Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế quá trình công nghệ hóa học (lọc dầu) product and process design principles
1 THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC (LỌC DẦU) Product and Process Design Principles Giảng viên: Phạm Trung Kiên 2 NỘI DUNG MÔN HỌC THIẾT KẾ QTCN Tổng quan về thiết kế quá trình công nghệ hóa học Mô phỏng trong thiết kế quá trình công nghệ hóa học Heuristics cho thiết kế quá trình công nghệ Thiết kế hệ thống thiết bị phản ứng Thiết kế hệ thống phân tách hỗn hợp Nhiệt và năng lượng trong thiết kế quá trình Lý thuyết về thiết kế tối ưu quá trình Tính toán chi phí cho một dự án thiết kế Thiết lập một dự án thiết kế công nghệ GIÁO TRÌNH & TÀI LIỆU THAM KHẢO Product and Process Design Principles. Warren D. Seider, J.D.Seader, Daniel R.Lewin Chemical Engineering Design Project. Martyn S.Ray, David W.Johnston Chemical Engineering: Modelling, Simulation and Similitude. Tanase G.Dobre, Jose G.Sanchez Marcano Chemical Process Design: Computer - Aided Case Studies. Alexandre C.Dimian, Costin Sorin Bildea Chemical Process Equipment: Selection and Design. Stanley M.Walas Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants. Ernest E.Ludwig 3 GIÁO TRÌNH & TÀI LIỆU THAM KHẢO Chemical Reactor Design, Optimization and Scaleup. E. Bruce Nauman Distillation Design and Control Using Aspen Simulation. William L.Luyben Modelling of Chemical Kinetics and Reactor Design. A. kayode Coker Plant Design and Economics for Chemical Engineers. M.S. Peters and K.D. Timmerhaus Analysis and Design of Chemical Processes. R. Turton, R.C. Bailie, W.B. Whiting, J.A. Shaeiwitz Conceptual Design of Chemical Processes. James. M. Douglas 4 YÊU CẦU VÀ ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Trao đổi, thảo luận (C 1 ) Đi học đầy đủ (C 2 ) Tiểu luận (B 1 )_Theo nhóm Thi giữa kỳ (B 2 )_Dịch tài liệu Tiếng Anh Bảo vệ tiểu luận (B 3 )_Theo nhóm Thi cuối kỳ (A) 5 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Mục đích, cơ hội thiết kế công nghệ Các bước trong thiết kế công nghệ Tạo lập và đánh giá vấn đề thiết kế Kiếm tìm chất hóa học và hỗn hợp có tính chất phù hợp với yêu cầu thực tế Thiết lập (Khởi tạo) quá trình thiết kế Phát triển quá trình thiết kế cơ bản Tổng hợp quá trình chi tiết sử dụng phương pháp thuật toán Thiết kế, đánh giá điều khiển quá trình Chi tiết thiết kế, ước tính cấu hình thiết bị và tối ưu hóa Báo cáo và trình bày Thiết kế phân xưởng, xây dựng, khởi động và hoạt động 6 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Bảo vệ môi trường Các vấn đề môi trường Các yếu tố môi trường trong thiết kế công nghệ (giảm sản phẩm phụ độc hại, tái sử dụng chất thải) Các vấn về thiết kế môi trường (theo tiêu chuẩn) Các vấn đề an toàn trong thiết kế Tiêu chuẩn an toàn Phương pháp thiết kế an toàn Đạo đức trong thiết kế công nghệ hóa học Vai trò của máy tính Bảng tính và phương pháp số trong thiết kế Gói phần mềm trong thiết kế Mô phỏng trong thiết kế 7 Mục đích, cơ hội trong thiết kế công nghệ Hàng ngàn sản phẩm hóa học được sản xuất hàng năm Các sản phẩm hóa học bao gồm: • Sản phẩm hóa học cơ bản (được sản xuất từ các nguồn tự nhiên): ethylene, acetone, vinyl cloride,…, ethylene glycol, monoethyl eter, diethyl ketone,…vật liệu sinh học (mô cấy, dược phẩm), vật liệu polyme (PE, PVC, PolyStyrene) • Sản phẩm công nghiệp (được sản xuất từ các sản phẩm hóa học cơ bản): màng, sợi, giấy,… • Sản phẩm tiêu dùng (được sản xuất từ các sản phẩm hóa học cơ bản và sản phẩm công nghiệp): thiết bị thẩm tách, pin nhiên liệu, dược phẩm, chất tẩy rửa,… 8 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Một dự án thiết kế xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Chúng bắt đầu trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu của các nhà hóa học, hóa sinh, kỹ sư,…nhằm thỏa mãn các yêu cầu sản phẩm của khách hàng. Một số sản phẩm quan trọng được tạo ra từ những tai nạn, nguồn nguyên liệu rẻ hay thị trường mới xuất hiện, … Một dự án thiết kế mới sẽ chứa đựng rất nhiều thử thách: hỗn hợp chất hóa học cần thiết cho sản phẩm, cấu hình sản phẩm, phương pháp sản xuất, yêu cầu thị trường,… Sự hiểu biết về quá trình thường không toàn diện, do đó thường chỉ tập trung vào thiết kế thiết bị hay quá trình hóa học. 9 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Sự cần thiết thành lập một đội thiết kế (Design Team) Để giải quyết một vấn đề thiết kế cần một đội ngũ: kỹ sư hóa học, nhà hóa học, hóa sinh, người làm thị trường,… 10 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ [...]