Tự động hoá quá trình sấy khô khí trong việc chế biến khí thiên nhiên và khí dầu mỏ

môc lôc Lêi më ®Çu 3 I. Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ sÊy kh« khÝ 4 I.1. Môc ®Ých cña viÖc sÊy kh« khÝ 4 I.2. Ph­¬ng ph¸p sÊy kh« khÝ 4 I.2.1. S¬ ®å nguyªn lÝ sÊy kh« khÝ b»ng ph­¬ng ph¸p hÊp thô 5 I.2.2. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn møc ®é hÊp thô h¬i n­íc 5 I.2.3. C¸c th«ng sè cña qu¸ tr×nh 6 II. Ph©n tÝch qu¸ tr×nh c«ng nghÖ víi t­ c¸ch lµ ®èi t­îng cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh tù ®éng 7 II.1. S¬ ®å th«ng sè cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ 7 II.2. M« h×nh to¸n häc cña sù ®iÒu chØnh hµm Èm cña khÝ kh« 8 II.3. M« h×nh to¸n häc cña sù ®iÒu chØnh møc chÊt láng trong th¸p hÊp thô 11 III. §o vµ ®iÒu chØnh tù ®éng qóa tr×nh c«ng nghÖ sÊy kh« khÝ 14 III.1. §iÒu chØnh hµm Èm cña khÝ kh« 15 III.2. §iÒu chØnh møc chÊt láng trong th¸p hÊp thô 15 III.3. §iÒu chØnh nhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p hÊp thô 16 III.4. §iÒu chØnh ¸p suÊt lµm viÖc cña th¸p hÊp thô 16 III.5. §iÒu chØnh nhiÖt ®é n¹p liÖu 16 III.6. §iÒu chØnh b»ng m¸y tÝnh 17 IV. ThiÕt lËp hÖ tù ®éng ®iÒu chØnh qu¸ tr×nh c«ng nghÖ 18 V. C¸c thiÕt bÞ ®o l­êng 20 V.1. Dông cô ®o nhiÖt ®é 20 V.2. Dông cô ®o møc 20 V.3. Dông cô ®o l­u l­îng 21 V.4. Dông cô ®o hµm Èm 21 V.5. Dông cô ®o ¸p suÊt 21 KÕt luËn 23 Tµi liÖu tham kh¶o 24 Lêi më ®Çu §Êt n­íc ta ®ang trªn con ®­êng con ®­êng c«ng nghiÖp hãa, hiÖn ®¹i hãa. Ngµy nay, tÊt c¶ c¸c nhµ m¸y vµ xÝ nghiÖp thuéc c¸c nghµnh kinh tÕ quèc d©n, trong ®ã cã nghµnh dÇu khÝ, ®Òu ®· vµ ®ang ®­îc trang bÞ c¸c hÖ thèng tù ®éng ë møc cao. Nh÷ng hiÖu qu¶ mµ tù ®éng hãa mang l¹i cho sù ph¸t triÓn cña kinh tÕ ®Êt n­íc lµ kh«ng thÓ phñ nhËn. §ã lµ: n©ng cao chÊt l­îng s¶n phÈm, n©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng, gi¶m chi phÝ s¶n xuÊt, c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn lµm viÖc cho c«ng nh©n viªn nhÊt lµ ë nh÷ng c«ng ®o¹n cã tÝnh ®éc h¹i cao ... C¸c hÖ thèng tù ®éng ho¸ gióp chóng ta theo dâi, gi¸m s¸t c¸c qui tr×nh c«ng nghÖ th«ng qua c¸c chØ sè cña hÖ thèng ®o l­êng kiÓm tra. C¸c hÖ thèng tù ®éng hãa thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè c«ng nghÖ nãi riªng vµ ®iÒu khiÓn toµn bé qui tr×nh c«ng nghÖ nãi chung. HÖ thèng tù ®éng hãa b¶o ®¶m cho qui tr×nh c«ng nghÖ x¶y ra trong ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt vµ b¶o ®¶m nhÞp ®é s¶n xuÊt mong muèn cña tõng c«ng ®o¹n trong qui tr×nh c«ng nghÖ. ChÊt l­îng cña s¶n phÈm vµ n¨ng suÊt lao ®éng cña c¸c ph©n x­ëng, cña tõng nhµ m¸y, xÝ nghiÖp phô thuéc rÊt lín vµo chÊt l­îng lµm viÖc cña c¸c hÖ thèng tù ®éng hãa nµy. ë n­íc ta, dÇu khÝ ®· ®­îc ph¸t hiÖn tõ nh÷ng n¨m ®Çu thËp kØ 70. Tuy nhiªn, ph¶i ®Õn n¨m 1986, tÊn dÇu ®Çu tiªn míi ®­îc khai th¸c t¹i má dÇu B¹ch Hæ. KÓ tõ ®ã ®Õn nay, s¶n l­îng dÇu khÝ chóng ta khai th¸c ®­îc ngµy mét nhiÒu thªm. Riªng n¨m 1997, chóng ta ®· khai th¸c ®­îc 10,1 triÖu tÊn dÇu. Sù ®ãng gãp cña nghµnh dÇu khÝ ®èi víi sù ph¸t triÓn kinh tÕ ®Êt n­íc trong thêi gian võa qua lµ rÊt cã ý nghÜa, nh­ng ®iÒu nµy sÏ trë lªn kÐm hiÖu qu¶ nÕu thiÕu ®i c¸c hÖ thèng tù ®éng hãa. Vai trß cña c¸c hÖ thèng tù ®éng hãa lµ ®Æc biÖt quan träng trong lÜnh vùc chÕ biÕn dÇu khÝ. TiÓu luËn nµy thùc hiÖn viÖc tù ®éng hãa qu¸ tr×nh sÊy kh« khÝ. §©y lµ mét c«ng ®o¹n ®Çu tiªn, kh«ng thÓ thiÕu trong viÖc chÕ biÕn khÝ thiªn nhiªn vµ khÝ dÇu má. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n TS. NguyÔn Minh HÖ, ng­êi thÇy ®· tËn t×nh truyÒn ®¹t cho chóng em nh÷ng kiÕn thøc c¬ së cÇn thiÕt cña m«n häc tù ®éng hãa c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ hãa häc-thùc phÈm. I. Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ sÊy kh« khÝ: I.1. Môc ®Ých cña sÊy kh« khÝ: KhÝ ®ång hµnh vµ khÝ thiªn nhiªn khai th¸c tõ lßng ®Êt th­êng b·o hoµ h¬i n­íc vµ hµm l­îng h¬i n­íc phô thuéc vµo ¸p suÊt, nhiÖt ®é vµ thµnh phÇn ho¸ häc cña khÝ. Mçi mét gi¸ trÞ nhiÖt ®é, ¸p suÊt sÏ t­¬ng øng víi mét hµm l­îng h¬i n­íc cùc ®¹i cã thÓ cã nhÊt ®Þnh. Hµm l­îng Èm t­¬ng øng víi h¬i n­íc b·o hoµ tèi ®a ®­îc gäi lµ hµm l­îng Èm c©n b»ng. Hµm l­îng h¬i n­íc trong khÝ ®ång hµnh vµ khÝ thiªn nhiªn cÇn ph¶i biÕt v× h¬i n­íc cã thÓ bÞ ng­ng tô trong c¸c hÖ thèng c«ng nghÖ xö lÝ khÝ sau nµy, kÕt qu¶ sÏ t¹o c¸c ®iÒu kiÖn h×nh thµnh c¸c hi®rat (c¸c tinh thÓ r¾n) dÔ ®ãng côc chiÕm c¸c kho¶ng kh«ng trong c¸c èng