hoaøn löu töø maâm treân cuøng cuûa phaàn caát vôùi tyû soá hoaøn löu thích hôïp vaø doøng nhaäp lieäu töø vò trí maâm nhaäp lieäu. Cuøng vôùi doøng loûng naøy caùc hydrocacbon naëng trong hôi bò ngöng tuï vaø thu hoài veà khu vöïc ñaùy thaùp, taïo neân coät chaát loûng ôû ñaùy thaùp. Doøng hôi sinh ra töø saûn phaåm ñaùy ñöôïc gia nhieät vaø moät phaàn boác hôi quay trôû laïi thaùp (5) töø loø gia nhieät (2b). Doøng hôi naøy seõ tieáp xuùc vôùi doøng loûng qua töøng maâm vaø coù nhieäm vuï laøm boác hôi caùc hydrocacbon nheï trong doøng loûng vaø loâi keùo chuùng leân phía ñænh thaùp. Ngoaøi ra doøng hôi coøn aûnh höôûng raát nhieàu ñeán aùp suaát trong thaùp thoâng qua löôïng khí khoâng ngöng vaø khaû naêng ngöng tuï hôi taïi ñænh thaùp (aùp suaát ñaùy thaùp laø 4atm, ñænh thaùp laø 3,87atm). Taïi ñænh thaùp (5), caùc hydrocacbon nheï toàn taïi döôùi daïng hôi ñöôïc daãn qua thieát bò ngöng tuï (4a) ñeå thu hoài döôùi daïng loûng vaø xaû khí khoâng ngöng. Thieát bò (4a) laø thieát bò ngöng tuï kieåu naèm ngang daïng oáng chuøm coù vaùch ngaên vôùi vieäc boá trí doøng pha hôi vaø khí khoâng ngöng ñi ngoaøi voû, nöôùc laøm maùt ñi trong oáng. Do quaù trình trao ñoåi nhieät giöõa pha hôi vaø nöôùc laøm maùt neân saûn phaåm ñænh ñöôïc ngöng tuï hoaøn toaøn vaø khí khoâng ngöng ñöôïc xaû qua van xaû khí khoâng ngöng. Khí khoâng ngöng ñöôïc daãn ra ñuoác ñoát tröïc tieáp hoaëc khí ñoát cho nhaø maùy phaùt ñieän. Saûn phaåm ñænh sau khi ngöng tuï thaønh daïng loûng ñöôïc chuyeån qua thieát bò taùch pha (3a) ñeå taùch löôïng khí khoâng ngöng coøn soùt laïi. Thieát bò (3a) laø thieát bò taùch pha naèm ngang döïa treân khaû naêng va ñaäp vaø tích laéng do troïng löïc coù ñaàu vaøo laø doøng saûn phaåm ñænh coøn laãn ít khí khoâng ngöng vaø hai ñaàu ra (moät laø doøng saûn phaåm ñænh ñaõ ñöôïc taùch khí khoâng ngöng goïi laø xaêng nheï, moät laø doøng khí khoâng ngöng). Doøng khí khoâng ngöng laïi ñöôïc daãn ra ñuoác ñoát hoaëc laøm nhieân lieäu cho nhaø maùy phaùt ñieän, doøng xaêng nheï ñöôïc daãn veà bình phaân phoái loûng. Taïi bình phaân phoái loûng, moät phaàn xaêng nheï ñöôïc bôm hoaøn löu trôû laïi thaùp (5) vôùi tyû soá hoaøn löu thích hôïp taïi vò trí maâm treân cuøng cuûa phaàn caát nhaèm taïo doøng hoaøn löu duy trì khaû naêng hoaït ñoäng oån ñònh cuûa thaùp (ñaûm baûo caân baèng vaät chaát , caân baèng naêng löôïng cho thaùp, taêng khaû naêng boác hôi vaø loâi keùo caùc caáu töû hydrocacbon nheï), moät phaàn ñöôïc ñöa vaøo boàn chöùa saûn phaåm xaêng nheï qua boä phaän hoaù loûng ôû aùp suaát cao (10 – 15atm) laøm khí hoaù loûng (khí ñoát) phuïc vuï cho nhu caàu sinh hoaït vaø saûn xuaát. Saûn phaåm ñaùy cuûa thaùp (5) goàm caùc caáu töû hydrocacbon naëng (C5 trôû leân) ñöôïc chuyeån qua loø gia nhieät (2b) ñeå ñöôïc gia nhieät. Loø gia nhieät (2b) cuõng gioáng loø gia nhieät (2a) ôû choã boá trí doøng saûn phaåm ñaùy ñi trong oáng vaø hôi ñoát ñi ngoaøi oáng nhöng khaùc ôû choã coù vuøng khoâng gian ñeå doøng saûn phaåm ñaùy boác hôi moät phaàn ñeå quay trôû laïi thaùp (5) (duy trì hoaït ñoäng cuûa thaùp vaø caân baèng vaät chaát, naêng löôïng trong thaùp). Thöôøng ñeå cho (2b) hoaït ñoäng toát vaø oån ñònh thì löôïng saûn phaåm ñaùy vaøo (2b) phaûi thaät oån ñònh thoâng qua vieäc luoân duy trì moät möùc chaát loûng oån ñònh taïi ñaùy thaùp (5). Saûn phaåm ñaùy thaùp (5) sau khi ñöôïc gia nhieät taïi (2b) vaø qua van xaû aùp ñaõ ñaït nhieät ñoä laø 2100C vaø trôû thaønh doøng nhaäp lieäu naïp vaøo thaùp (6). Thaùp chöng caát (6) laø thaùp chöng caát phaân ñoaïn ôû aùp suaát khí quyeån (1.2 atm), ñöôøng kính phaàn caát 2m, phaàn chöng 0.8m, chieàu cao 12.5m, coù 18 maâm, kieåu maâm choùp coù oáng chaûy chuyeàn vaø doøng loûng ñi töø treân xuoáng tieáp xuùc vôùi doøng khí töø döôùi leân vôùi nhieät ñoä thay ñoåi taïi ñænh laø 1300C, taïi khu vöïc trích ngang laø 1850C vaø ñaùy laø 195oC. Trong thaùp (6) quaù trình chöng caát dieãn ra phöùc taïp hôn vì ngoaøi 2 doøng hôi – loûng laáy ra taïi ñænh vaø ñaùy coøn coù doøng Kerozene trích ngang laáy ra taïi vò trí trích ngang vaø hôi nöôùc (3atm, 220oC) suïc tröïc tieáp vaøo ñaùy thaùp ñeå giaûm nhieät ñoä soâi vaø aùp suaát rieâng phaàn cuûa saûn phaåm ñaùy. Cuõng gioáng nhö thaùp (5), trong thaùp (6) cuõng xaûy ra hieän töôïng tieáp xuùc pha , truyeàn khoái vaø phaân ñoaïn theo nhieät ñoä cho ra saûn phaåm ñænh laø condensate coâng ngheä (xaêng naëng hay xaêng coâng ngheä), doøng trích ngang laø doøng Kerozene (daàu hoaû), doøng saûn phaåm ñaùy laø daàu DO (daàu diesel). Doøng loûng trong thaùp ñöôïc hình thaønh töø doøng hoaøn löu töø maâm treân cuøng cuûa phaàn caát vaø doøng nhaäp lieäu töø vò trí nhaäp lieäu chaûy töø treân xuoáng vôùi muïc ñích laøm ngöng tuï caùc caáu töû kerozene veà maâm trích ngang, caáu töû DO xuoáng phía ñaùy. Doøng hôi trong thaùp (töø ñaùy thaùp ñeán vò trí maâm nhaäp lieäu) chính laø doøng hôi nöôùc baõo hoaø (2200C, 3atm) suïc tröïc tieáp töø ñaùy thaùp vôùi muïc ñích laøm boác hôi vaø loâi keùo caùc caáu töû xaêng naëng leân phía ñænh. Doøng hôi töø vò trí maâm nhaäp lieäu ñeán ñænh thaùp ñöôïc hình thaønh goàm: Doøng hôi nöôùc vaø hôi daàu töø ñaùy leân. Doøng hôi boác ra töø doøng nhaäp lieäu vaøo thaùp. Doøng hôi nöôùc vaø hôi daàu töø bình trích ngang hoài löu veà thaùp. Do ñoù, ñöôøng kính cuûa thaùp töø vò trí maâm nhaäp lieäu leân ñænh lôùn hôn ñöôøng kính töø maâm nhaäp lieäu xuoáng ñaùy. Taïi ñænh thaùp (6), pha hôi (1300C; 1.068atm) thoaùt ra bao goàm chuû yeáu laø saûn phaåm xaêng naëng coù laãn hôi nöôùc vaø khí khoâng ngöng, chuùng ñöôïc daãn qua thieát bò ngöng tuï (4b) (thieát bò ngöng tuï naèm ngang kieåu oáng chuøm coù vaùch ngaên vôùi vieäc boá trí doøng pha hôi vaø khí khoâng ngöng ñi ngoaøi voû, nöôùc laøm maùt ñi trong oáng) ñeå ngöng tuï hoaøn toaøn xaêng naëng vaø hôi nöôùc ñoàng thôøi xaû khí khoâng ngöng qua van xaû khí khoâng ngöng. Xaêng naëng vaø nöôùc sau khi ngöng tuï ñöôïc chuyeån vaøo thieát bò taùch pha (3b). Thieát bò (3b) laø thieát bò naèm ngang coù moät ñaàu vaøo laø xaêng naëng vaø nöôùc , ba ñaàu ra (moät laø ñaàu thoaùt khí khoâng ngöng, moät ñaàu ra laø xaêng naëng, moät ñaàu ra laø nöôùc). Thieát bò (3b) hoaït ñoäng döïa vaøo khaû naêng va ñaäp ñeå taùch khí khoâng ngöng vaø khaû naêng laéng (khaùc nhau veà tæ troïng) ñeå taùch nöôùc. Khí khoâng ngöng sau khi taùch ñöôïc daãn ra ñuoác ñoát, nöôùc sau khi xöû lí ñöôïc thaûi ra moâi tröôøng coøn xaêng naëng ñöôïc doàn vaøo bình phaân phoái loûng. Taïi bình phaân phoái loûng, moät phaàn xaêng naëng ñöôïc bôm hoaøn löu trôû laïi thaùp (6) vôùi tyû soá hoaøn löu thích hôïp taïi vò trí maâm treân cuøng cuûa phaàn caát nhaèm taïo doøng hoaøn löu duy trì khaû naêng hoaït ñoäng oån ñònh cuûa thaùp (ñaûm baûo caân baèng vaät chaát, caân baèng naêng löôïng cho thaùp, taêng khaû naêng boác hôi vaø loâi keùo caùc caáu töû xaêng naëng), moät phaàn ñöôïc doàn vaøo boàn chöùa saûn phaåm xaêng naëng. Xaêng naëng laøm nguyeân lieäu ñeå pha cheá xaêng thöông phaåm phuïc vuï cho nhu caàu tieâu duøng cuûa xaõ hoäi. Taïi vò trí maâm trích ngang (nhieät ñoä 1850C; aùp suaát maâm laø 1.134 atm; aùp suaát rieâng phaàn cuûa kerozene laø 0.52atm), moät phaàn doøng loûng ñöôïc trích ngang doàn vaøo bình trích ngang (coät nhaû). Coät nhaû cuõng laø moät thaùp maâm choùp hình truï (ñöôøng kính 0.5m; chieàu cao 2.55m; coù 6 maâm) coù doøng loûng laø kerozene vaø xaêng naëng chaûy töø treân xuoáng, doøng hôi laø hôi nöôùc baõo hoaø (220oC, 3atm) suïc töø ñaùy leân. Söï tieáp xuùc pha loûng – hôi nhaèm laøm boác hôi vaø loâi cuoán caùc caáu töû xaêng naëng coøn soùt laïi trong doøng loûng tröôùc khi doàn xuoáng ñaùy vaø daãn vaøo thieát bò trao ñoåi nhieät (8a) ñeå trao ñoåi nhieät vôùi doøng condensate nhaäp lieäu (taän duïng nhieät). Cuoái cuøng, sau khi ra khoûi (8a), doøng Kerozene (daàu hoaû) haï nhieät ñoä töø 185oC xuoáng 80oC ñöôïc daãn vaøo boàn chöùa. Kerozene laøm nhieân lieäu phuïc vuï sinh hoaït vaø saûn xuaát. Taïi khu vöïc ñaùy thaùp (6), sau khi tieáp xuùc vôùi hôi baõo hoaø suïc leân doøng saûn phaåm ñaùy chæ coøn laïi chuû yeáu laø daàu DO (xaêng naëng vaø kerozene ñöôïc hôi nöôùc loâi cuoán leân treân) ñöôïc bôm vaøo thieát bò trao ñoåi nhieät (8b). Taïi thieát bò (8b), daàu DO ñöôïc trao ñoåi nhieät vôùi doøng condensate nhaäp lieäu (taän duïng nhieät) haï nhieät ñoä xuoáng coøn 90oC tröôùc khi doàn vaøo boàn chöùa. Daàu DO laøm nhieân lieäu