...11 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Các bước trong thiết kế quá trình Chú ý rằng, các vấn đề thiết kế thường kết thúc mở và có rất nhiều giải pháp khác nhau và tiệm cận tối ưu Hai nhà thiết kế quá trình thường không theo chính xác cùng một quy trình thiết kế mà nên học để ứng dụng chúng khi thiết kế một quá trình hay sản phẩm cụ thể Thiết kế là một hoạt động sáng tạo nhất trong... loại phản ứng hóa học, phân tách, bơm, nén,… Các sản phẩm công nghiệp gồm các quá trình: đùn chất dẻo, trộn, pha, dán tem,… Chất lượng điều khiển sản phẩm thay đổi từ điều khiển tính chất hóa lý, lưu biến học, …đến tính chất quang học, khả năng chịu thời tiết, bền cơ khí,… 20 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Phát triển quá trình thiết kế Liên quan đến sơ đồ chi tiết công nghệ quá trình: cân bằng... số liệu thiết kế và thiết lập cơ sở dữ liệu ban đầu Đưa ra được các bước thiết kế quá trình bao gồm: các phản ứng hóa học, quá trình phân tách, hoạt động theo quan hệ T-P Phương pháp lựa chọn thiết bị và thiết lập quá trình một cách chi tiết, thiết lập cân bằng vật chất và năng lượng Liệt kê các thiết bị chính Hiểu được tầm quan trọng của việc xây dựng phân xưởng pilot để kiểm tra các thiết bị... nghiệp Thiết kế quá trình thường hiếm khi rõ ràng và theo quy trình, thay vào đó là các phương pháp phải sáng tạo, tạo ra quá trình và sản phẩm nhiều lợi nhuận, an toàn và bảo vệ môi trường 13 CHI TIẾT XEM TRANG 7PRODUCT AND PROCESS DESIGN PRINCIPLES 14 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Thiết lập và đánh giá các vấn đề khởi tạo Thiết kế quá trình thường bắt đầu với một vấn đề tiềm năng và thường là... Khi dự định nghiên cứu thiết kế một vấn đề cụ thể, nhóm thiết kế phải lấy các thông tin như: nhân lực công ty, dữ liệu công ty, tài liệu Những dữ liệu này rất cần thiết cho vấn đề nghiên cứu cụ thể 16 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Nghiên cứu tài liệu Các thông tin khác về sản phẩm: tính chất nhiệt động học, tính chất vận chuyển, sơ đồ công nghệ, mô tả thiết bị, mô hình quá trình Các thông tin... kế công nghệ hoàn thành (cấu trúc điều khiển) Hệ thống điều khiển sẽ đi cùng việc mô phỏng động 23 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Ước tính cấu hình thiết bị, tối ưu hóa, thiết kê sản phẩm theo yêu cầu Sử dụng các công cụ mô phỏng và thuật toán cụ thể (MatLab, Fluent, Hysys,…) Viết báo cáo và trình bày Thiết kế phân xưởng, xây dựng, khởi động và hoạt động Trong quá trình thiết kế, xây... QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Những thử thách mà một kỹ sư kỹ thuật hóa học gặp phải: Xác định thành phần hóa học của hỗn hợp ban đầu để có thể tạo ra các tính chất mong muốn Thiết lập sơ đồ quá trình sản xuất và lựa chọn điều kiện hoạt động để tạo ra sản phẩm mong muốn với hiệu suất và độ chọn lọc cao, ít vòng tuần hoàn, chi phí thấp Tạo ra các sản phẩm tiêu dùng và công nghiệp Thiết kế quá trình. .. động học, ăn mòn, thông số tính toán, thông số thiết bị,… 36 KHỞI TẠO QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ Dữ liệu về tính chất vật lý và nhiệt động học (Tham khảo các tài liệu sau) CRC Handbook of Chemistry and Physics Perry’s Chemical Engineers’ Handbook Properties of Gases and Liquid Data for Process Design and Engineering Practice Process Simulators: Aspen Plus, Hysys, Pro/II, ChemCad, Superpro Designer,…... thống thiết bị phản ứng (độ chuyển hóa) , hệ thống tách (tuần hoàn) Xác định và giảm việc sử dụng năng lượng, thiết lập và đánh giá hiệu quả của hệ thống trao đổi nhiệt và trao đổi chất (giảm chất thải) Đối với quá trình gián đoạn: Khởi tạo và đánh giá tối ưu chuỗi hoạt động gián đoạn 22 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Đánh giá chất lượng điều khiển quá trình Được thực hiện sau khi thiết kế công. .. tra các thiết bị chính Hiểu được các khái niệm ban đầu về mô phỏng quá trình để thu thập số liệu và tính toán cân bằng vật chất và năng lượng 34 KHỞI TẠO QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ Sau khi hoàn thành việc đánh giá vấn đề thiết kế và nghiên cứu tài liệu, kỹ sư thiết kế sẽ tiến hành phân loại, tổng hợp dữ liệu để phát triển quá trình thiết kế tiếp theo Các vấn đề cần quan tâm lúc này: nguyên liệu thô, sản . 1 THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC (LỌC DẦU) Product and Process Design Principles Giảng viên: Phạm Trung Kiên 2 NỘI DUNG MÔN HỌC THIẾT KẾ QTCN Tổng quan về thiết kế quá trình công nghệ. quá trình công nghệ hóa học Mô phỏng trong thiết kế quá trình công nghệ hóa học Heuristics cho thiết kế quá trình công nghệ Thiết kế hệ thống thiết bị phản ứng Thiết kế hệ thống phân tách. trong thiết kế quá trình Lý thuyết về thiết kế tối ưu quá trình Tính toán chi phí cho một dự án thiết kế Thiết lập một dự án thiết kế công nghệ GIÁO TRÌNH & TÀI LIỆU THAM KHẢO Product