dÉn hay c¸c thiÕt bÞ, ph¸ vì ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th­êng ®èi víi c¸c d©y chuyÒn khai th¸c, vËn chuyÓn vµ chÕ biÕn khÝ. Ngoµi ra, sù cã mÆt cña h¬i n­íc vµ c¸c hîp chÊt chøa l­u huúnh (H2S vµ c¸c chÊt kh¸c) sÏ lµ tiÒn ®Ò thóc ®Èy sù ¨n mßn kim lo¹i, lµm gi¶m tuæi thä vµ thêi gian sö dông cña c¸c thiÕt bÞ, c«ng tr×nh. I.2. Ph­¬ng ph¸p sÊy kh« khÝ: KhÝ ®­îc sÊy kh« víi môc ®Ých t¸ch h¬i n­íc vµ t¹o ra cho khÝ cã nhiÖt ®é ®iÓm s­¬ng theo n­íc thÊp h¬n so víi nhiÖt ®é cùc tiÓu mµ t¹i ®ã khÝ ®­îc vËn chuyÓn hay chÕ biÕn. Trong c«ng nghiÖp, mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p sÊy kh« khÝ hay ®­îc dïng lµ hÊp thô b»ng c¸c chÊt láng hót Èm. Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc sö dông réng r·i ®Ó sÊy kh« khÝ t¹i c¸c c«ng tr×nh èng dÉn khÝ còng nh­ t¹i trong c¸c nhµ m¸y chÕ biÕn khÝ. ChÊt hÊp thô-sÊy kh« lµ nh÷ng dung dÞch n­íc ®Ëm ®Æc cña mono-, di- vµ trietylglycol. Sù sÊy kh« khÝ b»ng c¸c chÊt hÊp thô nµy dùa trªn sù kh¸c biÖt vÒ ¸p suÊt riªng phÇn cña h¬i n­íc trong khÝ vµ trong chÊt hÊp thô. Gi¸ trÞ ®iÓm s­¬ng cña khÝ, vÒ nguyªn t¾c ®­îc ®¶m b¶o b»ng dung dÞch cña c¸c glycol. L­îng Èm cã thÓ ®­îc t¸ch ra tõ khÝ b»ng c¸c chÊt hÊp thô-sÊy kh« ®­îc x¸c ®Þnh b»ng kh¶ n¨ng hót Èm cña c¸c chÊt hÊp thô, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt, sù tiÕp xóc gi÷a khÝ víi chÊt hÊp thô, khèi l­îng chÊt hÊp thô tuÇn hoµn trong hÖ vµ ®é nhít cña nã. I.2.1. S¬ ®å nguyªn lÝ c«ng nghÖ sÊy kh« khÝ b»ng ph­¬ng ph¸p hÊp thô: II III IV VI 3 5 1 2 I 7 V 4 6 8 H×nh 1: S¬ ®å nguyªn lÝ c«ng nghÖ sÊy kh« khÝ b»ng hÊp thô 1- ThiÕt bÞ hÊp thô; 2,4- ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt; 3- ThiÕt bÞ thæi khÝ; 5- ThiÕt bÞ gi¶i hÊp thô; 6- ThiÕt bÞ t¸i sinh h¬i; 8- Bån chøa DEG; I- KhÝ Èm; II- KhÝ ®· sÊy kh«; III- KhÝ thæi ra; IV- H¬i n­íc ®i vµo khÝ quyÓn; V- DEG bæ sung; VI- DEG t¸i sinh. Trong s¬ ®å trªn, khÝ Èm (I) ®­îc ®­a vµo phÇn d­íi cña thiÕt bÞ hÊp thô 1, cßn glycol ®Ëm ®Æc th× ®­îc ®­a vµo ®Üa trªn cïng cña thiÕt bÞ nµy. KhÝ sÊy kh« (II) sÏ ®i ra tõ phÝa trªn cña thiÕt bÞ, cßn glycol ®· hÊp thô n­íc th× ®i ra ë phÝa d­íi. KhÝ ®· sÊy kh«, sau ®ã, ®­îc ®­a ®i sö dông, cßn glycol tiÕp tôc ®­îc ®un nãng trong thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt 2 vµ ®i vµo hÖ thèng thæi khÝ 3, t¹i ®©y sÏ t¸ch phÇn hy®rocacbon ®· bÞ hÊp thô. TiÕp theo glycol ®­îc ®un nãng trong thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt 4 vµ thiÕt bÞ gi¶i hÊp 5. Tõ phÝa trªn cña thiÕt bÞ 5, sÏ lÊy ra h¬i n­íc (IV), phÇn cßn l¹i ë phÝa d­íi chÝnh lµ glycol t¸i sinh ®­îc lµm nguéi trong thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt 4, 2 vµ sinh hµn 7, ®i vµo bån chøa 8, tõ ®©y sÏ ®i vµo thiÕt bÞ hÊp thô 1 (bån chøa 8 sÏ ®­îc bæ sung mét l­îng glycol míi khi cÇn thiÕt). I.2.2. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn møc ®é hÊp thô h¬i n­íc: §Ó ®Æc tr­ng cho l­îng h¬i n­íc ®­îc hÊp thô trªn l­îng h¬i n­íc cã trong khÝ Èm, ng­êi ta ®­a ra ®¹i l­îng hÖ sè t¸ch hay cßn gäi lµ hiÖu qu¶ hÊp thô. Ng­êi ta nhËn thÊy r»ng khi t¨ng nhiÖt ®é vµ gi¶m ¸p suÊt cña qu¸ tr×nh hÊp thô sÏ lµm gi¶m hiÖu qu¶ hÊp thô. Cßn khi t¨ng l­u l­îng riªng cña dung m«i sÏ lµm t¨ng hiÖu qu¶ hÊp thô. ¶nh h­ëng lín nhÊt ®Õn hiÖu qu¶ hÊp thô lµ sè ®Üa lÝ thuyÕt cña th¸p hÊp thô: Khi t¨ng sè ®Üa lÝ thuyÕt lªn 6-8 ®Üa (t­¬ng øng víi kho¶ng 30 ®Üa thùc) th× l­u l­îng riªng cña dung m«i sÏ gi¶m khi c¸c ®iÒu kiÖn kh¸c kh«ng ®æi, ®iÒu nµy dÉn ®Õn viÖc gi¶m chi phÝ vËn hµnh. Nh­ng nÕu sè ®Üa lÝ thuyÕt t¨ng lªn n÷a th× ¶nh h­ëng cña nã ®Õn hiÖu qu¶ qu¸ tr×nh lµ kh«ng râ rÖt. HiÖu qu¶ hÊp thô cßn phô thuéc vµo tØ träng vµ khèi l­îng ph©n tö cña dung m«i; nÕu tØ träng vµ khèi l­îng riªng cña dung m«i thay ®æi, nh­ng tØ sè gi÷a chóng lµ kh«ng ®æi th× hÖ sè hÊp thô còng kh«ng ®æi. Sö dông dung m«i cã khèi l­îng ph©n tö nhá sÏ lµm t¨ng kh¶ n¨ng hÊp thô h¬i n­íc, ®ång thêi lµm t¨ng hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh. I.2.3. C¸c th«ng sè cña qu¸ tr×nh: ë c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp, sù sÊy kh« khÝ ®Õn ®iÓm s­¬ng c©n b»ng lµ kh«ng thùc hiÖn ®­îc v× khÝ chØ tiÕp xóc víi chÊt hÊp thô (glycol) cã nång ®é ®· tÝnh to¸n t¹i ®Üa trªn cïng, cßn ë c¸c m©m d­íi nång ®é c¸c glycol sÏ gi¶m ®i do sù hÊp thô n­íc. Do ®ã, trong c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp, ®iÓm s­¬ng thùc tÕ cña khÝ sÊy sÏ cao h¬n