ñoát chaùy trong saûn xuaát (taän duïng laøm nhieân lieäu ñoát chaùy trong loø (2a), (2b). Thieát keá heä thoáng töï ñoäng hoùa: Nhieäm vuï ñieàu khieån: Nhieäm vuï ñieàu khieån caùc quaù trình coâng ngheä thöôøng ñöôïc dieãn ñaït nhö laø baøi toaùn toái öu (toái ña hoaëc toái thieåu) moät soá tieâu chuaån (giaù thaønh, naêng löôïng tieâu hao, lôïi nhuaän) coù ñaûm baûo thoâng soá coâng ngheä theo qui ñònh. Giaûi quyeát nhieäm vuï naøy cho toaøn boä quaù trình raát khoù khaên, ñoâi khi trong thöïc teá khoâng thöïc hieän ñöôïc do coù raát nhieàu yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình. Vì vaäy toaøn boä quaù trình ñöôïc phaân thaønh töøng cuïm rieâng coù soá löôïng tham soá khoâng lôùn. Nhieäm vuï ñieàu khieån töøng coâng ñoaïn thöôøng laø oån ñònh caùc thoâng soá coâng ngheä hoaëc toái öu hoùa caùc tieâu chuaån coù theå tính theo caùc thoâng soá ño ñöôïc nhö naêng suaát, noàng ñoä saûn phaåm, möùc ñoä chuyeån ñoåi, tieâu hao naêng löôïng,…Toái öu hoùa caùc tieâu chuaån ñöôïc thöïc hieän trong giôùi haïn cuûa thoâng soá theo yeâu caàu coâng ngheä vaø ñieàu kieän hoaït ñoäng cuûa töøng thieát bò. Treân cô sôû nhieäm vuï ñieàu khieån töøng coâng ñoaïn cuûa quaù trình, ngöôøi ta dieãn ñaït nhieäm vuï töï ñoäng ñieàu chænh caùc tham soá coâng ngheä trong töøng thieát bò. Chaát löôïng saûn phaåm phuï thuoäc vaøo thoâng soá coâng ngheä. Do ñoù khi xaây döïng heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng, ñaàu tieân xaùc ñònh caùc thoâng soá caàn kieåm soaùt vaø ñieàu chænh, ñònh vò nôi ñöa vaøo taùc ñoäng ñieàu khieån vaø xaùc ñònh keânh truyeàn tín hieäu qua ñoái töôïng. Caùc nhieäm vuï treân ñöôïc thöïc hieän baèng caùch laäp sô ñoà taùc ñoäng töông hoã giöõa caùc thoâng soá cuûa ñoái töôïng, phaân chia caùc keânh truyeàn tín hieäu chính vaø phuï, sau ñoù xaùc laäp töøng voøng ñieàu chænh rieâng ñeå buø tröø aûnh höôûng cuûa nhieãu. Khi caàn thieát, caùc voøng ñieàu chænh chính ñöôïc lieân keát laïi vôùi nhau. Döõ lieäu ñeå thöïc hieän caùc nhieäm vuï treân laø moâ hình tónh cuûa töøng ñoái töôïng (döôùi daïng phöông trình caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng). Treân cô sôû caùc phöông trình naøy cuøng vôùi caùc ñieàu kieän laøm vieäc thöïc teá cuûa thieát bò, taát caû caùc yeáu toá coù aûnh höôûng ñeán quaù trình ñöôïc chia thaønh: nhieãu cho pheùp oån ñònh, nhieãu kieåm soaùt ñöôïc, nhieãu khoâng kieåm soaùt ñöôïc, taùc ñoäng ñieàu chænh, ñaïi löôïng ñieàu chænh. Ñaëc tính tónh cho pheùp ñaùnh giaù möùc ñoä aûnh höôûng cuûa ñaïi löôïng naøy leân ñaïi löôïng khaùc vaø laøm roõ caùc ñaïi löôïng ñieàu chænh coù taùc ñoäng toái ña leân quaù trình. Töø ñoù coù theå löïa choïn ñöôïc keânh ñieàu chænh. Tuy nhieân ñeå hieåu roõ töøng quaù trình laø raát khoù vaø do yeâu caàu, ñieàu kieän hoaït ñoäng cuûa daây chuyeàn naøy khoâng ñöôïc neâu roõ trong taøi lieäu [1] cho neân vieäc thieát keá heä thoáng töï ñoäng hoùa ñöôïc ñöa ra nhieàu phöông aùn cho töøng ñieàu kieän laøm vieäc khaùc nhau. Quy trình khaûo saùt ôû ñaây laø daây chuyeàn chöng caát condensate naêng suaát 390.000taán/naêm. Theo nhö moâ taû ôû treân ta thaáy cuïm thieát bò chính trong daây chuyeàn laø hai thaùp chöng caát. Caùc thieát bò gia nhieät, loø ñoát, boàn chöùa, thieát bò ngöng tuï laø caùc thieát bò phuï coù nhieäm vuï hoã trôï giuùp thaùp hoaït ñoäng oån ñònh. Do ñoù coù theå chia daây chuyeàn khaûo saùt thaønh caùc nhoùm thieát bò sau: Cuïm thaùp chöng caát 1. Cuïm thaùp chöng caát 2. Loø ñoát 2a. Loø ñoát 2b. Thieát bò trao ñoåi nhieät. Boàn chöùa. Khaûo saùt töøng cuïm thieát bò nhö moät ñoái töôïng coâng ngheä: Cuïm thieát bò cuûa thaùp chöng caát 1: bao goàm caùc thieát bò: thaùp chöng caát 5, thieát bò ngöng tuï 4a, thieát bò taùch khí 3a. Doøng condensate nhaäp lieäu vaøo thaùp ôû traïng thaùi loûng – soâi sau khi ñöôïc gia nhieät taïi loø 2a, trong thaùp dieãn ra quaù trình tieáp xuùc pha vaø truyeàn khoái giöõa doøng loûng vaø doøng hôi hay caùch khaùc ñoù laø quaù trình phaân ñoaïn theo nhieät ñoä (taêng daàn töø ñænh thaùp xuoáng ñaùy) nhôø söï bay hôi töông ñoái cuûa caùc caáu töû. Quaù trình phaân ñoaïn trong thaùp 5 cho: Saûn phaåm ñænh laø caùc hydrocacon nheï (C3,C4 vaø khí khoâng ngöng) ñöôïc ngöng tuï taïi 4a sau ñoù vaøo 3a. Taïi 3a, khí khoâng ngöng ñöôïc taùch ra, coøn laïi laø saûn phaåm xaêng nheï moät phaàn ñöôïc bôm hoaøn löu trôû laïi thaùp, moät phaàn doàn veà boàn chöùa. Saûn phaåm ñaùy laø caùc hydrocacbon naëng (C5 trôû leân) ñöôïc doàn vaøo loø ñoát 2b, taïi ñaây doøng condensate tieáp tuïc ñöôïc gia nhieät, moät phaàn boác hôi quay trôû laïi thaùp ñeå taïo doøng hôi ñi trong thaùp. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa thaùp chöng caát sô boä ñöôïc theå hieän treân hình (2.3): Hình 2.3. Cuïm thaùp chöng caát 1. Sô ñoà khoái cuïm thaùp chöng caát 1 ñöôïc trình baøy treân hình 2.4: Hình 2.4. Sô ñoà khoái cuïm thaùp 1 Nhieäm vuï cuûa thaùp chöng caát sô boä laø taùch ñöôïc hydrocacbon nheï trong doøng nhaäp lieäu ñeå traùnh aûnh höôûng hoaït ñoäng cuûa cuïm thaùp 2. Cho neân coù theå ñaët ra nhieäm vuï toái öu cuïm thaùp 1 laø toái ña khaû naêng taùch cuûa thaùp vôùi tieâu hao naêng löôïng thaáp nhaát vaø löu löôïng nhaäp lieäu coù giôùi haïn. Ñieàu naøy cho thaáy noàng ñoä saûn phaåm ñænh thaùp 1 phaûi ñöôïc oån ñònh. Ngoaøi ra coøn phaûi ñaûm baûo caùc caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng trong thaùp. Do ñoái töôïng laø thaùp chöng caát vaø dung dòch ñang xeùt laø hoãn hôïp ña caáu töû cho neân laøm taêng tính phöùc taïp khi xeùt phöông trình tónh cuûa thaùp. Caùc phöông trình cô baûn cuûa thaùp: Caân baèng vaät chaát: (2.1) Caân baèng vaät chaát theo caáu töû: (2.2) Caân baèng nhieät löôïng cho thieát bò ngöng tuï: (2.3) Caân baèng vaät chaát theo pha loûng ôû ñaùy thaùp: (2.4) Caân baèng vaät chaát theo pha khí: (2.5) Vôùi: S: tieát dieän ngang cuûa thaùp. Lt: löu löôïng doøng loûng xuoáng ñaùy töø doøng nhaäp lieäu. Re: löu löôïng doøng loûng xuoáng ñaùy töø doøng hoaøn löu Vf: löu löôïng hôi boác leân töø ñaùy thaùp. GW: löu löôïng doøng loûng vaøo loø hôi GF: löu löôïng doøng nhaäp lieäu. GD: löu löôïng doøng saûn phaåm ñænh. Gkn: löu löôïng khí khoâng ngöng toång coäng. Gkn1: löu löôïng khí khoâng ngöng cuûa thieát bò ngöng tuï. Gkn2: löu löôïng khí khoâng ngöng cuûa thieát bò taùch pha. Glh: löu löôïng hoãn hôïp loûng hôi ra khoûi thieát bò ngöng tuï. Gl: löu löôïng xaêng nheï ñaõ taùch khí khoâng ngöng. xFi, xDi, xWi: noàng ñoä phaân mol cuûa caáu töû i trong doøng nhaäp lieäu, doøng saûn phaåm ñænh, doøng saûn phaåm ñaùy. Gn: löu löôïng nöôùc laïnh. Cn: nhieät dung rieâng ñaúng aùp cuûa nöôùc. TnV, TnR: nhieät ñoä vaøo vaø ra thieát bò ngöng tuï cuûa doøng nöôùc. V1: löu löôïng hôi ñi vaøo thieát bò ngöng tuï. q: nhieät löôïng bò maát maùt. Ltl: möïc chaát loûng thieát bò taùch pha. Lth: möïc chaát loûng ñaùy thaùp. Ta coù theå chia ra thaønh caùc nhieãu cô baûn, taùc ñoäng ñieàu chænh vaø ñaïi löôïng ñaàu ra sau: Nhieãu cô baûn: Löu löôïng, thaønh phaàn vaø nhieät ñoä doøng condensate nguyeân lieäu: GF, xF, TF. Nhieät dung rieâng ñaúng aùp cuûa nöôùc Cn. Söï maát maùt nhieät vaøo moâi tröôøng. Trong caùc nhieãu treân thì nhieãu coù theå oån ñònh ñöôïc chæ laø nhieät ñoä nhaäp lieäu TF, löu löôïng naïp lieäu GF, thaønh phaàn naïp lieäu ít khi kieåm soaùt vaø ôû ñaây thaønh phaàn condensate ñöôïc söû duïng tính toaùn laø condensate coù nguoàn goác töø Lan Taây cho neân ta xem nhö laø oån ñònh. Caùc nhieãu coøn laïi khoâng kieåm soaùt ñöôïc. Trong chöng caát ña caáu töû yeáu toá noàng ñoä khoâng ñöôïc xeùt ñeán, chöng caát ôû ñaây ñöôïc hieåu laø phaân ñoaïn saûn phaåm, nhieät ñoä phaân ñoaïn ñöôïc xaùc ñònh töø ñöôøng cong TBP, öùng vôùi phaàn traêm theå tích caàn taùch ta tra ñöôïc nhieät ñoä caàn phaûi ñaït ñöôïc. Do ñoù noàng ñoä saûn phaåm ôû ñaây ñöôïc xeùt giaùn tieáp qua nhieät ñoä. (theo nhö tính toaùn trong taøi lieäu [1]). Taùc ñoäng ñieàu chænh: Löu löôïng nöôùc laïnh Gn. Löu löôïng doøng hoaøn löu Ghl. Löu löôïng saûn phaåm ñaùy GW. Löu löôïng doøng khí khoâng ngöng Gkn. Caùc ñaïi löôïng ñaàu ra: Nhieät ñoä saûn phaåm ñænh TD. Möùc chaát loûng trong thaùp Lth. AÙp suaát trong thaùp Pth. Ta coù theå ñöa ra sô ñoà caáu truùc cuûa cuïm thaùp chöng 1 nhö hình 2.5: Hình 2.5. Sô ñoà caáu truùc cuïm thaùp chöng caát 1. Xeùt caùc ñaïi löôïng ñaàu ra: Aùp suaát trong thaùp: Caàn duy trì ôû 4atm Aùp suaát trong