tõ 5 ®Õn 110C so víi ®iÓm s­¬ng c©n b»ng. Th«ng th­êng sù sÊy khÝ b»ng c¸c glycol ®­îc thùc hiÖn ®Õn ®iÓm s­¬ng kh«ng thÊp h¬n –250C ®Õn –300C. Muèn sÊy triÖt ®Ó h¬n th× cÇn ph¶i dïng dung dÞch glycol cã nång ®é ®Ëm ®Æc h¬n. Khi ®ã, sÏ ph¸t sinh thªm khã kh¨n do cã sù gia t¨ng sù tiªu hao glycol cïng víi khÝ kh«. NhiÖt ®é giíi h¹n trªn cña qu¸ tr×nh sÊy hÊp thô ®­îc x¸c ®Þnh b»ng sù tiªu hao cho phÐp do bay h¬i vµ trong thùc tÕ, nhiÖt ®é nµy vµo kho¶ng 380C. Cßn nhiÖt ®é giíi h¹n d­íi phô thuéc vµo sù gi¶m kh¶ n¨ng hót Èm cña chÊt hÊp thô g©y ra bëi sù t¨ng ®é nhít cña glycol. NhiÖt ®é cùc tiÓu tiÕp xóc víi glycol vµo kho¶ng 100C. Khi hµm l­îng n­íc trong chÊt hÊp thô t¨ng th× ¶nh h­ëng cña sù tiªu hao chÊt hÊp thô ®Õn ®é h¹ ®iÓm s­¬ng sÏ gi¶m. ¶nh h­ëng cña sù tiªu hao chÊt hÊp thô ®Õn møc ®é sÊy khÝ gi¶m khi ®¹t ®Õn gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh nµo ®ã. Nång ®é glycol lµ yÕu tè ¶nh h­ëng m¹nh nhÊt ®Õn ®iÓm s­¬ng cña khÝ. Khi t¨ng nång ®é cña glycol th× ®é h¹ ®iÓm s­¬ng sÏ m¹nh h¬n so víi t¨ng tiªu hao t¸c nh©n sÊy. Nång ®é glycol trong chÊt hÊp thô ®­îc x¸c ®Þnh b»ng nhiÖt ®é t¸i sinh nã. ë nhiÖt ®é 164,40C, DEG bÞ ph©n huû mét phÇn, cßn ë 206,70C, TEG còng sÏ ph©n huû. NÕu t¸i sinh glycol ë ¸p suÊt khÝ quyÓn th× thùc tÕ sÏ kh«ng thu ®­îc dung dÞch cã nång ®é lín h¬n 97- 98% khèi l­îng, v× nhiÖt ®é ë phÝa d­íi thiÕt bÞ gi¶i hÊp lín h¬n c¸c nhiÖt ®é nªu trªn nªn chóng sÏ bÞ ph©n hñy. Do vËy, glycol th­êng ®­îc t¸i sinh trong ch©n kh«ng. * T¹i th¸p hÊp thô 1: NhiÖt ®é tiÕn hµnh: 200C. ¸p suÊt tiÕn hµnh: 2- 6 MPa. L­u l­îng riªng chÊt hÊp thô: 30- 35 lÝt TEG/1 kg n­íc. Nång ®é chÊt hÊp thô t¸i sinh: 99,0-99,5% kl (TEG). §iÓm s­¬ng cña khÝ: -180C ®Õn -250C. * T¹i th¸p gi¶i hÊp 5: NhiÖt ®é ®¸y th¸p gi¶i hÊp: 190- 2040C. ¸p suÊt tiÕn hµnh: 10- 13 kPa. II. Ph©n tÝch qu¸ tr×nh c«ng nghÖ víi t­ c¸ch lµ ®èi t­îng cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh tù ®éng (th¸p hÊp thô): II.1. S¬ ®å th«ng sè cña cña qu¸ tr×nh hÊp thô khÝ Èm: H×nh 2: S¬ ®å th«ng sè cña qu¸ tr×nh hÊp thô khÝ Èm ë s¬ ®å trªn: - C¸c t¸c ®éng ®iÒu chØnh : - C¸c t¸c ®éng nhiÔu : - C¸c th«ng sè ®Æc tr­ng cña qu¸ tr×nh: Trong ®ã: : ThÓ tÝch khÝ Èm ®i vµo th¸p hÊp thô(m3/h). : L­u l­îng chÊt hÊp thô (glycol) t¸i sinh (m3/h). : ThÓ tÝch khÝ kh« ®i ra ë ®Ønh th¸p hÊp thô (m3/h). : Dung dÞch glycol ®· b·o hoµ h¬i n­íc (m3/h). : Hµm Èm cña khÝ cÇn sÊy kh« (kg/m3). : Hµm Èm cña khÝ kh« (kg/m3). : Møc chÊt láng trong th¸p hÊp thô (m). II.2. M« h×nh to¸n häc cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh hµm Èm cña khÝ kh«: Th¸p hÊp thô ®­îc sö dông ®Ó sÊy kh« khÝ lµ th¸p ®Öm. Nh­ chóng ta ®· biÕt, b¶n chÊt vËt lÝ cña qu¸ tr×nh hÊp thô lµ do sù h×nh thµnh c©n b»ng pha gi÷a hai pha khÝ-láng do sù khuÕch t¸n cña c¸c chÊt tõ pha nä sang pha kia. §éng lùc cña qu¸ tr×nh khuÕch t¸n lµ sù chªnh lÖch ¸p suÊt riªng phÇn gi÷a c¸c cÊu tö trong pha láng vµ pha khÝ. NÕu ¸p suÊt riªng phÇn cña c¸c cÊu tö trong pha khÝ lín h¬n trong pha láng th× sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh hÊp thô (chÊt láng hÊp thô khÝ). Trong thùc tÕ, ®éng lùc qu¸ tr×nh khuÕch t¸n trong tÝnh to¸n ®­îc tÝnh qua nång ®é c¸c cÊu tö (v× ¸p suÊt riªng phÇn tØ lÖ thuËn víi nång ®é). Trong khi ®ã, n¨ng suÊt lµm viÖc cña th¸p ®Öm ®­îc x¸c ®Þnh b»ng tèc ®é khÝ ®i qua tiÕt diÖn tù do cña th¸p; tèc ®é khÝ phô thuéc vµo kh¶ n¨ng cho phÐp lín nhÊt cña khÝ qua th¸p. N¨ng suÊt sÏ lín nhÊt khi l­îng khÝ cho phÐp ®i qua th¸p lín nhÊt hay ®¹t trÞ sè tíi h¹n. Trong th¸p ®Öm, chÊt láng hÊp thô ®i vµo th¸p ë phÝa trªn, cßn khÝ Èm men theo bÒ mÆt cña ®Öm ®i lªn. Tr¹ng th¸i nµy x¶y ra khi vËn tèc khÝ rÊt bÐ. Víi sù t¨ng vËn tèc khÝ, do lùc ma s¸t phÇn cña phim gi÷a hai pha bÞ gi¶m ®i vµ mét líp bät xuÊt hiÖn. NÕu t¨ng vËn tèc tiÕp, chÊt láng sÏ bÞ kÐo lªn. Tr¹ng th¸i nµy ®­îc gäi lµ ®iÓm sÆc vµ nã biÓu diÔn giíi h¹n phô t¶i trªn. Tuú thuéc vµo tû sè cña vËn tèc pha khÝ víi vËn tèc ®iÓm sÆc , cã thÓ chia ra c¸c ph¹m vi sau: - : ph¹m vi mµng. BÒ mÆt tiÕp xóc pha trong ph¹m vi nµy cã thÓ coi b»ng bÒ mÆt cña ®Öm ®em dïng. - : ®iÓm phanh. ë trªn bÒ mÆt phim, cã xo¸y t¹o thµnh do ma s¸t vµ ®ã lµ nguyªn nh©n dÉn tíi kÐo mét phÇn chÊt láng. - pham vi qu¸ ®é. - ®iÓm tan. ChÊt láng t¹o thµnh mét líp bät xèp. BÒ mÆt tiÕp xóc pha kh«ng phô thuéc vµo bÒ mÆt líp ®Öm. - ph¹m vi nhò t­¬ng. C¸c th¸p ®Öm trong thùc tÕ th­êng lµm viÖc ë miÒn nhò t­¬ng v× ë ®©y diÖn tÝch tiÕp xóc pha lµ lín nhÊt vµ cã lîi h¬n c¶ vÒ mÆt n¨ng suÊt. §©y lµ chÕ ®é thuû ®éng tèt nhÊt. ViÖc x©y dùng m« h×nh to¸n häc cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh tù ®éng dùa trªn c¬ së thõa nhËn líp ®Öm lµ mét hÖ ®ång thÓ trong ®ã ng­êi ta quan s¸t mét ph©n tè ®ñ lín víi sù kh«ng ®ång nhÊt cña líp ®Öm, mÆt kh¸c ph©n tè nghiªn cøu còng ®ñ bÐ so víi quy m« biÕn ®æi nång ®é vµ nhiÖt ®é. H×nh 3: S¬ ®å dßng ra vµ dßng vµo th¸p hÊp thô C¸c gi¶ thiÕt: - Qu¸ tr×nh x¶y ra trong ®iÒu kiÖn ®¼ng nhiÖt. - ThÓ tÝch cña h¬i n­íc bÞ t¸ch ra khái khÝ Èm lµ kh«ng ®¸ng kÓ. - ChÊt hÊp thô (glycol) chØ hÊp thô h¬i n­íc. - HÖ sè khuÕch t¸n kh«ng thay ®æi trong toµn bé kh«ng gian th¸p. - VËn tèc dßng kh«ng ®æi ®èi víi tÊt c¶ c¸c tiÕt diÖn vu«ng gãc víi trôc. Khi ®ã, ¸p dông ph­¬ng tr×nh b¶o toµn vËt chÊt cho ®èi t­îng trong thêi gian , ta cã: Trong ®ã: Nång ®é cña h¬i n­íc trong pha khÝ vµ pha láng. : Thµnh phÇn ®Ó ý ®Õn vËn tèc chuyÓn khèi. VËn tèc cña pha khÝ trong th¸p ®Öm. Trong tr­êng hîp nµy, nÕu chØ chó ý ®Õn khuÕch t¸n däc (theo chiÒu cao cña th¸p hÊp thô), ph­¬ng tr×nh (1) sÏ cã d¹ng: ë ®©y: HÖ sè trén däc. ViÕt ph­¬ng tr×nh (2) cho c¶ chÊt khÝ vµ chÊt láng, ta cã: Víi: ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi pha h¬i. ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi pha láng. Nång ®é h¬i n­íc trong pha h¬i. Nång ®é h¬i n­íc trong pha láng. : ChiÒu cao cña th¸p hÊp thô. HÖ sè trén däc cña pha h¬i vµ pha láng. ThÓ tÝch khÝ trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch ®Öm. ThÓ tÝch láng trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch ®Öm. DiÖn tÝch tiÕp xóc pha. HÖ sè cÊp khèi khÝ-láng vµ láng-khÝ. §iÒu kiÖn biªn cña (*) lµ: ë : ë Bªn c¹nh ®ã, ta còng cã: ë ®©y: l­u l­îng riªng chÊt hÊp thô (kg glycol/kg n­íc). Ta còng cã: Trong ®ã: Khèi l­îng ph©n tö cña chÊt hÊp thô (glicol). Nång ®é cña dung m«i glicol trong dung dÞch chÊt hÊp thô t¸i sinh. : ChiÒu cao cña th¸p hÊp thô (m). : Nång ®é cña n­íc trong dung dÞch b·o hoµ ®i ra ë ®¸y th¸p. Ta nhËn thÊy hÖ ph­¬ng tr×nh (*), vµ c¸c ph­¬ng tr×nh tõ (5) ®Õn (16) ë trªn lµ hÖ phi tuyÕn. Gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh trªn b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p th«ng th­êng lµ rÊt khã kh¨n, tèt h¬n hÕt lµ gi¶i gÇn ®óng b»ng m¸y tÝnh sè. KÕt qu¶ lµ chóng ta sÏ thu ®­îc c¸c hµm vµ . Tõ ®ã, chóng ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc sù biÕn thiªn nång ®é cña n­íc trong pha khÝ vµ pha láng däc theo chiÒu cao cña th¸p ®Öm. §ång thêi, còng nhê vËy, chóng ta sÏ x¸c ®Þnh gÇn ®óng ®­îc hµm truyÒn cña ®èi t­îng cÇn ®iÒu chØnh (ë ®©y, hµm truyÒn th­êng cã d¹ng rÊt phøc t¹p). II.3. M« h×nh to¸n häc cña sù ®iÒu chØnh møc chÊt láng trong th¸p hÊp thô: Gäi H lµ møc chÊt láng trong th¸p (m) S lµ diÖn tÝch thiÕt diÖn cña th¸p (m2) ViÕt ph­¬ng tr×nh vi ph©n dùa theo ®Þnh luËt b¶o toµn n¨ng l­îng theo thêi gian dt, ta cã: Trong ®ã, W lµ l­îng dung m«i b·o hoµ ®i ra khái ®¸y th¸p hÊp thô (m3/h). Tõ (19), ta cã: ë tr¹ng th¸i c©n b»ng th×: Ph­¬ng tr×nh (20) lµ ph­¬ng tr×nh tuyÕn tÝnh. Tõ ph­¬ng tr×nh (14), ta suy ra: ThÕ (22) vµo (20), ta cã: Ph­¬ng tr×nh (23) lµ ph­¬ng tr×nh tuyÕn tÝnh. Ta cã: Chia c¶ hai vÕ cho S*H0, ta cã: Gäi lµ c¸c ®é më van. Ta cã: ThÕ (26) vµ (27 vµo (25), ta cã: §Æt: ThÕ (29), (30), (31), (32), (33) vµo (28), ta cã: 3.1. XÐt ¶nh h­ëng cña t¸c ®éng ®Çu vµo : Ta cã: Sö dông phÐp biÕn ®æi Laplace cho (35), ta cã hµm truyÒn cña t¸c ®éng ®Çu vµo lµ: Khi t¸c ®éng ®Çu vµo , ta cã: Khi ®ã, ta cã: H×nh 4 3.2. XÐt ¶nh h­ëng cña t¸c ®éng ®Çu vµo : Ta cã: Sö dông phÐp biÕn ®æi Laplace cho (37), ta cã hµm truyÒn cña t¸c ®éng ®Çu vµo lµ: Khi t¸c ®éng ®Çu vµo , ta cã: Sö dông phÐp biÕn ®æi Laplace ng­îc, ta cã: 1 t t H×nh 5 III. §o vµ ®iÒu chØnh tù ®éng qu¸ tr×nh c«ng nghÖ sÊy kh« khÝ: S¬ ®å ®o vµ ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè cña qu¸ tr×nh hÊp thô ®­îc sö dông rÊt phæ biÕn v× nã ®¬n gi¶n, rÎ tiÒn, ch¾c ch¾n. Sù æn ®Þnh qu¸ tr×nh ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch lo¹i trõ c¸c t¸c dông kÝch thÝch chñ yÕu, lµm gi¶m mèi liªn hÖ bªn trong vµ bªn ngoµi hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng. Dùa vµo s¬ ®å th«ng sè cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, ta nhËn thÊy c¸c th«ng sè cÇn ®iÒu chØnh lµ: Hµm Èm cña khÝ kh« thµnh phÈm. Møc chÊt láng trong th¸p hÊp thô. Ngoµi ra, chóng ta cßn ph¶i