thaùp hình thaønh bôûi doøng loûng vaø doøng hôi trong thaùp trong ñoù aûnh höôûng cuûa doøng hôi laø chuû yeáu, thoâng soá aùp suaát coù theå coi laø thoâng soá coù aûnh höôûng lôùn nhaát ñeán quaù trình chöng caát bôûi leõ noù quyeát ñònh nhieät ñoä chöng caát cuûa hoãn hôïp, khaû naêng phaân ñoaïn cuûa caùc caáu töû trong hoãn hôïp. Do ñoù, thoâng soá naøy caàn phaûi ñöôïc oån ñònh vaø duy trì. Vieäc oån ñònh aùp suaát trong thaùp naøy thoâng qua vieäc thay ñoåi: Löu löôïng doøng hôi boác leân töø ñaùy thaùp thoâng qua vieäc thay ñoåi löu löôïng khí ñoát vaøo loø ñoát 2b. Löu löôïng cuûa nöôùc laøm maùt taïi 4a vaø ñoä môû van xaû khí khoâng ngöng. Ta nhaän thaáy phöông aùn naøy coù hieäu quaû hôn so vôùi phöông aùn treân bôûi muïc tieâu ôû ñaây laø oån ñònh doøng saûn phaåm ñænh ñi ra. Sô ñoà caáu truùc cho aùp suaát trong thaùp theå hieän treân hình 2.6: Hình 2.6. Sô ñoà caáu truùc cho aùp suaát thaùp 5. Nhieät ñoä trong thaùp: Nhieät ñoä ñænh T =1200C Nhieät ñoä ñaùy T =1950C Theo nhö trình baøy ôû treân ta nhaän thaáy thoâng soá nhieät ñoä coù lieân quan ñeán noàng ñoä saûn phaåm, noù quyeát ñònh ñeán khaû naêng phaân ñoaïn cuûa thaùp cho neân caàn phaûi oån ñònh nhieät ñoä naøy. Vieäc oån ñònh nhieät ñoä trong thaùp thoâng qua: Thay ñoåi nhieät löôïng cung caáp vaøo ñaùy thaùp thoâng qua vieäc thay ñoåi löôïng khí ñoát vaøo loø ñoát 2b. Thay ñoåi löôïng hoaøn löu vaøo thaùp (hoaøn löu döôùi ñieåm soâi). Phöông aùn naøy coù hieäu quaû vì löu löôïng doøng hoaøn löu laø thoâng soá aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán noàng ñoä saûn phaåm ñænh. Sô ñoà caáu truùc cho nhieät ñoä ñænh thaùp TD theå hieän treân hình 2.7: Hình 2.7. Sô ñoà caáu truùc cho nhieät ñoä ñænh thaùp 5. Möùc chaát loûng trong thaùp: Möïc chaát loûng trong thaùp quyeát ñònh bôûi doøng loûng trong thaùp, doøng loûng ñöôïc taïo thaønh töø hai doøng: Doøng nhaäp lieäu: töø vò trí maâm nhaäp lieäu chaûy xuoáng. Doøng hoaøn löu: töø maâm ñaàu tieân cuûa phaàn caát chaûy xuoáng (hoaøn löu taïi ñænh). Möïc chaát loûng trong thaùp coù oån ñònh thì môùi ñaûm baûo caân baèng vaät chaát trong thaùp, khi ñoù doøng hôi vaø doøng loûng oån ñònh vaø laøm vieäc lieân tuïc. Ñaëc bieät, möùc chaát loûng coøn duy trì doøng saûn phaåm ñaùy vaøo loø ñoát 2b. Neáu möïc chaát loûng thaáp thì söï soâi dieãn ra ôû vò trí thaáp, khoâng söû duïng heát dieän tích truyeàn nhieät, coù theå gaây chaùy oáng truyeàn nhieät. Neáu möïc chaát loûng quaù cao seõ laøm giaûm khoâng gian boác hôi, taét ngheõn oáng hôi töø noài ñun vaøo thaùp, gaây ra hieän töôïng ngaäp luït. Do ñoù, möïc chaát loûng cuõng phaûi oån ñònh ñeå thaùp hoaït ñoäng toát. Vieäc oån ñònh möùc chaát loûng trong thaùp thoâng qua vieäc thay ñoåi: Löu löôïng doøng nhaäp lieäu, löu löôïng doøng hoaøn löu. Ta nhaän thaáy phöông aùn naøy coù ñoä treã lôùn, vieäc thay ñoåi naøy coøn aûnh höôûng ñeán caân baèng vaät chaát vaø caân baèng nhieät löôïng trong thaùp. Löu löôïng doøng saûn phaåm ñaùy, phöông aùn naøy coù hieäu quaû hôn heát vì ñoä treã nhoû vaø ngoaøi vieäc oån ñònh möùc chaát loûng noù coøn oån ñònh doøng saûn phaåm ñaùy vaøo loø ñoát 2b. Sô ñoà caáu truùc cho möïc chaát loûng ñaùy thaùp theå hieän treân hình 2.8: Hình 2.8. Sô ñoà caáu truùc cho möïc chaát loûng thaùp 5. Trong cuïm thaùp 1 coøn moät thieát bò phuï laø thieát bò taùch pha 3a. Thieát bò 3a hoaït ñoäng döïa treân nguyeân taéc laéng, phaân taàng hoãn hôïp dò theå ban ñaàu döïa vaøo söï sai khaùc khoái löôïng rieâng caùc thaønh phaàn cuûa noù. Thieát bò ñöôïc ñaët naèm ngang ñeå taêng thôøi gian löu, hieäu suaát phaân taàng cao, beà maët taùch pha lôùn. Thôøi gian löu cuûa xaêng nheï trong thieát bò 3a laø 5 phuùt [1]. Ñeå ñaûm baûo cho thieát bò hoaït ñoäng oån ñònh thì möïc chaát loûng phaûi ñöôïc oån ñònh. Do ñoù trong thieát bò coù theâm moät gôø chaûy traøn ñeå duy trì möïc chaát loûng vaø ñaûm baûo thôøi gian löu cuûa caùc doøng löu chaát. Cuïm thieát bò cuûa thaùp chöng caát 2: Doøng condensate sau khi gia nhieät taïi loø 2b ñöôïc ñöa vaøo thaùp 2 thöïc hieän quaù trình phaân ñoaïn sau cuøng ñeå taïo caùc saûn phaåm: Saûn phaåm ñænh laø xaêng naëng. Saûn phaåm trích ngang laø kerozene. Saûn phaåm ñaùy laø daàu DO. Caùc thieát bò trong cuïm thaùp 2 cuõng gioáng nhö trong cuïm thaùp 1 nhöng coù theâm thieát bò coät nhaû 7 ñeå trích ngang saûn phaåm kerozene. Hình2.9. Sô ñoà nguyeân lyù cuïm thaùp chöng caát 2. Sô ñoà khoái cuûa cuïm thaùp 2 ñöôïc trình baøy treân hình 2.10: Hình 2.10. Sô ñoà khoái cuïm thaùp chöng caát 2. Coù theå noùi hieäu quaû cuûa quaù trình coù cao hay khoâng, chaát löôïng töøng saûn phaåm ra coù oån ñònh khoâng laø phuï thuoäc raát nhieàu vaøo quaù trình phaân ñoaïn trong cuïm thaùp 2. Vaø muïc tieâu chính ôû ñaây laø oån ñònh chaát löôïng caùc saûn phaåm ñaàu ra (xaêng naëng, kezosene, daàu DO) . Khi phaân tích ñaëc tính tónh cuûa cuïm thaùp 2 cuõng gioáng nhö cuïm thaùp 1, chæ khaùc laø ôû cuïm thaùp 2 coù theâm phaàn trích ngang saûn phaåm kerozene do ñoù ôû ñaïi löôïng ñaàu ra ta caàn xeùt theâm nhieät ñoä cuûa doøng kerozene TK. Coøn doøng saûn phaåm daàu DO khoâng caàn xeùt ñeán vì khi oån ñònh ñöôïc 2 doøng saûn phaåm chính thì doøng DO cuõng ñöôïc oån ñònh. Thaùp 6 khaùc thaùp 5 ôû moät ñieåm nöõa laø duøng hôi nöôùc quaù nhieät suïc tröïc tieáp vaøo thaùp do ñoù khi tính toaùn caân baèng vaät chaát phaûi xeùt theâm doøng hôi naøy. Caân baèng vaät chaát: (2.6) Caân baèng vaät chaát theo caáu töû: (2.7) Caân baèng nhieät löôïng cho thieát bò ngöng tuï: (2.8) Caân baèng vaät chaát ôû ñaùy thaùp: (2.9) Caân baèng aùp suaát phaàn treân cuûa thaùp: (2.10) Caân baèng vaät chaát ôû coät nhaû: (2.11) Caân baèng nhieät ôû coät nhaû: (2.12) Vôùi: S: tieát dieän ngang cuûa thaùp. Lt: löu löôïng doøng loûng xuoáng ñaùy töø doøng nhaäp lieäu Re: löu löôïng doøng loûng xuoáng ñaùy töø doøng hoaøn löu GW: löu löôïng doøng loûng vaøo loø hôi GF: löu löôïng doøng nhaäp lieäu. GD: löu löôïng doøng saûn phaåm ñænh. Gh: löu löôïng hôi quaù nhieät ñi vaøo thaùp. GK: löu löôïng doøng saûn phaåm kerozene. Ghl: löu löôïng doøng hoaøn löu. Gkn: löu löôïng khí khoâng ngöng. S1: löu löôïng hôi saûn phaåm ñi vaøo coät nhaû. Ghke: löu löôïng hôi quaù nhieät suïc vaøo coät nhaû. P: aùp suaát ñænh thaùp. xFi, xDi, xWi, xKi: noàng ñoä phaân mol cuûa caáu töû i trong doøng nhaäp lieäu, doøng saûn phaåm ñænh, doøng saûn phaåm ñaùy, doøng saûn phaåm trích ngang kerozene. Gn: löu löôïng nöôùc laïnh. Cn: nhieät dung rieâng ñaúng aùp cuûa nöôùc. TnV, TnR: nhieät ñoä vaøo vaø ra thieát bò ngöng tuï cuûa doøng nöôùc. V1: löu löôïng hôi ñi vaøo thieát bò ngöng tuï. r1: aån nhieät ngöng töï cuûa hôi xaêng nheï. rS1, rV1h, rK, rhke: aån nhieät ngöng tuï cuûa doøng hôi saûn phaåm vaø doøng hôi boác leân, doøng kerozene, doøng hôi suïc. qm: löôïng nhieät maát maùt vaøo moâi tröôøng. Ta coù theå chia ra thaønh caùc nhieãu cô baûn, taùc ñoäng ñieàu chænh vaø ñaïi löôïng ñaàu ra sau: Nhieãu cô baûn: Löu löôïng, thaønh phaàn vaø nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: GF, xF, TF. Nhieät dung rieâng ñaúng aùp cuûa nöôùc Cn. Söï maát maùt nhieät vaøo moâi tröôøng qm. Trong caùc nhieãu treân thì nhieãu coù theå oån ñònh ñöôïc chæ laø nhieät ñoä nhaäp lieäu TF, löu löôïng naïp lieäu GF, thaønh phaàn naïp lieäu ít khi kieåm soaùt vaø ôû ñaây thaønh phaàn saûn phaåm ñaùy thaùp 5 laø doøng condensate ñaõ loaïi boû xaêng nheï, neáu thaùp 5 saûn phaåm ñænh ñaõ oån ñònh ñöôïc thaønh phaàn vaø thaønh phaàn doøng condensate nguyeân lieäu xem nhö oån ñònh thì thaønh phaàn saûn phaåm ñaùy thaùp 5 cuõng xem nhö oån ñònh. Caùc nhieãu coøn laïi khoâng kieåm soaùt ñöôïc. Taùc ñoäng ñieàu chænh: Löu löôïng nöôùc laïnh Gn. Löu löôïng doøng hoaøn löu Ghl. Löu löôïng saûn phaåm ñaùy GW. Löu löôïng hôi quaù nhieät vaøo coät nhaû Ghke. Löu löôïng khí khoâng ngöng Gkn. Löu löôïng hôi ñoát suïc vaøo thaùp Gh. Caùc ñaïi löôïng ñaàu ra: Nhieät ñoä saûn phaåm ñænh TD. Nhieät ñoä doøng trích ngang TK. Möùc chaát loûng trong thaùp Lth AÙp suaát trong thaùp Pth Ta coù theå ñöa ra sô ñoà caáu truùc cuûa cuïm thaùp chöng 2 nhö hình 9: Hình 2.11. Sô ñoà caáu truùc cuïm thaùp chöng caát 2. Xeùt caùc ñaïi löôïng ñaàu ra: Aùp suaát trong thaùp: Caàn duy trì ôû 1 atm Cuõng gioáng nhö trong thaùp 5, aùp suaát trong thaùp 6 cuõng ñöôïc hình thaønh bôûi doøng loûng vaø doøng hôi trong thaùp trong ñoù doøng hôi coù aûnh höôûng laø chuû yeáu. Tuy nhieân, doøng hôi ôû ñaây chính laø doøng hôi nöôùc quaù nhieät (2200C, 3atm) suïc tröïc tieáp vaøo ñaùy thaùp vaø löu löôïng hôi trong thaùp ñaõ coù söï cheânh leäch giöõa phaàn chöng vaø phaàn caát neân caàn phaûi oån ñònh vaø haïn cheá ñeán möùc toái ña nhöõng dao ñoäng. Vaø ñeå oån ñònh aùp suaát trong thaùp ta cuõng coù caùc phöông aùn nhö trong cuïm thaùp 1, vaø phöông aùn ñieàu chænh löôïng nöôùc laøm maùt ôû thieát bò ngöng tuï vaãn coù tính hieäu quaû cao hôn heát. Sô ñoà caáu truùc cho aùp suaát thaùp 6 ñöôïc trình baøy nhö hình 2.12: Hình 2.12. Sô ñoà caáu truùc aùp suaát thaùp 6. Nhieät ñoä trong thaùp: Khoâng chæ ñôn thuaàn laø oån ñònh nhieät ñoä ñænh nhö trong thaùp 5 maø coøn oån ñònh caû nhieät ñoä cuûa doøng trích ngang bôûi leõ nhö phaân tích ôû treân nhieät ñoä chính laø thoâng soá quyeát ñònh noàng ñoä caùc caáu töû trong caùc doøng ra. Ñeå oån ñònh nhieät ñoä taïi ñænh thaùp ta ñieàu chænh löu löôïng hoaøn löu vaøo thaùp vaø ñeå oån ñònh nhieät ñoä cuûa doøng trích ngang ta ñieàu chænh löu löôïng hôi nöôùc suïc tröïc tieáp vaøo coät nhaû, ñoù chính laø nhöõng phöông aùn hieäu quaû nhaát. Sô ñoà caáu truùc cho nhieät ñoä cuûa thaùp 6 ñöôïc trình baøy nhö hình 2.13: Hình 2.13. Sô ñoà caáu truùc cho nhieät ñoä thaùp 6 Möùc chaát loûng trong thaùp: Cuõng gioáng nhö trong thaùp 5, möùc chaát loûng trong thaùp 6 cuõng giuùp oån ñònh doøng loûng vaø doøng hôi trong thaùp. Do ñoù, caàn phaûi oån ñònh thoâng qua vieäc thay ñoåi löu löôïng cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ñi ra. Sô ñoà caáu truùc cho möïc chaát loûng thaùp 6 ñöôïc trình baøy treân hình 2.14: Hình 2.14. Sô ñoà caáu truùc möïc chaát loûng thaùp 6. Thieát bò taùch pha 3b cuûa cuïm thaùp chöng caát 2 cuõng hoaït ñoäng töông töï thieát bò 3a döïa treân nguyeân taéc laéng, phaân ly hoãn hôïp dò theå döïa vaøo söï sai khaùc khoái löôïng rieâng. Nhöng ôû ñaây hoãn hôïp dò theå goàm ba chaát: ngoaøi khí khoâng ngöng, xaêng naëng coøn coù theâm löôïng nöôùc do hôi suïc döôùi ñaùy thaùp 6 vaø hôi suïc vaøo coät nhaû. Theo taøi lieäu [1] löôïng khí khoâng ngöng xem nhö raát ít cho neân xem ñaây laø quaù trình trích loûng giöõa xaêng naëng vaø nöôùc hay laø quaù trình laéng nöôùc trong xaêng. Theo taøi lieäu [1], thôøi gian löu cuûa xaêng naëng laø 5 phuùt. Veà nguyeân taéc möïc chaát loûng phaân lôùp giöõa xaêng naëng vaø nöôùc phaûi ñöôïc oån ñònh ñeå traùnh tröôøng hôïp trong doøng nöôùc thoaùt ra coù xaêng naëng vaø trong doøng xaêng naëng coù nöôùc. Tuy nhieân ôû ñaây löôïng nöôùc laø raát ít 0,82 T/h coøn löôïng xaêng naëng ñeán 23,57 T/h gaáp ñeán 28 laàn löôïng nöôùc, cho neân thieát bò 3b coù theâm baàu taùch loûng vôùi theå tích 0,06 m3. Ñeå ñôn giaûn ta ñieàu chænh möùc chaát loûng trong baàu taùch loûng baèng ñieàu chænh ON – OFF. Loø ñoát 2a: Doøng condensate nhaäp lieäu vaøo thaùp 5 ñöôïc ñaûm baûo ôû nhieät ñoä soâi, taïo ñieàu kieän toát cho vieäc tieáp xuùc pha, truyeàn nhieät, truyeàn khoái giöõa hai doøng loûng vaø hôi trong thaùp. Neáu nhaäp lieäu ôû traïng thaùi hôi quaù nhieät (t > 1600C) thì seõ coù hieän töôïng bay hôi trong oáng daãn nhaäp lieäu laøm taêng aùp suaát trong oáng daãn vaø thaùp khi ñoù doøng nhaäp lieäu khoâng oån ñònh, aûnh höôûng caân baèng vaät chaát trong thaùp. Neáu nhaäp lieäu ôû traïng thaùi loûng chöa soâi (t < 160oC), thaùp bò maát nhieät, caân baèng pha bò phaù vôõ do doøng hôi bò ngöng tuï laøm toán theâm löôïng hôi ñoát ôû noài ñun ñeå buø cho söï maát maùt ñoù vaø aûnh höôûng ñeán noàng ñoä saûn phaåm. Vì vaäy, loø ñoát ñöôïc söû duïng ñeå thöïc hieän coâng ñoaïn gia nhieät sau cuøng. Trong coâng ngheä hoaù hoïc, loø ñöôïc söû duïng ñeå nung noùng doøng saûn phaåm coâng ngheä leân nhieät ñoä cao nhôø nhieät löôïng do ñoát chaùy nhieân lieäu. Tuøy theo caáu truùc cuûa loø, quaù trình truyeàn nhieät dieãn ra nhôø böùc xaï hoaëc trao ñoåi nhieät ñoái löu giöõa khí loø vaø doøng saûn phaåm. ÔÛ ñaây khaûo saùt loø coù doøng condensate nhaäp lieäu ñi trong oáng ñöôïc nung noùng baèng khí loø töø nhieân lieäu ñoát chaùy laø daàu DO vaø khoâng khí. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa loø ñoát 2a ñöôïc theå hieän treân hình 2.15: Hình 2.15. Sô ñoà nguyeân lyù loø ñoát 1. Phöông trình caân baèng nhieät löôïng ñeå nung noùng doøng saûn phaåm : (2.13) Nhieät ñoä trong vuøng ñoát chaùy Tc ñöôïc xaùc ñònh töø phöông trình caân baèng nhieät löôïng cho quaù trình chaùy : (2.14) töø ñaây. Ta coù: (2.15) Töø phöông trình (2.13) vôùi (2.15) xaùc ñònh coâng thöùc tính nhieät ñoä ra: (2.16) AÙp suaát trong loø: (2.17) ÔÛ ñaây: Gn, Gkk, Gk, G: löu löôïng nhieân lieäu, khoâng khí, khoùi loø vaø doøng nguyeân lieäu condensate. Cpn, Cpkk, Cpk,Cp: nhieät dung rieâng caùc chaát. Tn,Tkk,Tv: nhieät ñoä vaøo cuûa nhieân lieäu, khoâng khí, doøng nguyeân lieäu condensate. Tk, TR: nhieät ñoä ra cuûa khoùi loø vaø doøng nguyeân lieäu condensate. g = Gkk/ Gn – heä soá tæ leä löu löôïng khoâng khí vaø nhieân lieäu. Töø caùc phöông trình treân ta coù theå ñöa ra: Nhieãu cô baûn laø: löu löôïng vaø nhieät ñoä doøng nguyeân lieäu condensate (G vaøTv), nhieät ñoä khoâng khí (Tkk); heä soá truyeàn nhieät (K) vaø toån thaát (q). Taùc ñoäng ñieàu chænh cô baûn laø löu löôïng vaø thaønh phaàn hoãn hôïp chaùy, coù nghóa laø löu löôïng nhieân lieäu vaø khoâng khí. Ñaïi löôïng ra ngoaøi nhieät ñoä ra doøng saûn phaåm (TR) vaø khoùi loø (Tk) coøn coù noàng ñoä oxy trong khoùi loø (CO2). Theo noàng ñoä oxy coù theå ñaùnh giaù cöôøng ñoä quaù trình chaùy, bôûi vì nhieät ñoä trong buoàng ñoát ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (3) töông öùng vôùi ñieàu kieän ñoát nhieân lieäu vôùi löôïng khoâng khí lyù thuyeát, nhöng treân thöïc teá loø ñoát laøm vieäc vôùi löôïng khoâng khí dö ñeå ñoát heát nhieân lieäu. Nhieät ñoä chaùy lieân quan vôùi löu löôïng khoâng khí theo söï phuï thuoäc cöïc trò: khi khoâng khí dö hoaëc thieáu so vôùi lyù thuyeát, nhieät ñoä chaùy (Tc) ñeàu bò giaûm; do ñoù(Tc) khoâng theå söû duïng laøm chæ soá cöôøng ñoä quaù trình chaùy. Sô ñoà caáu truùc loø ñoát 2a ñöôïc theå hieän treân hình 2.16: Hình 2.16. Sô ñoà caáu truùc loø ñoát 2a. Ta nhaän thaáy loø ñoát laø ñoái töôïng coù nhieàu thoâng soá phuï thuoäc, quan heä giöõa caùc keânh ñöôïc xeùt ñeán khi ta phaân tích ñaëc tính tónh cuûa loø: Xeùt phöông trình (2.15): Giaû thieát qn, Cpn, CpKK khoâng ñoåi Tuyeán tính hoùa phöông trình (3): ñöa veà daïng: Ñaët: (2.17) Theo moâ hình tuyeán tính hoùa thì heä soá khueách ñaïi theo keânh ñieàu chænh Kñc tyû leä thuaän vôùi Tkk0, vaø Tn0 vaø nhieãu naøy ít aûnh höôûng ñeán Tc vaø tyû leä nghòch vôùi tyû leä g0, cuï theå neáu g0 taêng 30% thì Kñc giaûm 40%, neáu g0 giaûm 30% thì Kñc taêng 100%. Ñieàu naøy chöùng toû taùc ñoäng ñieàu chænh tyû leä löu löôïng nhieân lieäu vaø löu löôïng khoâng khí vaøo loø ñoát coù taùc ñoäng lôùn nhieät ñoä ñaàu ra Tc. Tuyeán tính hoùa phöông trình (2.13) cuõng ñöa veà daïng: Vôùi GK, CpK, G, Cp laø haèng soá: Ñaët: (2.18) Ta nhaän thaáy heä soá khueách ñaïi theo TC laø lôùn nhaát, cho neân coù theå ñieàu chænh nhieät ñoä ra cuûa doøng condensate baèng caùch taùc ñoäng leân tyû leä löu löôïng nhieân lieäu vaø löu löôïng khoâng khí vaøo loø ñoát. Coøn nhieät ñoä ñaàu vaøo cuûa doøng nhaäp lieäu tuy coù aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä ñaàu ra nhöng aûnh höôûng naøy raát nhoû, do ñoù nhieãu naøy xem nhö khoâng taùc ñoäng ñeán nhieät ñoä ñaàu ra ñoù. Muïc tieâu chính ñaët ra ôû ñaây laø: phaûi duy trì nhieät ñoä ñaàu ra cuûa doøng condensate nhaäp lieäu TR = TR0 =1600C ñeå ñaûm baûo traïng thaùi nhaäp lieäu cuûa nguyeân lieäu laø loûng – soâi. Duy trì aùp suaát trong loø P = P0 = 1atm ñeå quaù trình truyeàn nhieät dieãn ra oån ñònh. Ñoàng thôøi traùnh gaây noå loø thì P < Pgh. Töø caùc phöông trình treân, ta thaáy nhieät ñoä ñaàu ra cuûa doøng condensate nhaäp lieäu phuï thuoäc vaøo: Löu löôïng khoâng khí vaø nhieân lieäu ñoát loø. Löu löôïng doøng condensate nhaäp lieäu. Nhieät ñoä ñaàu vaøo cuûa doøng condensate nhaäp lieäu. Nhieät ñoä cuûa nhieân lieäu ñoát chaùy. Heä soá truyeàn nhieät vaø toån thaát nhieät. Ta cuõng thaáy aùp suaát trong loø phuï thuoäc vaøo: Löu löôïng khoâng khí vaø nhieân lieäu ñoát loø. Löu löôïng khí thaûi thoaùt ra khoûi oáng khoùi. Löu löôïng khoâng khí vaø nhieân lieäu ñoát loø: laø nhaân toá quyeát ñònh ñeán nhieät löôïng chaùy trong loø vaø aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä cuûa doøng nhaäp lieäu thoâng qua phöông trình caân baèng nhieät löôïng. Neáu löôïng khoâng khí vaø nhieân lieäu lôùn thì nhieät löôïng cung caáp lôùn laøm cho nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu cao vaø ngöôïc laïi. Tuy nhieân caàn phaûi oån ñònh löu löôïng khoâng khí vaø löu löôïng nhieân lieäu bôûi leõ noù quyeát ñònh cheá ñoä laøm vieäc cuûa loø (nhieân lieäu coù chaùy heát hay khoâng vaø nhieät trò cuûa loø coù oån ñònh hay khoâng). Vì GKK>>Gn: khí ñoát loø chuû yeáu laø khoâng khí vaø coi ñoù laø hoãn hôïp khí lí töôûng neân aûnh höôûng ñeán aùp suaát trong loø thoâng qua phöông trình traïng thaùi khí. Löu löôïng doøng condensate nhaäp lieäu: aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä ñaàu ra cuûa nhaäp lieäu thoâng phöông trình nhieät löôïng trong doøng. Tuy nhieân, löu löôïng nhaäp lieäu haàu nhö ít thay ñoåi neân aûnh höôûng nhaát ñònh ñeán nhieät ñoä vaø coù theå kieåm soaùt ñöôïc. Nhieät ñoä cuûa doøng condensate nhaäp lieäu: aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä ñaàu ra cuûa nhaäp lieäu thoâng phöông trình nhieät löôïng trong doøng.Vaø khi nhieät ñoä ñaàu vaøo naøy dao ñoäng ta cuõng coù theå haïn cheá ñöôïc aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä naøy ñeán nhieät ñoä ñaàu ra thoâng qua vieäc thay ñoåi nhieät löôïng cung caáp vaøo loø ( ñieàu chænh löu löôïng nhieân lieäu vaøo loø). Heä soá truyeàn nhieät vaø toån thaát nhieät: ñaây laø yeáu toá haàu nhö khoâng theå kieåm soaùt ñöôïc, chæ haïn cheá baèng caùch thöôøng xuyeân baûo trì loø vaø boïc caùch nhieät. Löu löôïng khí thaûi thoaùt ra khoûi oáng khoùi: sau khi thöïc hieän quaù trình ñoát chaùy khí thaûi chuû yeáu goàm caùc khí khoâng ngöng, oâxi dö vaø moät ít nhieân lieäu chöa chaùy heát, aûnh höôûng ñeán aùp suaát trong loø vaø quaù trình truyeàn nhieät trong loø. Do ñoù, oån ñònh löu löôïng khí thaûi laø oån ñònh aùp suaát trong loø vaø quaù trình truyeàn nhieät. Töø muïc tieâu chính vaø moái aûnh höôûng giöõa caùc thoâng soá ñaõ phaân tích treân, ta thaáy caùc quaù trình truyeàn nhieät trong loø khoâng chæ döøng laïi ôû möùc ñoä kieåm soaùt vaø phaûi coù nhöõng taùc ñoäng ñieàu chænh phuø hôïp ñeå loø coù theå hoaït ñoäng oån ñònh. Luùc naøy sô ñoà caáu truùc ñöôïc veõ laïi nhö treân hình 2.17: Hình 2.17. Sô ñoà caáu truùc loø ñoát 1. Nhieãu cô baûn: Löu löôïng vaø nhieät ñoä cuûa doøng condensate nhaäp lieäu (G, TV). Nhieät ñoä khoâng khí (TKK). Heä soá truyeàn nhieät (K) vaø toån thaát nhieät (q). Ñaïi löôïng ñaàu ra: Nhieät ñoä cuûa doøng condensate nhaäp lieäu (TR). Aùp suaát laøm vieäc trong loø (P). Taùc ñoäng ñieàu chænh: Löu löôïng doøng nhieân lieäu (Gn) vaø khoâng khí vaøo loø(GKK). Sô ñoà caáu truùc cho töøng ñaïi löôïng ñaàu ra ñöôïc theå hieän treân hình 16: Hình 2.18. Sô ñoà caáu truùc cho nhieät ñoä vaø aùp suaát loø ñoát 2a. Loø ñoát 2b: Saûn phaåm ñaùy cuûa thaùp 5 laø doøng condensate sau khi ñöôïc taùch caùc caáu töû xaêng nheï ñöôïc ñöa vaøo loø ñoát 2b. Taïi 2b, ngoaøi vieäc gia nhieät cho doøng condensate ñeå ñaït nhieät ñoä soâi laøm nguyeân lieäu cho thaùp 6 coøn coù muïc ñích taïo doøng hôi oån ñònh quay trôû laïi thaùp 5. Hình 2.19. Sô ñoá nguyeân lyù loø ñoát 2b. Vieäc phaân tích ñaëc tính tónh cuûa loø 2b cuõng gioáng nhö loø 2a: Vôùi: Doøng saûn phaåm coâng ngheä ôû ñaây laø doøng saûn phaåm cuûa thaùp 5. Cuõng gioáng nhö loø 2a, muïc tieâu chính cuûa loø 2b laø duy trì nhieät ñoä ñaàu ra cuûa doøng condensate vaø duy trì aùp suaát laøm vieäc trong loø thì ôû loø 2b coøn coù muïc tieâu khaùc laø oån ñònh doøng hôi quay trôû laïi thaùp 5. Cuõng gioáng nhö loø 2a, ôû loø 2b caùc phöông trình caân baèng nhieät, yeáu toá aûnh höôûng ñeán aùp suaát loø vaø nhieät ñoä ñaàu ra cuûa doøng condensate laø töông töï. Tuy nhieân, nhieät ñoä ñaàu ra ôû ñaây khoâng chæ ñôn thuaàn aûnh höôûng ñeán traïng thaùi nhaäp lieäu vaøo thaùp 6 maø coøn aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán löôïng hôi quay trôû laïi thaùp. Do ñoù, thoâng soá nhieät ñoä ôû ñaây phaûi ñöôïc kieåm soaùt vaø ñieàu chænh nghieâm ngaët hôn ôû loø 2a. Sô ñoà caáu truùc cho loø ñoát 2b vaø sô ñoà caáu truùc cho töøng keânh cuõng gioáng nhö loø ñoát 2a. Cuïm thieát bò trao ñoåi nhieät: Quaù trình trao ñoåi nhieät laø quaù trình quan troïng trong coâng ngheä hoaù hoïc, moïi phaûn öùng hoaù hoïc ñeàu dieãn ra vôùi caùc hieän töôïng nhieät. Vì vaäy baøi toaùn thieát keá thieát bò trao ñoåi nhieät cao hôn laø töï ñoäng hoaù thieát bò naøy coù yù nghóa quan troïng trong vieäc quyeát ñònh hieäu quaû laøm vieäc vaø naêng suaát cuûa qui trình. Cuï theå trong qui trình saûn xuaát condensate, hai thieát bò trao ñoåi nhieät 8a, 8b laø thieát bò trao ñoåi nhieät daïng voû – oáng ñöôïc boá trí nhö hình 2.20õ: Hình 2.20. Sô ñoà nguyeân lyù cuïm thieát bò gia nhieät. Sô ñoà khoái cho cuïm thieát bò gia nhieät ñöôïc theå hieän treân hình 2.21: Hình 2.21. Sô ñoà khoái cuïm thieát bò gia nhieät. Taïi 8a: doøng kezosene ñi ngoaøi voû, doøng condensate nhaäp lieäu ñi trong oáng, hai doøng ñöôïc boá trí ngöôïc chieàu ñeå taêng ñoäng löïc quaù trình vaø taêng hieäu quaû truyeàn nhieät. Taïi 8b: doøng daàu DO ñi ngoaøi voû, doøng condensate nhaäp lieäu ñi trong oáng, hai doøng ñöôïc boá trí ngöôïc chieàu ñeå taêng ñoäng löïc quaù trình vaø taêng hieäu quaû truyeàn nhieät. Quaù trình ñun noùng ngöôïc chieàu ñöôïc dieãn taû theo sô ñoà sau hình 2.22: Hình 2.22. Sô ñoà truyeàn nhieät oån ñònh qua vaùch Muïc tieâu cuûa quaù trình trao ñoåi nhieät taïi 8a, 8b: Laø taän duïng nhieät cuûa hai doøng (kezosene, daàu DO) ñeå gia nhieät cho doøng condensate nhaäp lieäu vaø phöông thöùc trao ñoåi nhieät ôû ñaây laø trao ñoåi nhieät qua beà maët. Phöông trình doøng nhieät cuûa töøng doøng löu chaát khi quaù trình trao ñoåi nhieät khoâng coù thay ñoåi traïng thaùi. (2.19) (2.20) Phöông trình cô baûn cuûa truyeàn nhieät qua vaùch ngaên: (2.21) Vaø töø ñaây xaùc ñònh doøng nhieät löôïng: (2.21) Ta coù phöông trình söï phuï thuoäc cuûa nhieät ñoä töông ñoái vaøo caùc ñaïi löôïng khaùc cuûa quaù trình: (2.22) Trong ñoù: q: nhieät löôïng trao ñoåi. G1,G2: löu löôïng doøng noùng vaø doøng laïnh. C1,C2: nhieät dung rieâng cuûa doøng noùng vaø doøng laïnh. TV,TR: nhieät ñoä ñaàu vaøo vaø ñaàu ra cuûa moãi doøng K, F: heä soá truyeàn nhieät, dieän tích beà maët truyeàn nhieät. rTlog: nhieät ñoä trung bình. Sô ñoà caáu truùc thieát bò gia nhieät ñöôïc theå hieän treân hình 2.23: Hình 2.23. Sô ñoà caáu truùc thieát bò gia nhieät. Töø caùc phöông trình cô baûn treân, ta thaáy nhieät ñoä ñaàu ra T2R phuï thuoäc vaøo caùc thoâng soá: Löu löôïng hai doøng noùng (doøng kezosene vaø daàu DO) G1. Löu löôïng doøng condensate nhaäp lieäu G2. Nhieät ñoä ñaàu vaøo cuûa doøng condensate nhaäp lieäu T2V. Nhieät ñoä vaøo cuûa doøng noùng T1V. Heä soá truyeàn nhieät vaø toån thaát nhieät K, qtt. Trong ñoù heä soá truyeàn nhieät vaø toån thaát nhieät laø nhieãu khoâng kieåm soaùt ñöôïc. Phaân tích ñaëc tính tónh cuûa ñoái töôïng ta döïa vaøo phöông trình (2.22): Chuyeån phöông trình veà daïng tuyeán tính: Ñaët: (2.28) Ta nhaän thaáy ôû heä soá khueách ñaïi K1 tyû leä nghòch vôùi löu löôïng G1o vaø G20. Khi G10 taêng 30% thì K1 giaûm 7%, ngöôïc laïi khi G10 giaûm 30% thì K1 taêng 8%. Khi G20 taêng 30% thì K1 giaûm22%, ngöôïc laïi khi G20 giaûm 30% thì K1 taêng 46%. Ñoái vôùi heä soá khueách ñaïi K2 tyû leä nghòch vôùi caû G10 vaø G20. Khi G10 taêng 30% thì K2 giaûm 2%, ngöôïc laïi khi G10 giaûm 30% thì K2 taêng 30%. Khi G20 taêng 30% thì K2 giaûm 16%, ngöôïc laïi khi G20 giaûm 30% thì K2 taêng 20%. Ta nhaän thaáy keânh G2 – TR laø hieäu quaû nhaát. Löu löôïng hai doøng noùng: ñaây laø hai doøng ñöôïc taùch ra töø thaùp chöng caát 2 (doøng kezosene laø doøng trích ngang, doøng daàu DO laø doøng saûn phaåm ñaùy) neân löu löôïng haàu nhö ít thay ñoåi vaø aûnh höôûng nhaát ñònh ñeán nhieät ñoä ñaàu ra T2R tuy nhieân aûnh höôûng naøy ta coù theå kieåm soaùt ñöôïc. Löu löôïng doøng condensate nhaäp lieäu: löu löôïng doøng naøy cuõng ít thay ñoåi thaäm chí laø phaûi oån ñònh vì noù aûnh höôûng ñeán toaøn boä quaù trình töø caân baèng vaät chaát ñeán caân baèng do ñoù cuõng aûnh höôûng nhaát ñònh ñeán nhieät ñoä ñaàu ra T2R vaø aûnh höôûng naøy ta coù theå kieåm soaùt ñöôïc. Nhieät ñoä ñaàu vaøo cuûa doøng condesate nhaäp lieäu: haàu nhö nhieät ñoä naøy khoâng thay ñoåi nhieàu (thöôøng ñaït nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng) do