æn ®Þnh c¸c th«ng sè kh¸c nh­ nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt lµm viÖc cña th¸p, nhiÖt ®é dßng khÝ Èm nguyªn liÖu. Còng theo s¬ ®å th«ng sè cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, sù thay ®æi hµm Èm cña khÝ Èm nguyªn liÖu lµ kÝch thÝch chÝnh khiÕn qu¸ tr×nh hÊp thô th­êng kh«ng æn ®Þnh, lµm cho hÖ ®iÒu chØnh phøc t¹p. §Ó ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè nªu trªn, ng­êi ta sö dông hai nguyªn t¾c: Theo ®é sai lÖch cña c¸c ®¹i l­îng ®iÒu chØnh. Theo t¸c dông kÝch thÝch. §iÒu nµy cho phÐp hiÖu chØnh tù ®éng ho¹t ®éng ®ång thêi cña c¸c bé ®iÒu chØnh cã kÓ ®Õn t¸c dông kÝch thÝch (nhiÖt ®é, ¸p suÊt, l­u l­îng, hµm Èm cña khÝ Èm) vµ lµm gi¶m sù chËm trÔ cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn. III.1. §iÒu chØnh hµm Èm cña khÝ kh«: Trong qu¸ tr×nh hÊp thô, ®Ó ®o hµm Èm cña khÝ cÇn sÊy kh« vµ khÝ kh«, ng­êi ta dïng c¸c Èm kÕ tãc b»ng ®iÖn. Nh­ chóng ta ®· biÕt, môc ®Ých cña qu¸ tr×nh hÊp thô lµ nh»m ®Ó t¸ch mét l­îng n­íc nhÊt ®Þnh ra khái khÝ Èm, lµm cho khÝ chøa l­îng h¬i n­íc tèi thiÓu, cÇn thiÕt cho c¸c qu¸ tr×nh chÕ biÕn khÝ sau nµy. V× vËy, chÊt l­îng cña khÝ kh« thu ®­îc cÇn ph¶i tèt. Muèn vËy, hµm Èm cña nã ph¶i æn ®Þnh. §Ó æn ®Þnh hµm Èm cña khÝ kh«, ng­êi ta cã thÓ t¸c ®éng vµo c¸c yÕu tè: l­îng khÝ Èm ®i vµo th¸p, l­îng khÝ kh« ®i ra khái th¸p, l­îng vµ nång ®é chÊt hÊp thô t¸i sinh hoÆc nhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p hÊp thô. Th­êng th× ®èi víi mét d©y chuyÒn c«ng nghÖ, ng­êi ta cè ®Þnh nång ®é cña chÊt hÊp thô. Tuú thuéc vµo chÕ ®é vËn hµnh cña th¸p, ng­êi ta t¸c ®éng vµo l­u l­îng c¸c dßng vµo, dßng ra th¸p hay nhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p. §Ó tèi ­u ho¸ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, ng­êi ta sÏ t¸c ®éng vµo l­u l­îng khÝ Èm hay l­u l­îng chÊt hÊp thô t¸i sinh sao cho chÕ ®é vËn hµnh cña th¸p lµ ë chÕ ®é thuû ®éng tèt nhÊt (chÕ ®é nhò t­¬ng) ë mét nhiÖt ®é lµm viÖc x¸c ®Þnh (th­êng lµ thÊp). Th«ng th­êng, gi¶i ph¸p tèi ­u trong tr­êng hîp nµy lµ ng­êi ta thay ®æi tèc ®é cña dßng chÊt hÊp thô t¸i sinh ë mét nhiÖt ®é lµm viÖc x¸c ®Þnh cña th¸p. III.2. §iÒu chØnh møc chÊt láng trong th¸p: §Ó ®o møc chÊt láng trong th¸p hÊp thô, ng­êi ta sö dông ph­¬ng ph¸p ®o møc b»ng ®iÖn dung. §Ó th¸p vËn hµnh tèt, møc chÊt láng th­êng ph¶i ®­îc gi÷ ë mét møc cè ®Þnh. §Ó æn ®Þnh møc chÊt láng trong th¸p hÊp thô, ng­êi ta cã thÓ t¸c ®éng vµo l­u l­îng chÊt hÊp thô t¸i sinh hay l­u l­îng chÊt láng ®i ra ë ®¸y th¸p hÊp thô hoÆc nhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p. Tuy nhiªn, qóa tr×nh ®iÒu chØnh l­îng chÊt hÊp thô t¸i sinh sÏ kh«ng ph¶i lµ ph­¬ng ph¸p tèi ­u do viÖc nµy sÏ ¶nh h­ëng ®Õn hµm Èm cña khÝ kh« ®i ra. §ång thêi, viÖc thay ®æi nhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p cã thÓ liªn quan ®Õn viÖc lµm t¨ng kh¶ n¨ng bay h¬i chÊt hÊp thô, gi¶m hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh hÊp thô vµ ¶nh h­ëng xÊu ®Õn chÊt l­îng cña khÝ kh« thµnh phÈm, t¨ng l­îng chÊt hÊp thô t¸i sinh vµ v× vËy, t¨ng chi phÝ s¶n xuÊt trong gi¸ thµnh s¶n phÈm. Do ®ã, ng­êi ta tiÕn hµnh sù ®iÒu chØnh l­îng chÊt láng ®i ra khái ®¸y th¸p chÊt hÊp thô. Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh nµy ®­îc thùc hiÖn nhê c¶m biÕn ®o møc vµ van tù ®éng. Khi møc chÊt láng thay ®æi, c¶m biÕn, mét mÆt, sÏ truyÒn tÝn hiÖu ®o vÒ trung t©m xö lÝ (m¸y tÝnh trung t©m) vµ mÆt kh¸c, sÏ t¸c ®éng vµo c¬ cÊu chÊp hµnh ®iÒu khiÓn van tù ®éng. III.3 §iÒu chØnh nhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p: NhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p ®­îc ®o b»ng cÆp nhiÖt ®iÖn. Nh­ chóng ta ®· biÕt, qu¸ tr×nh hÊp thô lµ mét qu¸ tr×nh to¶ nhiÖt nªn khi hÊp thô h¬i n­íc b»ng chÊt láng sÏ x¶y ra sù to¶ nhiÖt vµ nhiÖt ®é c¸c dßng l­u chÊt sÏ t¨ng lªn, dÉn ®Õn c­êng ®é qu¸ tr×nh sÏ gi¶m vµ ë mét ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh nµo ®ã qu¸ tr×nh hÊp thô sÏ dõng l¹i vµ b¾t ®Çu qu¸ tr×nh gi¶i hÊp, bay h¬i h¬i n­íc vµ chÊt hÊp thô. NhiÖt ®é lµm viÖc ¶nh h­ën g rÊt nhiÒu ®Õn hiÖu qu¶ hÊp thô h¬i n­íc tõ khÝ Èm. NhiÖt ®é t¨ng lµm gi¶m kh¶ n¨ng hÊp thô h¬i n­íc trong khÝ Èm. NhiÖt ®é t¨ng qu¸ cao cã thÓ lµm bay h¬i nhiÒu chÊt hÊp thô. Th«ng th­êng, khi hµm Èm cña dßng nguyªn liÖu thay ®æi kh«ng nhiÒu (trong mét giíi h¹n x¸c ®Þnh nµo ®ã), ng­êi ta th­êng gi÷ cho nhiÖt ®é lµm viÖc lµ kh«ng ®æi, th­êng lµ thÊp nh»m h¹n chÕ sù bay h¬i chÊt hÊp thô. Th­êng th× l­îng nhiÖt to¶ ra khi chÊt hÊp thô (glycol) hÊp thô n­íc lµ kh«ng lín, nªn kh«ng ph¶i lÊy nhiÖt nµy ra khái th¸p hÊp thô. §Ó æn ®Þnh nhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p hÊp thô, ng­êi ta cã thÓ t¸c ®éng vµo c¸c dßng khÝ kh« ®i ra ë ®Ønh th¸p hÊp thô hoÆc dßng dung dÞch b·o hoµ h¬i n­íc ®i ra ë ®¸y th¸p hÊp thô. Th«ng th­êng, ng­êi ta th­êng t¸c ®éng vµo tèc ®é dßng khÝ kh«. III.4. §iÒu chØnh ¸p suÊt lµm viÖc cña th¸p hÊp thô: Ng­êi ta ®o ¸p suÊt b»ng mét hÖ thèng tù ®éng ®o ¸p suÊt. ¸p suÊt lµm viÖc cã ¶nh h­ëng kh¸ lín ®Õn kh¶ n¨ng hÊp thô h¬i n­íc trong khÝ Èm. Khi gi¶m ¸p suÊt cña qu¸ tr×nh hÊp thô, sÏ lµm gi¶m yÕu tè hÊp thô vµ ng­îc l¹i. Do vËy, cÇn ph¶i æn ®Þnh ¸p suÊt lµm viÖc. §Ó æn ®Þnh ¸p suÊt lµm viÖc, ng­êi ta th­êng t¸c ®éng vµo tèc ®é dßng khÝ kh« ®i ra ë ®Ønh th¸p hÊp thô. III.5. §iÒu chØnh nhiÖt ®é n¹p liÖu: NhiÖt ®é cña dßng nguyªn liÖu ®i vµo th¸p hÊp thô ph¶i cao nh»m tr¸nh sù ng­ng tô h¬i n­íc trªn thµnh èng dÉn, t¹o thµnh hy®rat. NhiÖt ®é cña dßng nguyªn liÖu ®i vµo th¸p hÊp thô kh«ng ph¶i lµ mét th«ng sè chÊt l­îng s¶n phÈm. Tuy nhiªn, nã l¹i ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn chÕ ®é vËn hµnh cña th¸p, ®Õn kh¶ n¨ng t¸ch h¬i n­íc khái khÝ Èm. Th«ng th­êng, ng­êi ta th­êng ®iÒu chØnh sao cho nhiÖt ®é nµy b»ng nhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p. Qu¸ tr×nh æn ®Þnh nhiÖt ®é cña nguyªn liÖu ®­îc duy tr× nhê mét thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt vµ mét bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é. Trong thiÕt bÞ nµy, khÝ Èm sÏ trao ®æi nhiÖt víi dßng l­u chÊt (cã thÓ lµ l¹nh hay nãng). III.6. HÖ thèng ®iÒu khiÓn tèi ­u b»ng m¸y tÝnh: Tiªu chuÈn tèi ­u cña qu¸ tr×nh hÊp thô lµ lùa chän tù ®éng t¶i tèi ­u cña th¸p hÊp thô ®Ó xö lÝ l­îng khÝ nguyªn liÖu n¹p ®· cho trong thêi gian chu k× x¸c ®Þnh víi gi¸ thµnh nhá nhÊt vµ chÊt l­îng ®¶m b¶o. §Ó thùc hiÖn ®­îc ®iÒu nµy, ng­êi ta lËp mét ch­¬ng tr×nh phÇn mÒm cho m¸y tÝnh sao cho hÖ thèng tù ®éng tèi ­u ph¶i tÝnh to¸n vµ duy tr× tù ®éng t¶i l­îng tèi ­u cña th¸p hÊp thô tuú thuéc vµo hµm Èm cña khÝ nguyªn liÖu vµ kÕ ho¹ch s¶n xuÊt, dù tÝnh vµ ®iÒu khiÓn tèc ®é dßng h¬i, dßng láng trong th¸p vµ dßng chÊt hÊp thô t¸i sinh sao cho qu¸ tr×nh lµm viÖc ë mäi chÕ ®é ®Òu n»m trong miÒn tèi ­u cña vïng lµm viÖc b¶o ®¶m cho chÊt l­îng cña s¶n phÈm (hiÖu chØnh theo hµm Èm cña khÝ kh«). Khi hÊp thô h¬i n­íc trong khÝ nguyªn liÖu, hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng cÇn ph¶i tèi ­u ho¸ tÊt c¶ c¸c kh©u c«ng nghÖ. Ngoµi ra, hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng cßn ph¶i æn ®Þnh tÊt c¶ c¸c th«ng sè cßn l¹i nh­ ¸p suÊt h¬i, nhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p, møc chÊt láng trong th¸p, nhiÖt ®é nguyªn liÖu tr­íc khi ®i vµo th¸p hÊp thô. M¸y tÝnh ®iÒu khiÓn thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô sau: - NhËn c¸c tÝn hiÖu ®o tõ c¸c c¶m biÕn truyÒn vÒ, ph©n tÝch chóng. - TÝnh to¸n l­îng khÝ nguyªn liÖu tèi ­u cña th¸p vµ ®Æt nhiÖm vô cho bé ®iÒu chØnh l­u l­îng nguyªn liÖu. - TÝnh to¸n l­îng chÊt hÊp thô t¸i sinh tèi ­u vµ ®Æt nhiÖm vô cho bé ®iÒu chØnh l­u l­îng chÊt hÊp thô. - TÝnh to¸n nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt lµm viÖc ë chÕ ®é tèi ­u cña th¸p, trªn c¬ së ®ã, ®Æt nhiÖm vô cho bé ®iÒu chØnh l­u l­îng dßng khÝ kh« ®i ra ë ®Ønh th¸p hÊp thô. - ChuyÓn mét thuËt to¸n ®iÒu khiÓn nµy sang mét thuËt to¸n ®iÒu khiÓn kh¸c t­¬ng øng víi sù thay ®æi nhiÖm vô tèi ­u hãa khi chuyÓn tõ chÕ ®é khëi ®éng sang ®Þnh møc vµ tõ ®Þnh møc vÒ tr¹ng th¸i dõng. Ngoµi ra, m¸y tÝnh cßn ph¶i thùc hiÖn c¸c ho¹t ®éng b×nh th­êng theo yªu cÇu kiÓm tra tù ®éng tÝnh ®óng ®¾n vµ hoµn h¶o cña m¸y, in kÕt qu¶, th«ng b¸o t×nh tr¹ng kh«ng hoµn h¶o.. IV. ThiÕt lËp hÖ tù ®éng ®iÒu chØnh qu¸ tr×nh c«ng nghÖ: Ho¹t ®éng cña hÖ tù ®éng ®iÒu chØnh ®­îc thÓ hiÖn trong h×nh 6. Trong s¬ ®å, khÝ Èm nguyªn liÖu ®­îc æn ®Þnh nhiÖt ®é n¹p liÖu t¹i thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt tr­íc khi ®i vµo th¸p hÊp thô. L­u l­îng khÝ Èm ®­îc ®iÒu chØnh nhê mét bé ®iÒu chØnh l­u l­îng ®Æt trªn ®­êng èng n¹p liÖu. Dung dÞch chÊt hÊp thô t¸i sinh ®i vµo ®Ønh th¸p hÊp thô. L­u l­îng cña nã ®­îc ®iÒu chØnh nhê mét bé ®iÒu chØnh l­u l­îng. KhÝ Èm sau khi t¸ch mét l­îng Èm nhÊt ®Þnh chuyÓn thµnh khÝ kh« sÏ ®i ra ë ®Ønh th¸p hÊp thô. Hµm Èm cña khÝ kh« sÏ ®­îc