thôøi gian löu trong boàn cao. Heä soá truyeàn nhieät: Aûnh höôûng ñeán hieäu quaû truyeàn nhieät giöõa caùc doøng. Khi tính toaùn heä soá truyeàn nhieät, ta döïa vaøo coâng thöùc thöïc nghieäm vaø cho rcaùu khoâng ñoåi. Tuy nhieân theo thôøi gian hoaït ñoäng thì lôùp caùu taêng leân (rcaùu taêng) aûnh höôûng ñeán heä soá truyeàn nhieät K vaø hieäu suaát truyeàn nhieät laøm aûnh höôûng chaát löôïng saûn phaåm. Thoâng soá naøy ta khoâng theå kieåm soaùt hoaøn toaøn ñöôïc, chæ haïn cheá baèng caùch thöôøng xuyeân baûo trì thieát bò. Toån thaát nhieät ra moâi tröôøng: Aûnh höôûng ñeán hieäu quaû truyeàn nhieät cuûa thieát bò. Khi thieát keá, tính toaùn thieát bò trao ñoåi nhieät, ta cho nhieät toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh laø moät soá khoâng ñoåi (thöôøng laáy 5 ¸10% löôïng nhieät trao ñoåi) vaø ñaây laø con soá thöïc nghieäm khoâng theå tính chính xaùc ñöôïc, do ñoù vieäc kieåm soaùt thoâng soá naøy laø raát khoù vaø khoâng theå ñieàu chænh ñöôïc. Ta coù theå giaûm toån thaát nhieät tôùi möùc toái öu baèng caùch boïc caùch nhieät. Vôùi nhöõng aûnh höôûng treân, vaán ñeà ñaët ra laø coù neân thieát keá moät heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng hay khoâng? Neáu coù thì ñieàu chænh caùi gì? Ta thaáy , caùc thoâng soá löu löôïng, nhieät ñoä trong cuïm thieát bò naøy haàu nhö khoâng ñoåi neân ñeà tröôùc tieân ôû ñaây laø gaén theâm heä thoáng kieåm soaùt quaù trình ñaëc bieät laø kieåm tra thoâng soá nhieät ñoä ñaàu ra ôû 8b bôûi leõ ñoù chính laø yeáu toá phaûn aùnh khaû naêng taän duïng nhieät. Neáu coù gaén heä thoáng ñieàu chænh thì chæ laø ñieàu chænh ñeå oån ñònh nhieät ñoä ñaàu ra 8b. Ta coù phöông aùn sau: Neáu ñieàu kieän coâng ngheä khoâng cho pheùp thay ñoåi doøng löu chaát, thì nhieät ñoä ra cuûa doøng condesate ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch phaân nhaùnh moät phaàn doøng condesate ñeà thay ñoåi löu löôïng cuûa noù. Theo nhö khaûo saùt ôû loø ñoát 2a thì nhieät ñoä vaøo cuûa doøng nguyeân lieäu coù aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä ra doøng saûn phaåm nhöng heä soá khueách ñaïi = 1 cho neân ta xem nhö khoâng caàn phaûi oån ñònh nhieät ñoä naøy. Do ñoù nhieät ñoä ra cuûa thieát bò ñun noùng khoâng caàn phaûi oån ñònh chæ döøng laïi ôû möùc ñoä kieåm soaùt. Ta khoâng caàn phaûi thieát laäp caùc keânh ñieàu chænh nhö caùc thieát bò khaùc. Cuïm thieát bò boàn chöùa: Trong daây chuyeàn thieát bò toång coäng 5 loaïi boàn chöùa. Boàn chöùa coù taùc duïng chöùa caùc doøng nguyeân lieäu, saûn phaåm trung gian, saûn phaåm muïc tieâu. Caùc doøng löu chaát vaøo vaø ra moãi boàn coù löu löôïng khaùc nhau, vaø coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán quaù trình xaûy ra keá tieáp sau moãi boàn chöùa. ÔÛ ñaây ta thaáy boàn chöùa nguyeân lieäu laø coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán quaù trình chöng caát. Cho neân vieäc xeùt hoaït ñoäng cuûa boàn chöùa nguyeân lieäu ñöôïc xem laø quan troïng nhaát. Boàn chöùa condensate nhaäp lieäu: Vôùi doøng condensate ñöôïc vaän chuyeån töø ngoaøi khôi veà qua heä thoáng caùc ñöôøng oáng daãn döôùi bieån, caùc boàn chöùa ñöôïc thieát keá vôùi muïc ñích: Tieáp nhaän, toàn tröõ condensate töø ngoaøi khôi veà. OÅn ñònh löu löôïng doøng condensate cho qui trình saûn xuaát condensate. Thöôøng thieát keá hai boàn hoaït ñoäng vôùi cheá ñoä luaân phieân, theå tích moãi boàn thöôøng khoaûng 6000 ¸10.000m3. Do ta chæ caàn oån ñònh löu löôïng doøng nguyeân lieäu cho neân vieäc boá trí bôm doøng saûn phaåm ra ñaõ oån ñònh ñöôïc löu löôïng coøn ñeå cho bôm hoaït ñoäng ñöôïc thì thöôøng boá trí thieát bò caûm bieán möùc (ño vaø kieåm soaùt möùc chaát loûng trong boàn) vaø heä thoáng van thoaùt khí khoâng ngöng traùnh hieän töôïng taêng aùp suaát trong boàn. Ngoaøi ra vôùi theå tích lôùn giuùp oån ñònh nhieät ñoä cuûa doøng condensate (ôû nhieät ñoä thöôøng 300C) sau khi vaän chuyeån töø ngoaøi khôi vaøo. Boàn chöùa xaêng nheï, xaêng naëng, daàu kezosene, daàu DO: Vì qui trình saûn xuaát condensate laø qui trình saûn xuaát lieân tuïc, naêng suaát lôùn neân caùc boàn chöùa ñöôïc thieát keá vôùi muïc ñích: Toàn tröõ caùc doøng saûn phaåm cuûa qui trình saûn xuaát. OÅn ñònh nhieät ñoä caùc doøng saûn phaåm theo nhieät ñoä moâi tröôøng. Phaân phoái, cung caáp nguyeân lieäu cho caùc quaù trình saûn xuaát khaùc. Ñeå kieåm soaùt quaù trình vaän haønh cuûa boàn ngöôøi ta cuõng thöôøng boá trí thieát bò caûm bieán möùc vaø heä thoáng van thoaùt khí khoâng ngöng. Chöông 3: THIEÁT LAÄP MOÂ TAÛ TOAÙN HOÏC. Moâ hình toaùn hoïc. Caùc quaù trình dieãn ra trong ñoái töôïng, ôû moät möùc ñoä chính xaùc vöøa ñuû, coù theå ñöôïc moâ taû nhôø moái lieân heä toaùn hoïc. Moâ hình toaùn hoïc (moâ taû toaùn hoïc) cuûa ñoái töôïng laø taäp hôïp caùc phöông trình toaùn hoïc theå hieän: moái lieân heä töông hoã cuûa tín hieäu vaøo vaø ra giôùi haïn cuûa caùc tín hieäu naøy, ñieàu kieän vaät lyù thöïc vaø an toaøn vaän haønh. Moâ hình toaùn hoïc phaûi theå hieän ñöôïc ñaëc ñieåm chuû yeáu cuûa ñoái töôïng döôùi goùc ñoä ñieàu khieån, phaûi töông thích vôùi ñoái töôïng (ñuû chính xaùc theå hieän tính chaát cuûa ñoái töôïng veà chaát vaø löôïng) vaø phaûi ñôn giaûn ôû möùc ñoä coù theå. Tuyø theo baûn chaát vaät lyù caùc quaù trình, moâ hình toaùn hoïc ñöôïc chia thaønh moâ hình ñònh thöùc vaø moâ hình ngaãu nhieân. Dieãn bieán cuûa ñoái töôïng trong traïng thaùi xaùc laäp ñöôïc moâ hình tónh, coøn trong traïng thaùi quaù ñoä laø moâ hình ñoäng. Moâ hình tónh vaø ñoäng goàm coù phöông trình lieân heä giöõa giaù trò ñaàu vaøo vaø giaù trò ñaàu ra: y = f(x,z) – phöông trình tónh. y = f(x,z,t) – phöông trình ñoäng. Vaø caùc giôùi haïn cuûa töøng thoâng soá. Thí duï: ymin£ y £ ymax , xmin £ x £ xmax Phaân loaïi ñoái töôïng coâng ngheä: ñöôïc thöïc hieän theo moät soá daáu hieäu. Ñoái töôïng moät chieàu chæ coù moät ñaïi löôïng ñaàu ra vaø ñöôïc moâ taû baèng moät phöông trình tónh vaø moät phöông trình ñoäng. Ñoái töôïng nhieàu chieàu coù hai, ba hoaëc nhieàu hôn ñaïi löôïng ñaàu ra, coù soá phöông trình tónh vaø ñoäng töông öùng vôùi soá ñaïi löôïng ñaàu ra. Ñoái töôïng nhieàu chieàu goàm hai daïng: moät daïng coù caùc ñaïi löôïng ñaàu ra ñoäc laäp vaø daïng thöù hai vôùi caùc ñaïi löôïng ñaàu ra coù lieân heä phuï thuoäc. Caùch thieát laäp phöông trình toaùn hoïc: Thieát laäp moâ taû toaùn hoïc cuûa ñoái töôïng ñöôïc baét ñaàu töø vieäc tìm phöông trình caân baèng vaät chaát hoaëc naêng löôïng (trong khoaûng thôøi gian dt) vaø phöông trình phaûn aùnh caùc qui luaät ñoäng hoïc hay cheá ñoä thuyû ñoäng hoïc… Trong caùc phöông trình tìm ñöôïc, laøm roõ caùc giaù trò chöa bieát vaø loaïi boû caùc bieán trung gian. Tuyeán tính hoaù caùc phöông trình vi phaân phi tuyeán töông öùng vôùi ñaëc tính tónh lieân tuïc coù baùn kính cong lôùn. Tieáp tuïc trong caùc moâ hình toaùn hoïc tuyeán tính hoaëc tuyeán tính hoaù caùc ñaïi löôïng vaøo vaø ra ñöôïc chuyeån sang gia soá cuûa chuùng. Sau cuøng chuyeån sang ñaïi löôïng khoâng thöù nguyeân laø tyû leä cuûa gia soá tuyeät ñoái vôùi giaù trò chuaån ñöôïc choïn. Giaù trò chuaån thöôøng ñöôïc choïn laø giaù trò ôû traïng thaùi caân baèng tröôùc khi ñaët vaøo taùc ñoäng nhieãu. Phöông trình ñöôïc chuyeån veà daïng chung baèng caùch phaân nhoùm beân traùi laø ñaïi löôïng ra vaø ñaïo haøm cuûa chuùng, coøn beân phaûi laø caùc ñaïi löôïng ñaàu vaøo. Coâng ñoaïn cuoái cuøng laø chia taát caû phaàn töû cuûa phöông trình cho heä soá khoâng ñoåi ôû giaù trò khoâng thöù nguyeân cuûa ñaïi löôïng ra hoaëc vaøo. Thieát laäp moâ taû toaùn hoïc vaø xaùc ñònh haøm truyeàn cho caùc ñoái töôïng coâng ngheä trong qui trình: Döôùi goùc ñoä khaûo saùt caùc keânh ñieàu chænh ôû chöông 2, ta thieát laäp moâ hình ñoäng cho caùc keânh ñieàu chænh theo töøng cuïm thieát bò. Trong luaän vaên naøy chæ xeùt caùc keânh ñaõ ñöôïc löïa choïn chöù khoâng khaûo saùt heát taát caû caùc keânh: Loø gia nhieät 2a: Nhieäm vuï cuûa loø gia nhieät laø cung caáp nhieät löôïng cho nguyeân lieäu ñeå ñaït nhieät ñoä mong muoán (t= 1600C) tröôùc khi ñöa vaøo thaùp. Nhieät löôïng cuûa loø coù ñöôïc laø do ñoát chaùy nhieân lieäu, ñeå tieän lôi cho quaù trình vaän haønh vaø taän duïng nguoàn nhieân lieäu coù saün, ta duøng saûn phaåm ñaùy 2 (daàu DO) laøm nguyeân lieäu ñoát. Tuy theo caáu truùc loø maø quaù trình truyeàn nhieät dieãn ra nhôø böùc xaï hoaëc trao ñoåi nhieät ñoái löu giöõa khí loø vaø doøng nhaäp lieäu. Taïi loø 2a, doøng nhaäp lieäu ñöôïc boá trí ñi trong oáng vaø doøng khí loø phun ngoaøi oáng ñeå tieän cho vieäc troän daàu DO vôùi khoâng khí. Ñeå ñoát chaùy nhieân lieäu loûng, ta phaûi chuyeån chuùng sang thaønh haït buïi nhoû lô löûng trong khoâng khí goïi laø daïng söông. ÔÛ ñaây ta söû duïng moû phun (bieán nhieân lieäu thaønh daïng söông, xaùo troän nhieân lieäu vôùi khoâng khí, taïo tæ leä cho nhieân lieäu vaø khoâng khí), khoâng khí ñöôïc duøng ñeå ñoát loø ñöôïc ñöa vaøo loø baèng quaït gioù, khí thaûi sau khi ñoát ñöôïc daãn ra ngoaøi qua mieäng oáng khoùi. Caùc thoâng soá hoaït ñoäng cuûa loø 2a: Loø coù ñöôøng kính 1,5m; ñöôøng kính voøng xoaén 1,4 m; ñöôøng kính oáng xoaén 0,1m; soá voøng xoaén 44, böôùc xoaén 0,15m; chieàu cao loø 6,5 m. OÁng khoùi cao 12m, ñuôøng kính 0,8 m. Nhieät ñoä chaùy TC = 11340C, nhieät ñoä ra mieäng oáng khoùi TK= 6000C. Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt K = 896 W/m2K, dieän tích beà maët truyeàn nhieät F =60m2. Nhieät löôïng quaù trình gia nhieät Q =3,79.106Kcal/h. Löu löôïng daàu Gn = 0,8m3/h, Cpn= 4,91 Kcal/kgñoä, rn= 833kg/m3. Löu löôïng khoâng khí GKK=7865,55m3/h, CpKK=0,32 Kcal/kgñoä, rKK = 0,61kg/m3. Nhieät ñoä cuûa doøng nhaäp lieäu TV =770C, TR =1600C. Heä soá tæ leä g = 9832. Nhieäm vuï ñieàu chænh: ôû ñaây laø duy trì TR = TRo =1600C vaø ñaûm baûo aùp suaát trong loø oån ñònh (P0= 1atm). Nhieãu cô baûn: Löu löôïng vaø nhieät ñoä cuûa doøng condensate nhaäp lieäu (G, TV). Nhieät ñoä khoâng khí (TKK). Heä soá truyeàn nhieät (K) vaø toån thaát nhieät (q). Ñaïi löôïng ñaàu ra: Nhieät ñoä cuûa doøng condensate nhaäp lieäu (TR). Aùp suaát laøm vieäc trong loø (P). Taùc ñoäng ñieàu chænh: Löu löôïng doøng nhieân lieäu (Gn) vaø khoâng khí vaøo loø(GKK). Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: Keânh Gkk – TR: Phöông trình vi phaân moâ taû quaù trình gia nhieät trong loø 2a: (3.1) Vôùi : G: löu löôïng doøng condensate nhaäp lieäu, G = 65m3/h. V: theå tích doøng condesate nhaäp lieäu trong oáng xoaén cuûa loø gia nhieät , V =1,5m3. r,Cp: khoái löôïng rieâng vaø nhieät dung rieâng cuûa doøng nhaäp lieäu, r =755 kg/m3,Cp=0,61 kcal/kgñoä. Vì GKK>>Gn neân coi löu löôïng nhieân lieäu gaàn baèng löu löôïng khoâng khí (boû qua löu löôïng daàu). (3.2) GKK: löu löôïng doøng khoâng khí CPK, rKK: nhieät dung rieâng, khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí. Phöông trình vieát laïi: (3.3) Ñeå ñôn giaûn ta chaáp nhaän caùc giaû thieát: Löu löôïng condensate nhaäp lieäu laø khoâng ñoåi (G =const). Caùc nhieät ñoä TV = const, TC = const, TK = const. Nhieät dung rieâng vaø khoái löôïng rieâng khoâng ñoåi. Khi ôû ñieàu kieän oån ñònh (traïng thaùi xaùc laäp): Phöông trình (3.3) cho: (3.4) Trong heä thoáng töï ñoäng hoaù, phöông trình ñoäng luoân theå hieän döôùi daïng ñoä leäch töông ñoái: Ñaët: (3.5) Laáy phöông trình (3) – (4), ta ñöôïc: (3.6) Töø phöông trình (3.6), ta thaáy ñoái töôïng coù tính töï caân baèng: Ñaët: Phöông trình (3.6) chuyeån veà daïng: töø ñoù, ta coù haøm truyeàn ñaït: Sô ñoà caáu truùc cho keânh Gkk – TR: Hình 3.1. Sô ñoà caáu truùc keânh Gkk – TR: AÙp suaát trong loø 2a: Phöông trình vi phaân veà söï thay ñoåi aùp suaát trong loø 2a: Vì GKK>>Gn neân coi löu löôïng nhieân lieäu gaàn baèng löu löôïng khoâng khí (boû qua löu löôïng daàu) vaø coi hoãn hôïp khoâng khí laø khí lyù töôûng. Coi nhö nhieät ñoä trong loø laø khoâng ñoåi, baèng nhieät ñoä trung bình. Ta coù phöông trình: (3.7) Trong ñoù: VL: theå tích loø gia nhieät, VL= 11,5m3 R: haèng soá khí, R= 0,082 T: nhieät ñoä trung bình trong loø, T = 8670C GK,GKK: löu löôïng khí thaûi vaø löu löôïng khoâng khí vaøo loø. Ñeå ñôn giaûn, ta xem: Phöông trình (7) vieát laïi: (3.8) ÔÛ traïng thaùi xaùc laäp: (3.9) Ñoä leäch töông ñoái cho: Laáy (3.8) - (3.9), ta ñöôïc : (3.10) Töø phöông trình (3.10), ta nhaän thaáy ñoái töôïng laø baäc moät trung tính. Giaû thieát x2 = 0 Chuyeån phöông trình (3.10) veà daïng: Ta coù haøm truyeàn ñaït: Sô ñoà caáu truùc keânh Gkk – P: Hình 3.2. Sô ñoà caáu truùc keânh Gk – P: Cuïm thaùp 1: Trong thaùp 5, doøng condensate thöïc hieän quaù trình tieáp xuùc pha vaø truyeàn khoái, treân ñænh laø xaêng nheï goàm C3,C4 vaø khí khoâng ngöng. Vaäy trong thaùp 5 thöïc chaát laø quaù trình taùch sô boä doøng condensate vaø ñeå quaù trình taùch naøy coù ñöôïc keát quaû toát, ta phaûi chuù yù: Aùp suaát trong thaùp. Nhieät ñoä trong thaùp. Möùc chaát loûng trong thaùp. AÙp suaát trong thaùp 5: Vì quaù trình naøy caàn oån ñònh löôïng xaêng nheï taùch ra neân vieäc oån ñònh aùp suaát taïi ñænh thaùp seõ mang laïi hieäu quaû toát cho thaùp. Aùp suaát trong thaùp ñöôïc quyeát ñònh bôûi doøng hôi boác leân ñænh thaùp vaø taäp trung trong thieát bò ngöng tuï, söï thay ñoåi cuûa aùp suaát phuï thuoäc vaøo löôïng nöôùc laøm maùt cung caáp vaøo thieát bò ngöng tuï. Caùc giaû thieát ban ñaàu: Coi hôi ôû ñænh thaùp laø hôi xaêng nheï, laø hoãn hôïp khí lí töôûng. Löu löôïng hôi taïi ñænh thaùp khoâng ñoåi. Löu löôïng khí ñoát (khí khoâng ngöng) thoaùt ra ôû ñænh thaùp (Gkn=const). (3.11) Trong ñoù: P: aùp suaát taïi ñænh thaùp, P = 3,87 atm. VÑ: theå tích phaàn ñænh thaùp, VÑ = 1,54 m3. T: nhieät ñoä taïi ñænh thaùp, T = 1300C. V1: löu löôïng hôi taïi ñænh thaùp, V1 = 1470,3 m3/h . GD: löu löôïng doøng hôi ñænh ñöôïc ngöng tuï, GD =1470,3 m3/h Gkn: löu löôïng khí ñoát (khí khoâng ngöng). MD, M1: khoái löôïng phaân töû cuûa doøng hôi ñænh ñöôïc ngöng tuï vaø cuûa doøng hôi ñænh thaùp, . rD, r1: khoái löôïng rieâng doøng hôi ngöng tuï ôû ñænh vaø doøng hôi ñænh, . Phöông trình caân baèng nhieät cho thieát bò ngöng tuï: (3.12) Trong ñoù: r1: aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi, r1 = 522 kj/kg. Gn,Cn: löu löôïng vaø nhieät dung rieâng cuûa nöôùc, Gn = 101,8m3/h, Cn = 4,18. kj/kgñoä TRn,TVn: nhieät ñoä ra vaø vaøo cuûa nöôùc laøm maùt, TRn = 450C, TVn = 300C Töø phöông trình (3.11) vaø (3.12) vieát laïi: (3.13) ÔÛ traïng thaùi xaùc laäp: (3.14) Ñoä leäch töông ñoái cho: Laáy (3.13) – (3.14) cho: (3.15) Töø phöông trình (3.15) ta thaáy ñoái töôïng coù tính trung tính, ñöa phöông tình (3.15) veà daïng: Vôùi: Ta ñöôïc haøm truyeàn: Sô ñoà caáu truùc cho keânh Gn – P: Hình 3.3. Sô ñoà caáu truùc keânh Gn – P. Möïc chaát loûng trong thaùp 5: Möïc chaát loûng trong thaùp ñöôïc hình thaønh do doøng loûng töø doøng nhaäp lieäu vaø doøng hoaøn löu chaûy xuoáng, ña phaàn chöùa caùc caáu töû khoù bay hôi (hoaëc coù nhieät ñoä soâi cao). Duy trì möùc chaát loûng trong thaùp laø ñaûm baûo caân baèng vaät chaát trong thaùp, oån ñònh doøng ñaùy vaøo loø hôi vaø khoâng cho hôi thoaùt ra ôû ñaùy thaùp. Phöông trình vi phaân cho möùc chaát loûng ñaùy thaùp 5: (3.16) Vôùi: S: tieát dieän ngang cuûa thaùp, S= 1,54 m2. Gv: löu löôïng loûng xuoáng ñaùy. GR: löu löôïng loûng ra khoûi ñaùy. rW: khoái löôïng rieâng saûn phaåm ñaùy, rW =790 kg/m3. Lt: löu löôïng doøng loûng xuoáng ñaùy töø doøng nhaäp lieäu. Lt= 28900 kg/h = 36,58 m3/h. Re: löu löôïng doøng loûng xuoáng ñaùy töø doøng hoaøn löu. Re=3720 kg/h = 4,7 m3/h. W: löu löôïng doøng loûng vaøo loø hôi, W= 32620 kg/h = 41,28 m3/h ÔÛ traïng thaùi caân baèng: (3.17) Sai leäch töông ñoái: Töø phöông trình (3.16) – (3.17) ta ñöôïc: (3.18) Ta choïn L0= 0,35 m. Giaû thieát x2 = 0. Töø phöông trình (3.18), ta thaáy ñoái töôïng coù tính trung tính, ñöa (3.18) veà daïng: Vôùi: Ta ñöôïc haøm truyeàn: Sô ñoà caáu truùc cho keânh GR – L: Hình 3.4. Sô ñoà caáu truùc cho keânh GR – L. Nhieät ñoä ñænh thaùp 5: Condensate laø hoãn hôïp ña caáu töû ,vieäc xaùc ñònh thaønh phaàn cuûa moät caáu töû trong hoãn hôïp (noàng ñoä) laø raát khoù khaên. Do ñoù, ñeå phaân ñoaïn caùc caáu töû naøy ngöôøi ta döïa chuû yeáu vaøo nhieät ñoä. Hay noùi moät caùch khaùc, vieäc oån ñònh nhieät ñoä trong thaùp cuõng laø caùch toát nhaát ñeå oån ñònh noàng ñoä caùc caáu töû trong hoãn hôïp. Ñeå oån ñònh chaát löôïng saûn phaåm ñænh trong thaùp (xaêng nheï) ta caàn oån ñònh nhieät ñoä taïi ñænh laø toát nhaát vaø hieäu quaû nhaát. Vôùi giaû thieát: Doøng hoaøn löu laïnh RC khi vaøo maâm thöù nhaát cuûa thaùp seõ laáy nhieät ngöng tuï cuûa caùc caáu töû xaêng naëng ñeå boác hôi hoaøn toaøn leân ñænh vaø caùc caáu töû ngöng tuï seõ taïo thaønh doøng hoaøn löu noäi R0 chaûy xuoáng maâm thöù hai [1]. Nhieät ñoä TC = const. Khoái löôïng rieâng vaø nhieät dung rieâng laø khoâng ñoåi. Toån thaát nhieät