kiÓm tra nhê Èm kÕ tãc b»ng ®iÖn. Sau ®ã, tÝn hiÖu chÊt l­îng nµy ®­îc ®­a vÒ m¸y tÝnh trung t©m. NÕu hµm Èm cña khÝ kh« thay ®æi, m¸y tÝnh sÏ thùc hiÖn qu¸ tr×nh tÝnh to¸n vµ ®Æt nhiÖm vô ®iÒu chØnh tù ®éng cho c¸c bé ®iÒu chØnh chøc n¨ng (ë ®©y lµ c¸c bé ®iÒu chØnh l­u l­îng, nhiÖt ®é, ¸p suÊt) nh»m æn ®Þnh hµm Èm cña khÝ kh«. L­u l­îng dßng khÝ kh« ®i ra ë ®Ønh th¸p ®­îc ®iÒu chØnh nhê mét bé ®iÒu chØnh l­u l­îng. Møc chÊt láng trong th¸p hÊp thô ®­îc ®iÒu chØnh nhê mét bé ®iÒu chØnh l­u l­îng ®iÒu chØnh l­u l­îng dung dÞch b·o hoµ ®i ra ë ®¸y th¸p. NhiÖt ®é vµ ¸p suÊt lµm viÖc cña th¸p ®­îc ®iÒu chØnh nhê c¸c bé ®iÒu chØnh nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. V. C¸c thiÕt bÞ ®o l­êng: Trong c«ng nghÖ sÊy kh« khÝ, ng­êi ta cÇn ph¶i ®o vµ kiÓm tra th­êng xuyªn : ¸p suÊt, nhiÖt ®é, l­u l­îng, ®é Èm, møc. §ã lµ nh÷ng qu¸ tr×nh liªn tôc. C¸c tÝn hiÖu ®o tõ c¸c c¶m biÕn ®­îc göi vÒ trung t©m xö lÝ sè liÖu. Do ®ã, ®¶m b¶o ®o chÝnh x¸c c¸c th«ng sè nµy cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn qu¸ tr×nh sÊy kh« khÝ. D­íi ®©y lµ c¸c dông cô ®o ®­îc dïng trong c«ng nghÖ sÊy: V.1. Dông cô ®o nhiÖt ®é: §Ó ®o nhiÖt ®é dßng ch¶y trong ®­êng èng vµ trong th¸p hÊp thô, ng­êi ta th­êng sö dông c¶m biÕn ®o lµ cÆp nhiÖt ®iÖn (hoÆc nhiÖt kÕ ®iÖn trë). Lo¹i cÆp nhiÖt ®é ®­îc sö dông lµ cÆp nhiÖt ®iÖn Platin vµ Rodi, kÝ hiÖu PtRh 30/6 do Nga chÕ t¹o. §©y lµ cÆp nhiÖt cã d©y d­¬ng lµ hîp kim 70%Pt + 30%Rh vµ d©y ©m 94%Pt + 6%Rh. Giíi h¹n ®o cña lo¹i c¶m biÕn nµy ®¹t ®Õn 16000C. Nguyªn lÝ lµm viÖc: cÆp nhiÖt ®iÖn chuyÓn tÝn hiÖu ®iÖn ¸p dùa trªn hiÖn t­îng nhiÖt ®iÖn. HiÖn t­îng nµy nh­ sau: NÕu lÊy hai ®Çu d©y dÉn cã b¶n chÊt kim lo¹i kh¸c nhau nèi chÆt l¹i víi nhau ë hai ®Çu råi ®èt nãng mét ®Çu th× trong vßng d©y sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn. Dßng ®iÖn nµy ®­îc gäi lµ dßng nhiÖt ®iÖn. Sù xuÊt hiÖn dßng nhiÖt ®iÖn nµy ®­îc gi¶i thÝch b»ng hiÖn t­îng khuÕch t¸n ®iÖn tö tù do. Khi hai d©y dÉn kh¸c nhau ®­îc g¾n tiÕp xóc víi nhau, th× do hai d©y cã sè l­îng ®iÖn tö tù do kh¸c nhau nªn t¹i ®iÓm tiÕp xóc cã sù khuÕch t¸n ®iÖn tö tù do. D©y nµo cã ®iÖn tö tù do nhiÒu h¬n th× sè l­îng ®iÖn tö tù do cña nã khuÕch t¸n sang d©y kia sÏ nhiÒu h¬n sù khuÕch t¸n ng­îc l¹i, v× vËy, b¶n th©n nã sÏ thiÕu ®iÖn tö tù do vµ mang ®iÖn tÝch d­¬ng. PhÝa bªn d©y cßn l¹i sÏ thõa ®iÖn tÝch tù do nªn mang ®iÖn tÝch ©m. Nh­ vËy, t¹i ®iÓm tiÕp xóc, sÏ xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng mµ ®iÖn tr­êng cña nã chèng l¹i sù khuÕch t¸n ®iÖn tö tõ d©y cã sè l­îng ®iÖn tö tù do nhiÒu h¬n sang d©y cã Ýt h¬n. NhiÖt ®é cµng t¨ng th× ho¹t tÝnh cña c¸c ®iÖn tö cµng t¨ng, kh¶ n¨ng khuÕch t¸n t¨ng lªn, gi¸ trÞ søc ®iÖn ®éng t¨ng lªn. V.2. Dông cô ®o møc: §Ó ®o møc dung dÞch trong th¸p hÊp thô, ng­êi ta sö dông ph­¬ng ph¸p ®o møc b»ng ®iÖn dung. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña møc kÕ ®iÖn dung dùa trªn mèi liªn hÖ gi÷a ®iÖn dung cña tô ®iÖn vµ møc dÞch thÓ trong bÓ. C¶m biÕn ®o lµ tô ®iÖn chuyÓn ®æi sù thay ®æi møc cña dÞch thÓ sang sù thay ®æi ®iÖn dung cña tô. VÒ mÆt cÊu t¹o, phÇn tö nhËy c¶m ®iÖn dung ®­îc thùc hiÖn d­íi d¹ng c¸c ®iÖn cùc h×nh trô trßn ®Æt ®ång trôc hay c¸c ®iÖn cùc ph¼ng ®Æt song song víi nhau. CÊu t¹o cña c¸c phÇn tö nh¹y c¶m ®iÖn dung ®­îc x¸c ®Þnh theo tÝnh chÊt ho¸ lÝ cña chÊt láng. V.3. Dông cô ®o l­u l­îng: Ng­êi ta ®o l­u l­îng c¸c dung dÞch vµo vµ ra th¸p hÊp thô b»ng thiÕt bÞ ®o l­u l­îng theo sù chªnh lÖch ¸p suÊt thay ®æi. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ nµy dùa trªn sù thay ®æi ¸p suÊt cña dßng ch¶y ë hai bªn cña tÊm ch¾n. Ng­êi ta tiÕn hµnh ®Æt mét thiÕt bÞ thô hÑp ë trong mét èng dÉn cã dßng l­u thÓ ®i qua. ë ®©y, thiÕt bÞ thu hÑp ®ãng vai trß lµ c¶m biÕn ®o. Khi cã dßng chÊt láng ch¶y qua lç thu hÑp, tèc ®é cña nã t¨ng lªn so víi tèc ®é ë tr­íc khi qua lç thu hÑp. Nh­ vËy, t¹i vïng ®Æt thiÕt bÞ thu hÑp, cã hiÖn t­îng chuyÓn ®æi thÕ n¨ng sang ®éng n¨ng cña dßng ch¶y. Do ®ã, ¸p suÊt dßng ch¶y ë cöa ra cña lç thu hÑp gi¶m xuèng t¹o ra sù chªnh ¸p suÊt phÝa tr­íc vµ phÝa sau lç thu hÑp. ¸p kÕ vi sai ®o ®­îc sù chªnh ¸p nµy, tõ ®ã, cã thÓ ®o ®­îc l­u l­îng cña dßng ch¶y. ¦u ®iÓm cña c¸c dông cô lo¹i nµy lµ ®¬n gi¶n, ch¾c ch¾n, kh«ng cã tiÕng ån, dÔ chÕ t¹o hµng lo¹t, ®o ®­îc ë mäi m«i tr­êng víi ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é bÊt k×, gi¸ thµnh thÊp. V.4. Dông cô ®o hµm Èm cña khÝ: §Ó ®o hµm Èm cña khÝ, ng­êi ta sö dông Èm kÕ tãc b»ng ®iÖn. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ nµy dùa vµo sù thay ®æi ®é dµi cña chïm tãc vµ sù thay ®æi t­¬ng øng víi chïm tãc cña lâi pherit trong biÕn ¸p dÉn ®Õn ®iÖn ¸p cña c¸c cuén d©y c¶m øng thay ®æi khi hµm Èm cña khÝ thay ®æi. ThiÕt bÞ chØ thÞ ®o t¸c ®éng theo nguyªn lÝ cÇu c©n b»ng. V.5. Dông cô ®o ¸p suÊt: Trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn khÝ nãi chung vµ trong qu¸ tr×nh hÊp thô nãi riªng, ng­êi ta th­êng sö dông hÖ thèng tù ®éng ®o ¸p suÊt. CÊu tróc cña mét hÖ thèng ®o ¸p suÊt tù ®éng bao gåm ba thµnh phÇn: c¶m biÕn ®o, chuyÓn ®æi ®o vµ chØ thÞ ®o. C¶m biÕn ®o ®­îc sö dông réng r·i nhÊt hiÖn nay lµ c¸c c¶m biÕn ®µn håi (lß xo mét èng vßng, mµng ®µn håi, mµng hép ®µn håi...). Nguyªn lÝ lµm viÖc cña nã dùa vµo tÝnh chÊt cña c¸c vËt thÓ ®µn håi. D­íi t¸c ®éng c¶u ¸p suÊt, c¸c vËt thÓ ®µn håi biÕn d¹ng sinh ra lùc ®µn håi chèng l¹i sù t¸c ®éng cña lùc ¸p suÊt. Khi hai lùc c©n b»ng th× qu¸ tr×nh biÕn d¹ng kÕt thóc h×nh thµnh mèi liªn hÖ gi÷a ®é biÕn d¹ng cña vËt thÓ ®µn håi vµ ¸p suÊt t¸c ®éng lªn nã. §©y lµ mét trong nh÷ng ®Æc tr­ng c¬ b¶n cña c¶m biÕn ®µn håi. §Æc tÝnh cña c¸c c¶m biÕn ®µn håi cã thÓ lµ tuyÕn tÝnh hay phi tuyÕn tÝnh tuú thuéc vµo cÊu tróc vµ h×nh thøc t¸c ®éng lªn nã. Th«ng th­êng, khi thiÕt kÕ c¸c c¶m biÕn, cè g¾ng nhËn ®­îc ®Æc tÝnh tuyÕn tÝnh cña nã, hoÆc t×m c¸c biÖn ph¸p ®Ó tuyÕn tÝnh ho¸ nÕu gÆp ph¶i ®Æc tÝnh phi tuyÕn tÝnh. §iÒu kiÖn chuÈn lµm viÖc cña c¶m biÕn ®o lµ 200C. Bé chuyÓn ®æi dïng ë ®©y lµ biÕn ¸p vi sai. KÕt luËn §Ó thùc hiÖn tiÓu luËn, em ®· t×m hiÓu vµ nghiªn cøu vÒ c«ng nghÖ sÊy kh« khÝ b»ng chÊt hÊp thô, c¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng. Qua ®ã, em ®· hiÓu ®­îc ¶nh h­ëng cña c¸c t¸c ®éng ®iÒu chØnh (l­u l­îng c¸c dßng ra vµ vµo th¸p hÊp thô), t¸c ®éng nhiÔu lªn c¸c th«ng sè ®Æc tr­ng cho chÊt l­îng s¶n phÈm, ë ®©y hµm Èm cña khÝ kh« vµ møc chÊt láng trong th¸p hÊp thô. TiÓu luËn tËp trung vµo viÖc nghiªn cøu sù tù ®éng ho¸ c«ng nghÖ chÕ biÕn khÝ, nhÊt lµ viÖc ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè ®Æc tr­ng cña qu¸ tr×nh sao cho ®¹t hiÖu qu¶ cao nhÊt. §Æc biÖt em ®· nghiªn cøu viÖc ¸p dông m¸y tÝnh sè vµo viÖc ®iÒu chØnh nµy. Tuy nhiªn, do tr×nh ®é b¶n th©n vµ thêi gian lµm tiÓu luËn cã h¹n, tiÓu luËn ®· kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. Mét trong sè ®ã lµ m« h×nh to¸n häc cña sù ®iÒu chØnh hµm Èm cña khÝ kh«. MÆc dï ®· cã nhiÒu cè g¾ng nh­ng em chØ ®­a ra ®­îc m« h×nh to¸n häc mang tÝnh kh¸i qu¸t, ®Þnh tÝnh. Trong khi ®ã, mét m« h×nh to¸n häc ®Çy ®ñ, chi tiÕt h¬n lµ rÊt cÇn thiÕt cho sù hiÓu biÕt s©u s¾c h¬n vÒ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ còng nh­ viÖc ®iÒu khiÓn vµ tèi ­u ho¸ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ. Em hy väng r»ng sau nµy em sÏ cã thêi gian ®Ó nghiªn cøu qu¸ tr×nh c«ng nghÖ mét c¸ch ®Çy ®ñ h¬n, s©u s¾c h¬n vµ hoµn thiÖn viÖc tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ nµy. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. Tù ®éng ho¸ c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ hãa häc-thùc phÈm Biªn so¹n: TS. NguyÔn Minh HÖ Tr­êng ®¹i häc B¸ch khoa Hµ néi (2002) [2]. C¬ së tù ®éng ho¸, tËp 1. T¸c gi¶: TS. NguyÔn Minh TuyÓn Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc (2000) [3]. Tù ®éng ho¸ vµ m« h×nh ho¸ qu¸ tr×nh läc dÇu Biªn so¹n: TS. §µo V¨n T©n Tr­êng ®¹i häc Má-§Þa chÊt Hµ néi (2000) [4]. C«ng nghÖ chÕ biÕn khÝ thiªn nhiªn vµ khÝ dÇu má T¸c gi¶: MA. Berlin-VG.Gortrencèp-HP.Volcèp Tr­êng ®¹i häc kÜ thuËt thµnh phè Hå ChÝ Minh. [5]. C«ng nghÖ chÕ biÕn khÝ T¸c gi¶: TS. NguyÔn ThÞ Thanh HiÒn Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kÜ thuËt (2002) [6]. Nh÷ng qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c¬ b¶n cña nghµnh c«ng nghÖ hãa häc T¸c gi¶: A.G. Casatkin Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc (1966) [7]. Sæ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghÖ ho¸ chÊt, tËp 2 T¸c gi¶: GS.TS. NguyÔn Bin (chñ biªn) [8]. Gas conditioning and processing, volume 1 Author: John M. Campbell Campbell Petroleum Series [9]. KÜ thuËt hÖ thèng c«ng nghÖ hãa häc, tËp 1 T¸c gi¶: NguyÔn Minh TuyÓn, Ph¹m V¨n Thiªm Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kÜ thuËt (2001) [10]. TÝnh to¸n qu¸ tr×nh, thiÕt bÞ trong c«ng nghÖ hãa chÊt vµ thùc phÈm, tËp 2 T¸c gi¶: GS. TS. NguyÔn Bin