khoâng ñaùng keå. Phöông trình caân baèng nhieät löôïng taïi maâm thöù nhaát cuûa thaùp: (3.19) Vôùi: V: theå tích möùc chaát loûng treân maâm thöù nhaát, V= 0,045 m3. GC: löu löôïng doøng hoaøn löu ngoaïi, =3,72 T/h G0: löu löôïng doøng hoaøn löu noäi, = 5,05 T/h rc,r0: aån nhieät hoaù hôi cuûa doøng hoaøn löu ngoaïi vaø doøng hoaøn löu noäi rc= 376,2 kj/kg, r0 = 292,6 kj/kg T: nhieät ñoä doøng hôi ôû ñænh thaùp (T0= 1200C) Tc: nhieät ñoä doøng hoaøn löu ngoaïi (TC = 300C) ÔÛ traïng thaùi caân baèng: (3.20) Ñoä leäch töông ñoái cho: Laáy (19) –(20), ta ñöôïc: Giaû thieát x2 = 0. Töø phöông trình (3.21) ta thaáy ñoái töôïng coù tính trung tính, ñöa phöông trình veà daïng: Vôùi: Ta coù haøm truyeàn: Sô ñoà caáu truùc cho keânh Gc – T: Hình 3.5. Sô ñoà caáu truùc cho keânh Gc – T. Loø ñoát 2b: Nhieäm vuï cuûa loø ñoát 2b laø gia nhieät cho doøng ñaùy cuûa thaùp 1 ñeå ñaït nhieät ñoä mong muoán (t= 2100C) tröôùc khi vaøo thaùp 6 ñoàng thôøi oån ñònh moät doøng hôi hoaøn löu laïi thaùp 5. Nhieät löôïng cung caáp cuûa loø cuõng laø hoãn hôïp nhieân lieäu goàm daàu DO vaø khoâng khí. Caáu truùc vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa loø 2b cuõng gioáng loø 2a. Vaäy nhieäm vuï chính cuûa loø 2b vaãn laø oån ñònh nhieät ñoä TR = TRo =2100C vaø ñaûm baûo aùp suaát trong loø oån ñònh (P0= 1atm). Caùc thoâng soá cô baûn cuûa loø: Loø coù ñöôøng kính 1,5m; ñöôøng kính voøng xoaén 1,4 m; ñöôøng kính oáng xoaén 0,1m; soá voøng xoaén 20, böôùc xoaén 0,15m; chieàu cao loø 3 m. OÁng khoùi cao 8m, ñuôøng kính 0,6 m. Nhieät ñoä chaùy TC = 11340C, nhieät ñoä ra mieäng oáng khoùi TK = 6000C. Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt K = 896 W/m2K, dieän tích beà maët truyeàn nhieät F = 30m2. Nhieät löôïng quaù trình gia nhieät Q = 1,62.106Kcal/h. Löu löôïng daàu Gn = 0,35m3/h, Cpn= 4,91 Kcal/kgñoä, rn= 833kg/m3. Löu löôïng khoâng khí GKK=3321,78m3/h, CpKK=0,32 Kcal/kgñoä, rKK = 0,61kg/m3. Nhieät ñoä cuûa doøng nhaäp lieäu TV = 1950C, TR = 2100C. Heä soá tæ leä g = 9832 Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu vaøo thaùp 2: Phöông trình vi phaân döôùi daïng ñoä leäch töông ñoái: (töông töï nhö loø 1) (3.21) Trong ñoù: V: theå tích doøng condensate trong oáng xoaén, V= 0,7 m3/h. G: löu löôïng doøng condensate nhaäp lieäu, G=39m3/h. r: khoái löôïng rieâng cuûa condensate, r=790kg/m3. Töø ñoù, ta coù: Haøm truyeàn ñaït: Sô ñoà caáu truùc: Hình 3.6. Sô ñoà caáu truùc keânh Gkk – TR. AÙp suaát trong loø 2b: Phöông trình vi phaân döôùi daïng ñoä leäch töông ñoái:(töông töï nhö loø 1) (3.22) Trong ñoù: VL: theå tích loø gia nhieät, VL =5,3 m3 Töø phöông trình (3.22), ta ñöôïc: Haøm truyeàn: Sô ñoà caáu truùc: Hình 3.7. Sô ñoà caáu truùc keânh Gk – P. Cuïm thaùp 2: Doøng condensate sau khi ñöôïc taùch sô boä taïi thaùp 5 (taùch loaïi C3,C4 vaø khí khoâng ngöng) ñöôïc gia nhieät taïi 2b vaø vaøo thaùp 6 ôû vò trí nhaäp lieäu. Trong thaùp 6 xaûy quaù trình tieáp xuùc pha, truyeàn khoái vaø phaân ñoaïn theo nhieät ñoä, hieäu quaû cuûa quaù trình coù ñaûm baûo hay khoâng laø do quaù trình phaân ñoaïn naøy quyeát ñònh. Nhieäm vuï chính ñaët ra ôû thaùp 6 laø oån ñònh doøng saûn phaåm ñænh ñi ra (xaêng naëng) vaø doøng trích ngang (daàu kezosene), do ñoù ta phaûi chuù yù caùc thoâng soá: Aùp suaát trong thaùp Nhieät ñoä ñænh thaùp Nhieät ñoä doøng trích ngang Möùc chaát loûng trong thaùp. AÙp suaát trong thaùp 6 : Phöông trình vi phaân theo ñoä leäch töông ñoái cho: (töông töï thaùp 5) (3.23) Trong ñoù: P: aùp suaát taïi ñænh thaùp, P = 1 atm. VÑ: theå tích phaàn ñænh thaùp, VÑ = 3,14 m3. T: nhieät ñoä taïi ñænh thaùp, T = 1300C. V1: löu löôïng hôi taïi ñænh thaùp, V10 = 5667,87 m3/h, r1 = 5.1kg/m3. GD: löu löôïng doøng hôi ñænh ñöôïc ngöng tuï, GD = 5667,87 m3/h. r1: aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi, r1 = 522 kj/kg. Gn,Cn: löu löôïng vaø nhieät dung rieâng cuûa nöôùc, Gn = 160,5 m3/h, Cn= 4,18 kj/kgñoä TnR,TnV: nhieät ñoä ra vaø vaøo cuûa nöôùc laøm maùt, TnR = 450C, TnV = 300C. Töø phöông trình (3.23): Haøm truyeàn: Sô ñoà caáu truùc: Hình 3.8. Sô ñoà caáu truùc Gn – P. Möùc chaát loûng trong thaùp 6: Phöông trình vi phaân theo ñoä leäch töông ñoái cho (töông töï thaùp 5) (3.24) Trong ñoù: S: tieát dieän ngang cuûa thaùp, S= 0,5 m2. rW: khoái löôïng rieâng saûn phaåm ñaùy, rW =830 kg/m3. Lt: löu löôïng doøng loûng xuoáng ñaùy töø doøng nhaäp lieäu. Lt= 11396 kg/h = 13,73 m3/h. Re: löu löôïng doøng loûng xuoáng ñaùy töø doøng hoaøn löu. Re= 2527 kg/h = 3,05 m3/h. W: löu löôïng doøng loûng vaøo loø hôi, W= 13923 kg/h = 16,78 m3/h. Choïn L0 =0,2 m Haøm truyeàn: Sô ñoà caáu truùc: Hình 3.9. Sô ñoà caáu truùc keânh GW – Lth. Nhieät ñoä ñænh thaùp 6: Muïc ñích chính ôû ñaây laø oån ñònh doøng xaêng naëng, do ñoù, vieäc oån ñònh nhieät ñoä taïi ñænh thaùp laø vaán ñeà raát quan troïng. Phöông trình caân baèng nhieät löôïng taïi maâm thöù nhaát cuûa thaùp: (töông töï thaùp 5) Vôùi: V: theå tích möùc chaát loûng treân maâm thöù nhaát, V= 0,095 m3. GC: löu löôïng doøng hoaøn löu ngoaïi, = 11,4 T/h G0: löu löôïng doøng hoaøn löu noäi, = 20,17 T/h rc,r0: aån nhieät hoaù hôi cuûa doøng hoaøn löu ngoaïi vaø doøng hoaøn löu noäi. rc = 480,7 kj/kg, r0 = 271,7 kj/kg. T: nhieät ñoä doøng hôi ôû ñænh thaùp (T0= 1200C). Tc: nhieät ñoä doøng hoaøn löu ngoaïi (TC = 300C). Ta ñöôïc: Haøm truyeàn: Sô ñoà caáu truùc: Hình 3.10. Sô ñoà caáu truùc keânh Ghl – TD. Nhieät ñoä doøng trích ngang: Phöông trình vi phaân moâ taû quaù trình gia nhieät trong coät nhaû: (3.26) Vôùi: V: theå tích phaàn loûng coät nhaû V = 0,0785m3. T: nhieät ñoä doøng kerozene 0C. S1: löu löôïng hôi saûn phaåm ñi vaøo coät nhaû S1 = 7233Kg/h. V1: löu löôïng doøng hôi boác leân V1 = 765kg/h. Gh: löu löôïng hôi quaù nhieät suïc vaøo coät nhaû Gh = 750kg/h. Gke: löu löôïng doøng kerozene Gke = 6468kg/h. CpS1, CpV1, Cpke: nhieät dung rieâng ñaúng aùp cuûa doøng hôi saûn phaåm, doøng hôi boác leân, doøng kerozene. rS1, rV1, rke : aån nhieät ngöng tuï cuûa doøng hôi saûn phaåm vaø doøng hôi boác leân. rS1, rV1, rKe: khoái löôïng rieâng cuûa doøng hôi saûn phaåm, doøng hôi boác leân vaø doøng kerozene. Giaû thieát caùc thoâng soá S1, V1, Gke, CpS1, CpV1, Cpke rS1, rV1, rke, rS1, rV1, rKe laø khoâng ñoåi. Phöông trình vieát laïi döôùi daïng ñoä leäch: Vôùi: Haøm truyeàn: Sô ñoà caáu truùc: Hình 3.11. Sô ñoà caáu truùc keânh Gh – Tke. Chöông 4: CHOÏN LÖÏA VAØ TÍNH TOAÙN BOÄ ÑIEÀU CHÆNH. Quy trình choïn löïa boä ñieàu chænh: Daïng boä ñieàu chænh (quy luaät ñieàu chænh) ñöôïc choïn theo tính chaát ñoái töôïng vaø caùc tham soá chaát löôïng quaù trình quaù ñoä cho tröôùc. Chaát löôïng ñieàu chænh cho töøng quaù trình coâng ngheä cuï theå phuï thuoäc vaøo ñaëc ñieåm cuûa noù vaø ñöôïc theå hieän baèng töøng yeâu caàu cuï theå. Ñoái vôùi tröôøng hôïp naøy laø giaù trò sai leäch ñoäng nhoû nhaát, trong tröôøng hôïp khaùc laø giaù trò thôøi gian ñieàu chænh nhoû nhaát. Do ñoù töông öùng vôùi yeâu caàu coâng ngheä coù theå choïn moät trong ba quaù trình quaù ñoä cô baûn: quaùn tính giôùi haïn, 20% ñoä quaù ñieàu chænh, bình phöông dieän tích leäch nhoû nhaát. Quaù trình quaù ñoä trong heä thoáng töï ñoäng ñieàu chænh phuï thuoäc vaøo tính chaát ñoái töôïng, ñaëc tính vaø giaù trò cuûa nhieãu; daïng (quy luaät ñieàu chænh) vaø tham soá caøi ñaët cuûa boä ñieàu chænh. Ñaëc tính ñoäng cuûa töøng ñoái töôïng vaø taùc ñoäng nhieãu ñöôïc theå hieän baèng giaù trò cuûa mình hoaëc quy luaät bieán ñoåi. Trong quaù trình vaän haønh, taùc ñoäng tích cöïc leân chuùng gaàn nhö khoâng theå. Do ñoù ñeå ñaït ñeán chaát löôïng ñieàu chænh caàn thieát vôùi quaù trình quaù ñoä ñaõ choïn, caàn phaûi choïn quy luaät thích hôïp vaø xaùc ñònh tham soá caøi ñaët cho boä ñieàu chænh. Noäi dung naøy ñöôïc thöïc hieän sau khi xaùc ñònh ñaëc tính ñoäng cuûa ñoái töôïng. Ñeå xaùc ñònh baèng giaûi tích tính chaát cuûa ñoái töôïng ñôn giaûn (theo moâ hình toaùn hoïc) caàn vieát phöông trình ñoäng vaø xaùc ñònh tính chaát baèng caùc heä soá cuûa phöông trình ñoäng. Tính chaát cuûa ñoái töôïng ñôn giaûn coøn coù theå xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm theo ñaëc tính thôøi gian. Tính chaát caùc ñoái töôïng phöùc taïp coù quaù trình quaù ñoä moâ taû baèng phöông trình vi phaân baäc cao thöôøng ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Thöïc teá caùc ñoái töôïng naøy (keânh truyeàn tín hieäu x – y) ñöôïc thay theá baèng ñoái töôïng treã baäc 1